考虑城镇生长特性的区域能源网演化模型

区域能源网的发展是新型城镇建设的重要环节,分析区域能源网的演化规律和形态特征,对于指导网络规划、运行具有重要意义。提出了一种考虑城镇生长特性的区域能源网演化模型,首先根据城镇生长特性总结了空间负荷的增长特性,进而借鉴复杂网络理论中的随机几何图模型模拟城镇负荷的增长过程,然后以最小化投资建设成本为目标,规划得到区域能源网的能源站和综合管线分布,给出区域能源网的演化流程,进一步通过理论分析了演化模型的空间和拓扑特征。算例分析结果表明演化所得区域能源网符合城镇和负荷的生长特性,其形态特征与理论分析结果一致,并且与实际电网具有相似的特征,验证了所提演化模型的合理性。

计及源荷不确定性的综合能源系统日前-日内协调优化调度

在能源耦合不断加深、高比例新能源渗透的背景下,为充分调动综合能源系统用能灵活性,并克服新能源和负荷预测不确定性对调度计划产生的影响,提出计及不确定性的综合能源系统日前–日内多目标优化调度方法。首先,针对工业园区型综合能源系统,建立其供能结构和设备模型;其次,分别基于多场景技术和模糊数学理论对负荷需求和光伏出力的日前–日内不确定性进行建模;最后,在不确定性环境中,以园区运行成本、碳排放成本最低和综合能效最高为目标进行日前调度,并基于日前计划在日内进行灵活调整。算例结果表明,所提方法平衡了日前–日内调度计划的风险和回报,能够提升系统运行的经济性、环保性和综合能效。

基于异步非阻塞框架的电力物联网通信技术

针对传统阻塞式通信技术在电力物联网硬件资源受限的条件下难以实现可靠高效通信的问题,文章提出基于异步非阻塞框架的电力物联网通信技术。首先,根据异步非阻塞技术原理,基于Rust语言异步编程方法和Tokio异步框架,设计异步非阻塞通信框架,包括客户端连接、服务端连接与监听以及非阻塞的网络数据读写方式等。然后以当前电力远动通信领域中应用最为广泛的IEC 104规约为例,设计其异步非阻塞通信实现方式。最后,对基于异步非阻塞框架实现的通信软件进行一致性测试和性能测试,将测试结果与传统阻塞式通信实现方式对比分析,并通过实际工业园区电力物联网工程应用验证所提技术的有效性和高效性。

基于网络简化和深度优先遍历的配电网路径搜索算法

供电路径分析在配电网分析中有着重要作用,但实际中配电网往往结构复杂,在搜索供电路径前需对配电网模型进行适当的简化处理。文中提出一种基于公共信息模型(CIM)的配电网网络模型简化方法,以及在其简化结果上的一种基于深度优先遍历的配电网路径搜索算法。首先,将配电网模型存储在图数据结构中,利用图论算法进行网络简化。随后,通过路径搜索算法搜索得到负荷节点的所有供电路径,并经过分类得到3类路径集合:按电源分类、按路径终点负荷分类和按路径经过支路分类的路径集合。该路径搜索算法可用于配电网拓扑结构和支路通断状态等配电网分析描述中。最后,以某省会城市的一个实际配电网架和IEEE 123节点系统为例,分别验证了网络简化方法和路径搜索算法的有效性和实用性。

农村电网集抄运维系统构建与应用

由于农村地区缺乏可靠、完善的建筑物及线路地理位置等信息,电力设备信息管理和维护依赖人工操作,难以快速定位故障地理位置及修复故障,因此提出一种农村电网集抄运维系统构建方案,用于解决农村电网数据信息管理困难的问题。首先,针对数据采集人员和维修作业人员的工作需求,构建农村电网集抄运维系统的客户端和服务端结构;然后,分析适用于农村电网结构的迪克斯特拉(Dijkstra)算法和最短路径快速算法(SPFA)两种最短路径计算方法;最后,根据农村电网结构特征对两种算法的计算性能进行对比分析,结果表明采用Dijkstra算法较SPFA更适用于农村电网最短路径规划,所设计的系统能够有效解决农村电网运行维护困难的问题。

面向工业园区的集中-分布式综合需求响应方法

目前通常采用集中式的统一调度实施综合需求响应(integrated demand response,IDR),这种方式在保护用户信息私密性和控制自主权方面存在不足。为此,研究了一种工业园区集中-分布式IDR方法。首先根据工厂综合能源系统的供能架构给出用户的可调控资源,然后设计了工业用户、园区能量管理系统和上级电网的集中-分布式交互机制,进而借鉴现行的两部制电价和统一价格机制,提出一种园区内部用户间的IDR市场机制。在此基础上建立了考虑多能协同的用户运行优化模型和工业园区集中-分布式IDR模型,并证明了该模型迭代收敛。算例分析结果表明所提IDR机制可减少用户对外提供的信息,并使用户与园区整体的运行成本最小。

基于供电环路非连通条件的配电网辐射状约束描述方法

配电网的辐射状拓扑结构是在对配电网问题的分析中需要考虑的重要约束条件,但是目前描述配电网拓扑的数学模型都较为复杂,影响了问题求解的效率。为了能够在对配电网辐射状约束进行等价描述的同时减小其模型的规模和复杂度,提出了一种基于供电环路非连通条件的配电网辐射状约束描述方法。首先利用配电网供电环路的概念,提出配电网满足辐射状拓扑的充分必要条件。同时,提出一种搜索配电网中所有供电环路的算法。然后给出一种路径状态与支路状态相互之间线性转换的方法。最后,将所提方法应用于配电网的故障恢复重构问题中,采用IEEE标准配电系统和某省会城市的实际配电网算例,对比不同辐射状约束描述方法的计算性能,验证所提方法的高效性和实用性。

基于潮流雅可比行列式的静态电压稳定分析

静态电压稳定分析是电力系统稳定性分析的重要组成部分。根据潮流雅可比矩阵在静态电压稳定临界点处的奇异性,采用使潮流雅可比行列式等于零的方式描述该特性,基于此进行静态电压稳定分析。构造可直接求解静态电压稳定临界点的方程,提出一种统一求解算法,进而针对统一求解需多次计算潮流雅可比行列式的不足,结合牛顿-拉夫逊法、正割法和二分法提出一种分解求解算法。然后,利用潮流雅可比行列式,并结合线路负载率和故障率,提出可用于关键线路辨识的静态电压稳定指标。在算例部分通过不同规模电力系统将所提静态电压稳定临界点计算方法与现有方法对比分析,总结不同方法的特点和适用场景,并利用所提静态电压稳定指标分析IEEE 39节点系统的关键线路,验证所提指标的合理性。

考虑区域综合能源系统拓扑特性的能源站和管线规划

为科学指导区域综合能源系统中能源站的建设数量、位置以及供能管线布局,研究了考虑区域综合能源系统拓扑特性的能源站和管线规划方法。首先总结了区域综合能源系统的拓扑特性,根据城市规划方案和地理信息系统获得可供选择的能源站站址和管线通道。进而基于能流平衡约束和热网特性建立能源系统的拓扑描述模型,以初期投资建设和后期运行成本最小化为目标,建立能源站和供能管线布局规划模型,并利用正交多项式逼近等方法对优化模型进行合理的简化处理。算例分析结果表明所提方法可得到更为经济的规划方案。

基于改进一致性算法的工业园区分布式综合需求响应

针对目前集中式、集中-分布式综合需求响应(IDR)方法的实现依赖于园区层能量管理系统的问题,研究一种基于改进一致性算法的工业园区分布式IDR方法。首先,设计工业园区的分布式信息交互机制;其次,提出一种在均衡状态下能使用户个体最优与园区整体最优的IDR方案相一致的工业园区IDR市场机制;然后,基于一致性算法和工业园区集中式IDR模型,提出分布式IDR模型;最后,为提升模型实际适用性,对一致性算法进行改进,通过使全局偏差达成一致,并利用分布式的排队法提升收敛性,建立最终的工业园区分布式IDR模型。算例结果表明,所提分布式IDR方法可在不依赖于园区层能量管理系统及减少用户对外提供信息的同时得到与集中式IDR一致的IDR方案,并且用户可获得比各自独立参与IDR更高的收益。

基于Simulink和低代码控制器的储能控制实验教学方法

针对储能学科实验教学存在的问题,本文利用硬件在环(hardware-in-the-loop,HIL)仿真技术,将具体的实际工程项目融入到实验教学当中,使用Simulink对储能被控对象建模,采用自主设计制作的低代码控制器进行控制,提出基于Simulink和低代码控制器的储能控制实验教学方法。该方法具体流程为:在实验准备阶段,教师提前向学生布置了解实验背景的任务;实验进行中按照控制策略设计、被控对象模型搭建、控制策略实现和运行结果分析四部分进行引导教学;实验结束后鼓励学生发散思维,将所学知识拓展延伸应用到其他控制策略中。然后引入所用的实验设备低代码控制器,并对其需使用的配置文件进行了详细说明,学生只需填写相应EXCEL配置文件即可实现控制策略,降低了对学生编程能力的要求,从而抓住实验课程的重要目标更透彻地理解控制策略本身。最后以储能功率分配优化控制为案例设计实验,从整体认知、重点强化、难点分析和深度启发四个方面具体展开,完成储能电池组充放电实时仿真,实现了储能功率分配的控制目标,验证了硬件在环仿真技术的仿真精度和所提出的储能控制实验教学方法的有效性。

考虑多次转供的配电网最大供电能力评估方法

最大供电能力是配电网发展规划的重要参考数据,现有评估方法未考虑多次转供,评估结果偏于保守,不能适应配电网自动化发展趋势。鉴于此,提出一种考虑多次转供的配电网最大供电能力评估模型。首先基于路径描述方式,建立负荷的供电路径集。然后以路径的通断状态为变量,以系统负荷之和最大为目标函数,以配电网N-1安全校验准则为约束条件,建立了配电网最大供电能力评估模型。最后采用粒子群算法求解该问题,并设计了粒子N-1校验不通过时的罚函数。算例证明,该方法可以充分挖掘配电网的供电潜力,同时可以针对各类主变故障提出相应的失电负荷转供策略,破解了传统评估方法的局限性。

考虑多能协同的工厂综合需求侧响应模型

在能源互联网背景下,分散化的能源市场和能源网络结构使得传统的电力需求侧响应(DR)将逐步向综合需求侧响应(IDR)的方向发展。IDR是能源互联网中实现用户深度参与系统调控、传递能源市场价格信号、参与能源市场的重要切入点,是电力DR理论在能源互联网中的扩展。针对工业园区提出了一种工厂IDR模型,同时将光伏、电储能、冰蓄冷和水蓄冷等分布式资源考虑在内。建立园区内能源系统IDR的物理和数学模型,并将其转换为混合整数线性规划用分支定界法进行求解。仿真结果表明,通过IDR模型的优化,多种能源协同互补,并引导用户制定合理的综合能源利用方案,提高了用户侧的用能效率,减少了用户的用能成本;所提模型在工厂的经济性、灵活性以及系统运行方面均带来了一定的效益。

大规模储能参与电网调频的双层控制策略

风电等可再生能源大规模并网,其间歇性和波动性的出力特性会给电网带来机组调频容量不充足、调频效果不理想等调频问题。为此,文中提出一种大规模储能参与电网调频的双层控制策略。首先,基于复频域分析提出区域调节需求信号分配模式和区域控制误差信号分配模式的切换时机判据。然后,全面考虑不同调频电源的技术特征,提出大规模电池储能和火电机组协调响应系统自动发电控制指令的双层控制策略,在上层基于电源调频成本函数实现多约束条件下的功率经济分配,在下层基于模型预测控制实现频率分布式优化控制。最后,通过仿真验证了文中所提策略的经济性和有效性。

考虑多充电模式的充电桩优化控制策略

出于对用户不同充电需求的考虑,市场上出现了具有多种充电模式的充电桩,增加了电动汽车充电控制的复杂性。针对区域内数量确定的充电桩,文中研究了针对具有多种充电模式的充电桩的控制策略。首先,根据充电桩和电动汽车的匹配结果,建立了充电桩的负荷状态向量;其次,根据系统是否需要考虑调峰需求响应,提出了不同的控制目标和控制策略;最后,以某实际工业园区为例,计及园区光伏出力、电池储能及分时电价等条件,进行仿真控制,对比分析了其在不受控、不考虑需求响应控制以及考虑需求响应控制3种情况下的结果,验证了文中控制策略的有效性。

基于改进离差最大化方法的电网关键线路综合辨识

关键线路的辨识对保证电力系统安全性具有重要意义。针对现有关键线路辨识方法较少考虑线路两端节点信息以及对线路偶然故障考虑不足的问题,以电网拓扑信息为基础,结合当前运行状态,提出一种多指标评价的关键线路辨识方法。通过考虑局部系统的电压稳定性、线路传输容量、线路故障率以及节点的拓扑重要性,建立了识别线路重要程度的电压稳定性、容量裕度、实时故障率、拓扑联系度等4个指标;改进离差最大化方法,建立了考虑不同因素的主客观赋权的线路综合重要性指标;采用系统失负荷量最小的控制策略,衡量线路故障下系统的供电能力;最后对IEEE 39节点系统进行仿真,验证了所提辨识方法的可行性和正确性。

基于三菱PLC的多功能气球充灌装置

为在大批量气球的生产过程中节约人力成本和提高生产效率,提出了一种多功能气球充灌装置。采用三菱触摸屏搭建人机交互界面,实现所需气球充气参数的个性化设置。采用三菱FX3U系列PLC作为控制核心,控制传动机构将气球分拣并安装至充气口,当气球充气达到指定大小后,启动自动封口机构,控制其中的电机将气球自动拧紧,利用V型封口夹来实现对气球的封口。

基于深度优先遍历的配电网可开放容量分析和业扩报装决策

针对当前配电网可开放容量计算粗略、业扩报装依赖人工经验、未能有效发挥数据赋能决策的问题,将可开放容量与业扩报装分析相结合,提出基于深度优先遍历的配电网可开放容量计算和业扩报装优化决策方法。首先,考虑季节和日负荷特性,基于深度优先遍历算法计算包含季节和日内时序特性的配电网馈线分区和台区公变可开放容量。其次,考虑可开放容量与负荷曲线相匹配、负载均衡、台区三相平衡等多目标,建立业扩报装优化决策模型,得到馈线分区至台区两个层次的精细化负荷最优接入方案。最后,采用IEEE标准配电系统和某实际配电网络的算例,分析验证了所提可开放容量计算方法的高效性,所提业扩报装决策方法能够有效应用可开放容量分析结果,得到兼顾多目标的精细化负荷接入方案。

多主体参与的区域综合能源系统集中-分布式需求响应机制

区域综合能源系统是能源互联网建设背景下能源供给体系的重要发展方向,随着城镇区域内微能源网、虚拟电厂等具备电网互动能力的新用能主体相继出现,该文针对区域综合能源系统需求响应这一重要调控问题,提出一种考虑区域系统运营商与区域内多用能主体利益协调的实现机制。首先,针对传统集中式调度在保护用户信息和控制自主权方面的不足,构建了由运营商集中调度、新用能主体分布协同的集中-分布式架构。其次,针对运营商和各新用能主体的调峰责任分配和利益协调问题,引入区域调峰需求响应市场,并设计了相应的奖惩机制,在激励用户的同时,规范市场行为。此外,考虑供能安全性和新能源不确定性,建立区域供能系统和新用能主体双层用能优化模型,实现多能互补和能源梯级利用。最后,通过算例验证了所提机制的合理性和有效性,运营商和各新用能主体获得更高收益,且数据交互量少、业务流程简便,适用于现行市场机制下的实际应用场景。