智能电网中的物联网技术应用与发展

随着智能电网与"互联网+"技术的深入融合和发展,物联网技术在智能电网建设中的应用成为近年来研究的热点。首先介绍了物联网技术的概念,总结了当前物联网技术在电力系统源侧、网侧和荷侧等三个方面中的主要应用。在此基础上,从传感器、通信、云/边缘计算三个方面对物联网领域关键技术特点及其发展趋势进行了分析,进而提出了未来物联网技术在智能电网数据采集、通信和计算处理方面的优势与应用前景。最后,从物联网技术与智能电网深度融合的角度,阐述了智能电网的发展愿景。

含源配电网的无功电压分段自适应自治控制策略

针对分布式电源(DG)接入配电网产生的电压越限问题,可以利用DG逆变器输出的无功功率为含源配电网提供无功支撑以解决电压越限问题。提出含源配电网的无功电压分段自适应自治控制策略。首先通过采集当前时刻DG并网点电压和并网点处馈线流过的有功功率方向。然后根据采集到的信息动态自适应调整触发电压临界值,触发电压临界值将并网点电压运行值划分为五个区间。其次根据DG并网点电压所处区间使用Q(U)控制策略计算DG无功输出目标值。最后控制DG逆变器输出无功追踪该目标值。将所提方法与不考虑DG无功调控能力方案、基于定参数的Q(U)控制方案进行综合比较,仿真结果表明所提控制策略在解决电压越限问题、抑制电压扰动、提高电压质量等方面均有显著的效果。

光储模式在电力系统中的应用分析

随着全球能源和环境问题的日益严峻,新能源发电技术的出现成为缓解当前环境能源问题的重要途径之一。其中,太阳能光伏发电具有前期投资小和维护方便等优势备受青睐,配合储能技术可更好地发挥光伏发电的优点,为电网提供可靠性保证。综述国内外光储模式在电力系统的应用现状,从光伏和储能的应用现状出发,介绍国内外光储的运营模式,并分别对发电侧、电网侧和用户侧探讨了多种光储模式的经济性和实用性,以供读者参考。

双碳目标驱动的新型低压配电系统技术展望

新能源分布式应用是支撑中国实现“碳达峰·碳中和”战略目标的重要方式,势必对低压配电系统形成革命性的冲击,对传统的规划、运行、维护等方式提出了全新的挑战。首先,分析了中国低压配电系统的元素与形态变化,介绍各个环节的发展现状与面临的问题。其次,从透明化、低碳化、互动化、灵活化、多元化5个维度分析了新型低压配电系统的典型特征,并提出了其特征显著度定量评价指标。最后,从电能质量、可靠性、经济性和安全性4个关键问题出发,探讨了支撑新型低压配电系统的四大关键技术并展望了其未来发展方向。

长时间尺度下计及光伏不确定性的配电网无功优化调度

针对高渗透率分布式光伏接入配电网所引起的电压控制问题,分析了无功补偿型和电压控制型两种光伏发电系统的无功电压调控特点,在考虑负荷和光伏出力不确定性的基础上,以系统总运行成本最小为目标,提出了长时间尺度下考虑电压越限风险的配电网无功优化调度模型。针对电压控制型光伏无功电压调控特点,提出了含PV类型节点的配电网概率潮流计算方法。最后,通过时间解耦并采用灾变遗传算法求解得到含高渗透率光伏的配电网长时间尺度下的无功优化调度方案。仿真算例表明:与现有光伏无功控制方法相比,所提方法能够有效降低光伏并网引起的电压越限风险,其中基于电压控制型光伏的配电网无功调度方案在降损和抑制电压波动方面的控制效果更明显。

基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制

为应对高比例分布式光伏并网引起的电压越限和电压波动问题,充分发挥光伏逆变器的实时无功调节能力,提高光伏消纳率,提出基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制方法。长时间尺度下,建立以配电网运行成本期望值最小为目标,考虑状态变量机会约束的两阶段动态随机优化调度模型,制定传统无功电压设备和光伏并网点电压的经济趋优调度计划。短时间尺度下,以并网点电压调度值为追踪目标,提出基于并网点PV-PQ-QV节点类型转换的自适应趋优控制策略,实时调整光伏无功出力和有功削减量。为提高算法效率,提出二阶锥规划与基于拉丁超立方采样概率潮流交互迭代的随机最优潮流解耦法求解两阶段动态随机优化调度模型。算例结果表明,所提方法能够有效解决配电网实时运行过程的电压安全问题,并提高系统运行的经济性。

低压智能配电网技术研究综述

低压配电网的智能化发展对提高电网供电能力和质量、提升用电体验具有重要意义。对此,首先阐述了我国低压配电网的发展现状与存在问题。其次,通过综述国内外在智能配电网规划、运行控制、通信方面的相关研究现状,提出未来低压智能配电网在运维管理、运行方式、区域调控、用户用电、信息通道、公共用能方面的核心特征。然后从电网智能监控、用户互动服务、通信多类互补3方面对低压智能配电网的12种关键技术内容进行总结,并对后续发展方向进行评述。最后展望了低压智能配电网的发展前景,探讨低压透明配电网的概念。

基于区间算术的含分布式电源电网无功优化方法

为了解决分布式电源出力不确定性以及负荷波动性所带来的影响,提出一种基于区间数的含分布式电源电网无功优化方法。介绍区间数和区间算术的概念并建立区间潮流模型;建立含分布式电源电网区间无功优化模型的目标函数和约束条件,并给出采用粒子群算法求解区间无功优化模型的步骤;最后通过Matlab对一个修改后的IEEE14节点系统进行区间无功优化仿真计算,并采用粒子群算法对单一潮流断面进行无功优化验证了所提算法的正确性。仿真结果表明,基于区间算术的无功优化方法能够在计及电网不确定性因素情况下,使得电网趋优运行。

考虑分布式光伏与储能接入的配变双层规划

大量分布式光伏低压并网会加剧配变过载风险,而储能接入则有助于改善配变的负载均衡度,两者均会影响配变的配置决策。为此,提出了一种新的配变选型定容双层规划方法。模型方面,上层模型以配变全寿命周期成本最小为目标,决策配变容量型号;下层模型计及光伏与负荷不确定性影响,对状态变量设置机会约束。并在分析配变全寿命周期各成本子项随运行年数变化特性的基础上,以配变低压侧等效注入有功方差最小或平方和最小为目标,决策配变运行寿命及各运行年的储能充放电控制时序。算法方面,采用灾变遗传算法求解上层问题,调用GAMS求解器CONOPT以及点估计法联合求解下层问题。算例仿真表明,所提方法在安全消纳分布式光伏的前提下能够提高经济性。

基于模块分割式电池的换电站充电策略优化

换电模式因具有方便统一管理和利于快捷出行的特点,成为电动汽车不可或缺的一种能源供给模式,充分发挥换电模式的优势进行有序充电对换电站的发展具有重要的意义。在采用K最邻近算法对考虑变量间存在耦合关系的出行数据进行拟合的基础上,建立以电池间的状态转移关系为主要约束条件,以换电站的运营净利润为优化目标的模块分割式换电站有序充电模型,最后采用CPLEX求解器对该混合整数规划问题进行求解,并结合不同的电价策略加以分析。算例结果表明,在不同的电价策略下,相较于整车式换电站,模块分割式换电站在提高运营净利润方面具有明显的优势,且合理的电价策略能更加充分地发挥换电站的削峰填谷作用。

考虑光储可持续带载能力的配电网可靠性分析

建立不同天气类型下的光伏出力时序模型,并提出光伏可信出力在线计算方法。通过定义持续带载功率裕度和持续带载能量裕度指标衡量光储系统可持续带载能力,据此提出含光储微电网的动态孤岛划分策略。考虑光伏出力和负荷需求的波动性,对基于蒙特卡罗模拟的配电网可靠性评估算法进行改进。最后对RBTS Bus6配电系统进行可靠性评估,算例结果表明考虑光储可持续带载能力的配电网动态孤岛划分策略能保证微网内重要负荷的持续稳定运行,提高配电网可靠性。

考虑风电场随机波动性的变电站关口无功控制区间整定方法

针对分散式风电并网所导致的传统九区图自动电压控制策略中,关口无功控制区间整定方法无法适应风电场出力随机波动性的特点,分析了含分散式风电场接入的配电网有功损耗特性,定义了关口无功优化区间矩阵,并解释了矩阵中相关元素的具体物理含义及计算方法,即当风电场有功功率和功率因数为上、下边界值或中值时,根据系统总有功损耗与变电站关口无功的关联特性,在考虑主变高压侧电压限制的前提下,求得不同负荷水平下的关口无功优化区间并取交集得到相应的矩阵元素值,提出了分块定区间法,求得了与风电场运行工况相配合的变电站关口无功控制区间。算例证明,运用所提方法进行配电网无功控制,在节能降耗、减少设备动作次数及提高系统电压安全性方面均有优势,且易于工程实现。

大方式下省地电网无功电压实时趋优控制方法

针对大方式下省地两级电网的无功电压调控需求难以同时兼顾的问题,指出了省地电网无功电压调控失配的一种表现形式——220kV变压器中压侧电压调控失配,提出了一种新的失配风险评估模型,增加了变压器中压侧电压调控失配的判据。据此制定了相应去失配策略,避免了因地调无功电压调控手段配合不当而导致的变压器中压侧电压调控失配问题。进而提出了省地电网无功电压实时趋优控制方法,以兼顾省地电网无功电压调控需求为控制目标,以关口无功、关口电压和变压器中压侧电压为控制特征参数,在不依赖于全网精确严格的优化计算的前提下,实现省地两级电网无功电压调控状态的实时趋优。应用到某区域电网的仿真结果表明,所述方法不仅能够实现系统运行的经济性和安全性的统一,而且具备控制实时性和可靠性高的优点。

实现可靠自动转供的城市配电网改造规划

分析了目前中压配电网环网线路转供率不高的成因,提出了在中区内通过支路联络开关优化部分负荷的接入点、降低主干馈线负载率,以最小的改造代价即可满足转供安全校验条件的规划策略。以此构建了基于Distflow潮流的辐射状配电网馈线负荷均衡优化模型,满足馈线对"N-1"负荷校验约束及网络拓扑约束。通过二阶锥松弛技术对该混合整数非凸非线性规划进行凸松弛,使原问题转化为可高效求解的混合整数二阶锥问题进行求解。为验证该模型的可行性与有效性,采用68节点和34节点配电系统对该模型进行了仿真测试,表明仅通过重构的手段即可使馈线满足联络开关自动转供的要求,并在一定程度上提高了配电网运行的经济性。

110kV变电站关口无功区间差异化整定方法

针对传统九区图自动电压控制策略中关口无功控制范围的整定无法适应运行方式变化的问题,分析了110kV电网的有功损耗与关口无功的关联特性,提出了"定ΔP法"的关口无功趋优控制策略以及"趋优网损增量ΔP"的整定依据,通过参数边界条件化的方法,对110kV变电站关口无功优化区间进行分析,得到了适应不同运行方式的关口无功差异化控制范围,并通过评价模型对相关控制区间进行了定量评价.算例证明,所提方法能够提高电力系统运行的经济性和安全性,而且易于实现.

基于改进SVM与NSGA-Ⅲ的台区相序在线优化方法

针对基于历史负荷建模的台区相序调整不足及调相后供电状态时长不能保证的问题,从数据驱动角度提出了基于改进支持向量机(SVM)超短期负荷预测的台区相序在线优化方法。首先,采用变分模态分解将预测对象的历史负荷分解成多个子序列,对每个子序列采用改进的SVM进行预测,预测模型中引入自适应权重机制改进最小二乘SVM的性能,以过滤数据噪声对结果的影响,提高预测准确度;然后,对智能换相开关负荷支路建立最小三相不平衡度、最少换相次数、最长相序维续时间的多目标优化模型,从第3代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)求解的Pareto最优解集中选取一组满意解作为决策者的相序自动调整方案;最后,以中国广东电网某台区为例进行分析,并与其他方法对比验证了所提方法的有效性。

基于三相表特征约束聚类的低压台区用户相序识别方法

低压用户供电相序信息的准确获取对台区线损精益化管理、三相不平衡精准治理等工作的开展具有重要支撑作用。尽管三相表在数据采集时已标定相序,但由于接线不规范等问题导致其与真实相序不一致。同时,忽略三相表将劣化相序识别准确率。为此,提出基于三相表特征约束聚类的低压台区用户相序识别方法。首先,采用Z-Score与t分布的随机近邻嵌入(t-SNE)算法对用户电压时序特征进行标准化与降维处理。在此基础上,提出嵌有快速收敛机制且考虑三相表特征约束的K-Medoids半监督聚类算法(CFK-Medoids)对用户进行聚类分析。最后,选取中国广东省台区实际数据开展算例分析。结果表明,所提方法识别准确率高,能够有效辨识三相表不规范接线问题。

泛在电力物联网发展形态与挑战

泛在电力物联网是当前智能电网发展的一个重点方向。首先,总结了泛在电力物联网的主要作用和价值体现;其次,从智能电网各个环节概述了物联网技术在电力领域的已有研究和应用基础;进而,构思并提出了泛在电力物联网的发展形态,包含现阶段智能电网、透明电网和零边际成本电网3个阶段的技术发展趋势,为泛在电力物联网建设的深化提供一些思路;最后,提出泛在电力物联网的若干技术挑战,为泛在电力物联网的未来研究提供参考。

含P2G的电—气互联网络风电消纳与逐次线性低碳经济调度

电转气(P2G)技术具有弃风消纳和碳捕获的能力,是电-气互联网络(IEGN)实现能源清洁低碳化利用的重要支撑技术。基于P2G的技术特性,首先分析了P2G消纳弃风与低碳协同机理,并结合碳交易市场的背景,提出了P2G的碳交易市场激励机制,建立了IEGN综合碳成本模型。进而计及P2G碳原料成本、天然气网动态管存特性,搭建了IEGN日前低碳经济调度模型。模型目标函数以弃风罚系数作为协同参量,实现对低碳经济成本最小和最大风电消纳两目标的协同。针对模型强非线性的特性,提出了改进的逐次线性化方法对模型进行线性化求解。算例仿真表明,气网动态管存特性和碳交易激励对提升P2G运行空间、提高系统弃风消纳和低碳效益具有积极作用,而所提的改进逐次线性化法在保证计算精度的同时可提升求解效率。

基于数据驱动的低压配电网线户关系识别方法

低压配电网的线户关系自动识别是智能低压配电网实现的基础。通过分析低压配电网中负荷节点电压所呈现的空间、时间以及时空特性,依托"互联网+"智慧能源发展带来的海量电网运行数据,提出了基于数据驱动的低压配电网线户关系识别方法。通过建立基于基尔霍夫电流定律的优化模型,并将其转化为二次规划问题求解,实现低压配电网线户关系识别。同时为了提高求解效率并解决空房用户的识别问题,提出了一种基于电压时空特性的电能表聚类方法。73用户算例系统和多个试点台区应用效果验证了所提方法的有效性,并分析了电能表计量误差、数据长度对识别结果的影响。