多时间尺度下考虑电制氢细分能力和等效负荷分解的电网调峰研究

新能源具有明显的波动性和反调峰特性,大规模新能源并网对电力系统的调峰提出了重要挑战。氢能作为一种潜在的调峰资源,具有很好的应用潜力。提出了一种基于电制氢的多时间尺度调峰调度模型,旨在解决这一问题。首先,建立电制氢调峰能力评价指标模型,并计算不同类型的电制氢调峰能力评价指标。同时,构建了一种基于坐标距离最小化和小波分解的等效负荷分解模型,用于将不同的等效负荷分量与不同的电制氢系统进行匹配。随后,以提高调峰的经济性和效果性为目标,提出了针对不同负荷分量的多时间尺度调峰调度方案。最后,通过对IEEE-30节点系统的仿真验证,证明了所提模型的有效性。

面向新型电力系统低碳安全需求的电碳多类型市场交易决策

在新型电力系统建设背景下,电网中接入的可再生能源比例不断提升,不仅给电力系统的安全稳定运行带来影响,也给传统电力市场的建设运营带来较大挑战。高比例新能源的不确定性和间歇性对传统电力市场支撑技术提出更高的要求,随着全国统一大市场建设的推进,现货市场与辅助服务市场的参与主体、市场间联动不断健全,为新型电力系统提供了多元化调节资源与调控方式,提升了系统灵活性与能源供给的安全可靠性。另外,低碳发展也是新型电力系统的重要方向,绿电市场、绿证市场、碳市场以及新能源超额消纳市场等不同交易手段,逐步形成减碳价值市场交易体制,推动以市场化手段助力双碳目标落实。为了共同探讨电力市场交易体系建设、实施和市场机制设计方面的新理论、新技术、新成果,展示该领域的发展水平及今后的发展方向,《内蒙古电力技术》编辑部特邀华北电力大学能源互联网研究中心副主任王永利教授、中国电力科学研究院高级工程师陈宋宋、澳门大学智慧城市物联网国家重点实验室助理教授惠红勋作为特约主编,共同策划并主持“面向新型电力系统低碳安全需求的电碳多类型市场交易决策”专栏。

需求侧资源互动数字化技术发展及转型思考

随着数字化技术发展及新型负荷管理系统加快建设,对需求侧可调节能力的需求越来越大,而需求侧资源数量巨大、分散较广,涉及到的终端和系统数量众多且调度难度大。为明确驱动需求侧资源互动发展的需求,文章分别从技术因素、业务因素、经济因素3个方面,分析了需求侧互动领域发展的相关驱动因素。在此基础上,分别从云边协同、大模型、区块链、数字孪生等方面,分析了新型数字化技术在电力需求侧资源互动领域融合应用存在的问题及相关解决思路,从而更好地支撑需求侧资源互动业务的发展。

基于多维价格弹性系数的分时电价对负荷特性影响机理

基于23个省级电力公司经营区各行业固定用户群负荷曲线,测算多维价格弹性系数评估分时电价调整对各地区各行业峰谷时段用电的影响,并分析峰谷段电力需求对多维价格指标的敏感性。利用多维价格弹性系数定量评估各地区各行业降低峰段电量、提升谷段电量、缩小负荷峰谷差率三维电力电量指标对提高高峰时段电价、降低低谷时段电价、拉大峰谷电价比三维价格指标的敏感性。根据多维价格弹性系数分析结果可针对不同地区、行业、时段提出分时电价优化调整策略。

基于能量块分配机制的温控负荷主动平衡控制方法

温控负荷是配电网供需平衡调控的重要资源,高效可行的负荷控制策略,能够使配电网达到理想的供需平衡目标。分布式光伏出力的不确定性,负荷启停的无序随机性,易造成配电网电压与负荷的波动。为此,该文提出一种基于能量块分配机制的温控负荷主动供需平衡控制方法,以平稳负荷曲线。采用吝啬算法调节设备使用能量块的顺序,使负荷调节量逐次逼近调节目标,避免多台设备同时启/停造成峰谷波动;考虑用户舒适度和用电公平,为设备分配能量块数量,避免设备长期占用电能资源;结合电压差分和时间槽延时,针对电压波动设计快速感知的分布式主动调节策略。仿真表明,该文方法能够实现负荷的有序控制、平稳负荷曲线,降低峰谷差。

基于特征构建的区域电力负荷增长归因及量化分析方法

电力负荷由于受到气温、经济、特殊事件等多种因素及多因素耦合影响,增长成因量化分析困难。同时,目前对于电力负荷研究多集中于预测方面,对负荷增长原因分析较少。通过研究电力负荷数据特征构建方法,提出一种电力负荷增长归因分析方法。首先,构建气象相关性指标、基于经济发展的自然负荷增长指标、基于电力电量修正的产业结构变化指标以及事件趋势一致性评价指标;在此基础上,分别提取气象负荷、自然经济负荷、业扩负荷、随机负荷,利用贡献率量化各因素对负荷增长的影响程度。最后,利用西北某2省的电力电量数据进行验证,结果显示所提方法能够很好地量化负荷增长的原因。

居民负荷参与电力系统调控关键技术综述与展望

“双碳”目标下,新能源发电占比的不断升高和用电需求的持续增长,严重影响了电力系统供需平衡。居民负荷以体量大、响应快速和控制灵活的特点,逐渐成为发挥电力系统灵活调控能力的重要资源之一,是近几年研究关注的热点。文章结合国内外最新研究成果,从居民负荷的调控机制、可调节特性、调控策略及应用场景4个方面对居民负荷参与电力系统调控的关键技术进行综述,重点比较了用于生成最优调控策略的多种算法以及居民负荷参与调控的多样化场景。最后,针对现阶段实施调控过程中面临的实际挑战,提出了信息-物理-社会系统视角下的居民负荷调控市场机制建设、调节能力精准快速感知,以及弱通信环境下调控策略优化与执行等重点问题,并对未来研究方向进行了展望。

德国电力平衡单元机制及其启示

在我国可再生能源迅速发展与新的能源供需形势大背景下,我国电力市场研究逐渐从理论走向政策设计与实施阶段。在众多国外先进电力市场建设经验中,德国电力市场通过独特的平衡单元机制设计,实现了平衡费用向整个社会分摊,有效在不显著扩大实时平衡市场和备用机组规模的同时,提升了德国可再生能源的消纳水平。文章详细讨论了德国基于平衡单元的电力市场设计机制,分析了平衡单元机制下德国电力系统运行中的3类关键主体、平衡单元机制下德国电力市场的中的合同关系、德国现货市场和实时平衡市场下平衡责任方的参与和分摊方式以及平衡能源费用的计算与修正。平衡单元机制是德国电力市场的独特机制,有效实现了高比例可再生能源接入的德国电力系统的平衡稳定,对我国电力市场和电力平衡机制体制设计具有重要的参考借鉴作用。

考虑5G通信和共享储能的产消者实时调控优化策略

随着分布式可再生能源高比例接入电网,产消者逐渐成为需求侧协调优化的重要角色,同时海量资源的响应时延问题在需求侧实时调控中也愈加明显。为此,结合5G技术赋能,提出一种考虑5G通信和共享储能的产消者实时调控优化策略。首先,构建了基于5G云边端协同的产消者实时调控架构;然后,从传输时延和计算时延两方面构建了基于5G的调控业务时延模型;在此基础上,建立了考虑时延补偿和能量-容量共享储能服务的实时运行优化模型,其中上层目标函数为聚合商的收益最大,下层目标函数为产消者的总运行成本最小。最后,仿真结果表明,所提策略可有效降低时延导致的负荷偏差,提升新能源消纳能力,同时可提高聚合商运营收益、降低产消者用能成本,实现需求侧资源快速精准调控。

考虑可调节负荷碳减排效益的平台主导型需求响应交易方法

需求响应(demand response,DR)交易不仅可以促进电力供需平衡,还有减少碳排放的潜力。为挖掘可调节负荷(adjust-able loads,ALs)参与DR交易的碳减排潜力,要求ALs在参与DR交易获得经济效益的同时,还应获得碳减排收益。首先,考虑ALs对降低碳排放量作用,提出基于响应量和碳减排量的双激励型需求响应竞价模型。其次,基于提出的双激励型需求响应竞价模型,提出了计及碳交易的平台主导型需求响应交易模式。然后,采用模糊决策法,求解提出的多目标模型在解集空间内的Pareto最优解。最后,在改进的IEEE 30节点系统上,研究了工业用户、商业用户、居民用户、电动汽车充电区、5G基站等5类ALs的碳减排效果,验证所提模型的有效性。

基于直流微电网协调控制的电动汽车充电成本优化

随着“双碳”目标的提出,电动汽车(EV)的应用愈加广泛。为了进一步降低电动汽车充电成本、减小用户的充电负担,提出一种包含光伏(PV)、储能(ESS)以及交流电网的电动汽车充电直流微电网协调控制策略,该策略能够根据各个端口间的能量关系协调不同端口的输入、输出状态,针对电动汽车充电负荷的波动性削峰填谷以降低充电成本。首先介绍光伏和储能系统的控制策略,之后对电动汽车充电负荷使用蒙特卡洛算法进行预测,接着将微电网运行划分为6个模态以及4个电压带,提出各端口间的模态切换条件以及协调控制策略,随后在Matlab/Simulink以及远宽半实物平台验证了协调控制的可行性,最后通过计算5种典型天气场景下的电动汽车充电成本并与其他文献比较,得出所提策略最多降低充电成本28.1%的结论,证明了其在降低成本方面的显著效果。

基于高斯核函数改进的电力用户用电数据离群点检测方法

针对智能配用电大数据背景下用电数据离群点检测方法的适用性以及实际数据集中异常用电样本获取成本较高的问题,提出一种基于高斯核函数改进的电力用户用电数据离群点检测方法。首先通过模糊聚类的方法将用户分类;然后提取每一类用户的用电行为特征量,采用主成分分析法对特征集进行降维;最后利用高斯核函数改进局部离群因子算法,提出高斯核密度局部离群因子（Gaussian kernel densitybased local outlier factor,GKLOF）算法,通过理论推导与仿真实验相结合的方式分析了GKLOF算法的特性。选取了5000个用户真实的用电数据进行实验分析,实验结果表明,该方法具有较高的检测准确率以及较为稳定的判定阈值,并且受局部数据分布的影响较小,更加适用于用户用电行为复杂多样以及实际数据集中所有用户用电行为类型信息未知情况下的离群点检测。

边缘计算在电力供需领域的应用展望

随着电力供需领域设备的智能化,电力供需领域之间传递的信息量不断增大,导致带宽资源的浪费以及信息不能得到及时的处理。将边缘计算引入电力供需领域能很好地解决这些问题。论述了边缘计算的产生以及优势;随后分析了电力供需互动以及研究了电力供需领域对于边缘计算的需求;最后,对边缘计算在电力供需领域应用进行了展望,构建了边缘计算在电力供需领域应用的具体场景,为边缘计算在电力供需领域中的发展提供参考。

基于复杂网络的电力通信网扩容保护策略

随着信息通信技术的飞速发展,电力通信网承载的业务种类越来越多,亟需对电力通信网扩容,同时改善网络脆弱性,保证电力通信网在遭遇故障后的连通性。基于复杂网络理论,通过分析BA模型存在的缺陷,提出改进的低路径低聚加边（low distance_cluster addition,LD_CA）策略。基于太仓市电力通信网络的实际建设情况,采取不同的加边策略对网络扩容,针对电力通信网扩容后的平均路径长度和聚类系数指标,分析不同加边策略的优劣,在此基础上,得出电力通信网的聚类系数与网络脆弱性的关系,并分析3种策略下,电力通信网遭遇随机节点失效和对网络特定区域攻击后网络的连通性。仿真结果表明,LD_CA策略在提高电力通信网性能,即缩短电力通信网平均路径长度减小聚类系数并提高网络容量,以及改善网络脆弱性方面,明显优于其他加边策略。

面向新能源消纳的需求侧聚合负荷协同控制

能源互联网实现了新能源发电资源大规模接入电网,但高比例间歇性新能源发电资源的接入可能引起电网的供需不平衡。针对高比例间歇性新能源渗透下引起的电网供需不平衡问题,以聚合热水器负荷为例,提出了一种需求侧聚合负荷系统的协同控制策略,以消纳电网多余的新能源发电,实现电网的供需平衡调节。首先介绍了聚合热水器负荷消纳新能源的系统架构,其次介绍了该架构下负荷聚合系统中热水器负荷的信息控制模型及采用的温度设置值控制原理,最后提出了包含状态感知、实时分析、科学决策、精准执行4个环节的聚合负荷系统控制策略实现架构,并设计了该实现架构下的状态感知逻辑、实时分析逻辑、科学决策逻辑和精准执行逻辑。通过算例分析和对比,仿真结果表明了所提出的聚合热水器负荷协同控制策略的有效性和优势。

考虑动态过程的可调资源集群多时间节点响应潜力评估方法

随着高比例可再生能源的接入,负荷侧可调节资源成为各类电网平衡调节业务的重要手段。为获取可调资源集群在各种不确定性因素影响下不同时间节点响应潜力的概率分布,提出了考虑动态过程的可调资源集群多时间节点响应潜力评估方法。该方法首先提出考虑响应动态过程的响应潜力评估指标,然后使用集成经验模态分解和堆栈自编码器提取可调资源用电特征,接着将该特征用于求取消费者心理学模型中的关键参数,最终形成各时间节点下可调资源集群响应潜力的概率分布。最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性,并分析了典型业务场景下集群的有效响应潜力。

基于时变PLC信道的需求响应AMC策略

目前智能电网供需互动业务受限于需求侧信息通信水平,针对问题,设计了一种基于需求响应（DR）业务等级及信道信噪比（SNR）等级的自适应编码调制（AMC）策略。首先研究分析现有的理论基础,包括需求响应业务模型、电力线信道模型及自适应编码调制技术等。然后根据不同传输模式在不同信噪比下的传输时延、误码率的仿真结果得出应用于传输模式切换的信噪比临界值,结合不同等级的需求响应业务通信需求差异,设计基于动态临界值的自适应编码调制策略,旨在为每类需求响应业务量身定做匹配最佳的编码调制传输方式。最后通过搭建MATLAB仿真通信系统平台,分析并验证自适应编码调制策略相对于以往多种传输模式在通信性能方面的优越性。

基于业务优先级和SRLG的电力需求响应业务调度优化算法

为降低电力通信网多优先级业务传输的失效概率,提高系统可靠性,提出一种基于业务优先级和共享风险链路组(shared risk link groups,SRLG)的电力需求响应调度优化算法。根据电力通信网业务的分类,将需求响应业务进行业务优先级的分区定位,提出电力需求响应业务传输的信用值整形机制(credit-basedshaper,CBS),对不同优先级业务的传输调度机制进行描述。考虑电力通信网的共享风险链路组,对不同优先级业务调度路径的选择进行优化,实现所选路径的高可靠性。仿真结果表明,所提算法可以有效降低需求响应业务调度路径的SRLG综合失效概率和风险,平均节点处理时延较小,很好地保证了需求响应业务传输的可靠性和安全性。

虚拟电厂动态构建与可信量化:理论分析与关键技术

建设新型电力系统需适应大规模、高比例新能源接入,对系统运行灵活性提出更高要求,亟待发掘闲散灵活性资源并进行有效调控。虚拟电厂作为分散资源的高效聚合方式,可为新型电力系统安全运行提供调峰、备用、调频等多种灵活性服务,而如何建设虚拟电厂以充分释放海量分布式资源的可调潜力,是其中关键的技术难点。文中聚焦于虚拟电厂中灵活资源的运行特性、动态构建与可信量化这一关键问题,对虚拟电厂的外特性建模、资源优化组合、服务能力的可信量化等问题进行了详细综述。首先,总结了虚拟电厂灵活资源运行特性对其外特性的差异化支撑能力,并提出了通用的规范化描述方法;然后,立足物理-信息-社会耦合视角,分别分析了虚拟电厂动态构建与可信量化的关键问题及核心技术,并从个体资源和资源集群两个维度分析了不同视角下的耦合关系及关键技术的支撑逻辑;最后,归纳总结了文中主要贡献与虚拟电厂服务新型电力系统的展望与挑战。

考虑链路失效概率的电力业务保护策略

电力业务因其行业特殊性,承载其传输的电力通信网的生存性逐步被重视。该文为了提高电力通信网络的可靠性研究了P圈(preconfigured cycle,P-cycle)在电力通信网中的应用,提出了一种考虑链路风险的保护策略(riskconsidered link protection strategy,RCLPS)。首先对链路失效风险进行建模,随后针对P圈的物理结构限制及链路风险对电力业务进行负载均衡(load balance,LB),将网络中的业务向风险较低的链路上进行疏导,并且使网络中的业务分布更加有利于使用P圈进行保护,从而提高保护效率和网络资源利用率。仿真结果表明,RCLPS算法可以有效降低保护冗余度,并可以实现对网络中资源的高效利用。