基于区块链的负荷聚合商及居民用户多方共治交易模式

居民用户以负荷聚合商为中介参与需求响应,在交易中往往不具有话语权和选择权,由此产生信息不透明、第三方权力过大等信任问题;同时,居民用户因信息获取能力差以及负荷实时控制能力弱,难以在聚合响应中享受平等决策权、知情权和话语权。因此,基于区块链技术设计负荷聚合商及居民用户多方共治交易模式,针对包含3类柔性负荷的居民用户及聚合商的区块链节点,以自治共享为基本原则建立区块链节点模型和配置方法;基于负荷聚合商及居民用户节点间的聚合响应新模式,构建了基于聚合商非合作博弈、居民用户间演化博弈及聚合商与居民用户间主从博弈的激励机制,设计了激励相容的智能合约算法和区块数据结构,并提出响应标识因数和激励理性系数来评估所提交易模式的有效性;最后,经算例仿真验证表明,所提交易模式在保证各交易节点效用的基础上,可确保聚合服务高效可信,有利于唤醒海量需求侧沉睡资源。

面向风光储系统的多时空尺度容量置信度评估方法

随着新能源逐渐成为主体电源并且通过跨省跨区互济,广域新能源系统供电能力刻画对保障电力系统可靠供应具有重要意义。储能可有效平抑新能源波动性,从而有效提升其供电能力,容量置信度是刻画新能源-储能系统供电能力的重要指标。因此,首先提出了面向跨省跨区风光储系统的多时空尺度容量置信度评估指标体系和计算方法,将容量置信度评估周期拓展到短期运行态、中期运行态和规划态等多时间尺度,以更好地支撑关键场景下的电力系统保供电需求;并研究了面向风光场站、省级电网、跨区电网等多空间尺度的容量置信度评估方法,从而支撑广域风光储系统的供电能力刻画。此外,从时间和空间2个维度提出了将运行模拟加速算法用于广域风光储系统容量置信度评估。结合RTS-GMLC跨区算例验证了所提评估方法的有效性,研究结果表明:净负荷高峰关键场景对新能源储能系统的容量置信度影响较大,通过广域源荷互补和储能接入可有效提升新能源系统的容量置信度。

储能系统锂电池电热耦合建模及参数辨识方法研究

针对电化学机理模型存在全阶结构复杂度高、电池温度变化过程无法精确描述的问题,该文提出将简化电化学模型与热力学模型耦合,建立简化电化学-热力学耦合模型,通过智能辨识算法获取模型相关参数。实验表明,该方法建立的模型在宽环境温度范围、常用放电倍率工况下仿真曲线与实际测试曲线的拟合效果较好,能较好地描述电池电压、电流和温度变化。该模型以较低的模型复杂度和较高的模型精度描述电池内部电化学、热力学行为,可支撑电池状态估计和剩余寿命预测研究。

基于合作联盟的电化学储能共享模式研究

随着“双碳”战略的确定,新型电力系统建设已成为“十四五”期间国家重大战略布局的关键环节,而作为灵活性调节资源的储能配套建设将构成电力系统安全稳定运行的重要保障。针对现阶段电源侧储能成本疏导的难点,提出了一种由新能源场站和储能运营商组成的“合作联盟”共享储能方案,储能在满足合作联盟内部新能源场站的调控需求前提下,利用剩余容量参与电网辅助服务,解决了新能源场站建设储能意愿低的基础问题。同时,面向跟踪计划出力与电网二次调频的场景,量化分析了“合作联盟”共享储能相对于新能源自建储能在投资效益、资源利用有效性方面的差异,并提出基于Shapley值的储能容量定价方法,分析了“合作联盟”共享储能模式具备商业上的可行性。结果表明,“合作联盟”共享储能模式提升了储能的资源利用效率,且在收益分配方面更具公平性。

计及超短期预测误差的风储系统跟踪计划出力控制策略

在计划跟踪模式下,为最大化风储系统出力的经济效益,提出风储系统的协调控制方法。首先,基于超短期功率预测,以风电场总收益最大为目标,建立风储系统跟踪计划出力的控制模型;然后,利用超短期功率预测数据和历史实际功率数据,建立基于小波变换和序列到序列(sequence to sequence,seq2seq)的超短期预测功率修正模型,对超短期功率预测数据进行误差修正;最后,将基于超短期功率预测的计划跟踪模型与超短期预测误差修正模型结合,提出一种计及超短期预测误差的风储系统跟踪计划出力的控制策略。仿真结果表明:所提策略能显著提高风电计划跟踪精度和风储系统运行经济性、促进风电的消纳。

储热消纳弃风的市场竞价策略算法

在冬季供暖期,中国东北"以热定电"的供热模式造成大量弃风,通过储热消纳弃风是提高风电消纳率的一种有效手段。弃风具有随机性且价格弹性小的特点,储热需求具有大小可控且价格弹性大的特点,因此储热和弃风的交易市场中,弃风性质类似一般电力市场中的负荷,而储热需求类似发电侧。基于对弃风和储热特性的分析,提出一种基于线性供给函数模型的报价决策算法。该算法充分考虑了弃风随机性和储热需求弹性对市场价格的影响,以随机变量描述市场参与者的报价策略,采用场景分类处理模型中的随机变量。采用辽宁省电力公司提供的2013年弃风数据进行算例分析,验证了所提算法的有效性和实用性。

适用于不对称情况的线换相换流器动态相量模型

为满足大规模交直流输电系统快速精确仿真的需求,采用动态相量法对不对称情况下的线换相换流器进行建模。首先分析不对称情况下换流器的实际触发及换相原理,提出计及换流器交流侧3次谐波、直流侧2次谐波时的触发角和换相角计算方法,改进传统的换流器开关函数,在此基础上,通过忽略不必要次项建立适用于不对称运行情况的计及低次非特征谐波的换流器动态相量模型,以简化模型的计算过程。将其应用于Cigre-Benchmark标准直流系统,与PSCAD仿真结果对比,结果表明模型准确有效。基于改进开关函数模型,进一步判断换相失败与否,结果表明计及交流侧3次谐波以及直流侧2次谐波能更准确有效地判断换相失败。

“新一代储能站技术”专栏特约主编寄语

储能站在提高电网尤其是微电网功率平衡、频率稳定等方面起到重要作用。在电网中,通过储能站不仅能够实现电网削峰填谷,同时也能提升电网中光伏、风电等可再生能源的渗透率,抑制负荷的大功率扰动对电网的影响。研究储能站所涉及到的相关技术,包括储能站的选址定容、集成优化、防事故扩大、状态评估、保护控制,以及失效分析、精准监控、策略优化、梯次利用、新型储能技术等,为研制高水平的储能站奠定基础,从而高质量地达到上述目标。

考虑传统调控手段的配电网SOP选址定容方法

柔性多状态开关(soft open point, SOP)作为一种新型的配电网调控设备,在合理的选址定容规划下,能显著发挥促进馈线均衡、降低传输损耗、提升新能源消纳等作用。为此在考虑配电网传统调控手段的基础上提出了SOP选址定容的三层规划模型:顶层确定SOP的接入位置和容量并传递给中层;继而中层利用模拟退火算法确定常见的有载调压变压器、无功补偿电容器等传统手段的调控变量;最后底层利用粒子群算法确定SOP的运行工况。为了降低三层模型求解的复杂度,引入加权功率传输分布系数指标和网损微增率指标辅助决策。通过IEEE33配电网的算例分析表明:所提模型能够有效整定SOP接入的位置和容量,并能够给出SOP和传统调控手段的联合运行工况,考虑传统调控后的规划模型有效降低了配电网的运行费用。因此,在SOP接入规划时有必要考虑其与传统调控手段相互配合的问题,才能最大限度地提升配电网的运行经济性。

基于卷积神经网络的电力系统小干扰稳定评估

随着电力系统规模的增大,通过传统数值方法计算系统特征值来进行小干扰稳定评估已无法满足实时分析的要求。因此,提出了一种基于深度学习(卷积神经网络)的电力系统小干扰稳定评估方法。该方法以广域测量系统可监测变量作为模型的输入,关键特征值作为输出,对输入数据和输出数据进行相应处理后,利用深层架构对其映射关系进行分析;并针对大系统维数较高、训练速度较慢的问题,采用了离散余弦变换和图形处理器并行技术。算例结果表明,在不考虑控制参数变化的情况下,经过历史数据的离线训练后,该方法能够较准确地计算出系统的关键特征值。

含柔性多状态开关的配电网多目标随机运行优化方法

柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)是一种具有潮流互济和电压支撑功能的新型电力电子装置。为了合理地发挥柔性多状态开关的潜力,在运行优化时可以考虑多个目标函数。提出含柔性多状态开关的配电网多目标随机运行优化模型,该模型以柔性多状态开关出力、常规开关的通断状态和动作时间作为优化变量,包含网络重构和柔性多状态开关调控2个子问题,可以采用双层规划模型的基本思想求解;通过场景树模拟分布式电源(distributed generation,DG)的出力情况,划分重构时段并以此为基础优化进行网络重构的时间,采用强度帕累托进化算法计算网络重构和柔性多状态开关出力的帕累托最优解集,并通过隶属度函数选择最终的运行方案;通过改进的IEEE-33节点配电网算例,验证了方法的有效性。结果表明,运行优化方法能够改善配电网的多个运行指标,并且在不同的分布式电源渗透率下均取得良好效果。

考虑线路停运概率的电力系统连锁故障阻断控制

随机故障造成系统潮流转移,并进一步导致线路过载停运是引发连锁故障的一个重要因素,对此,提出一种考虑线路停运概率的连锁故障阻断控制方法。首先,基于输电线路可靠性模型搜索过载主导型连锁故障路径,并根据风险指标筛选高风险路径。在此基础上,针对高风险的连锁故障路径,将阻断控制表述成一个基于风险指标的多阶段最优潮流问题。以调整发电机出力、切负荷为调控手段,将线路运行可靠性模型用Sigmoid函数近似表示并作为约束,建立连锁故障阻断控制模型,然后采用内点法求解该问题。算例分析表明,由该连锁故障阻断控制方法得到的控制方案能够考虑线路故障概率的影响,在阻断连锁故障发展的同时,有效协调安全性和经济性的需求。

考虑功率变化速率的储能辅助单机调频控制策略

风电具有显著的波动性和不确定性,大规模风电并网给电力系统的频率调节带来了严峻的挑战。储能具有灵活爬坡特性和双向调节能力,可有效辅助常规机组参与频率调节,提高参与自动发电控制(AGC)的机组响应能力,从而提高高风电功率波动系统的频率稳定性。以机组功率调节速率能否弥补系统功率波动为判断依据,以储能的有功功率变化速率和有功功率基点作为控制变量,提出一种考虑功率变化速率的储能辅助单台火电AGC机组参与电力系统频率调节的协调控制策略,自适应决策储能的动作时机和动作速率。基于PSCAD/ETMDC平台的仿真结果表明,所提策略以储能更少的动作频度和动作深度,达到了更优的调频效果,可有效减少储能功率/能量容量配置,具有良好的经济性,为储能的多场景应用奠定了基础。

基于鲁棒容积卡尔曼滤波的同步发电机实时动态状态估计方法

同步发电机动态状态估计对电力系统的分析与控制具有重要意义。然而,基于卡尔曼滤波的动态状态估计算法计算量大,易受不良数据干扰。建立考虑励磁和调速的同步发电系统模型,进行初值优化。使用隐式梯形积分方法对机电暂态过程离散化,针对CKF算法特点,提出雅可比矩阵重用策略,提高算法效率,满足实时性要求。通过假设检验,辨识输入-输出不良数据,并进行修正,增强鲁棒性。IEEE9节点系统和华东电网某台实际运行机组算例证明了算法的有效性。

含柔性多状态开关的配电网分布式自适应控制

柔性多状态开关是一种具有潮流互济和电压支撑功能的新型电力电子装置。考虑到未来配电系统的较强随机性、快速变化性以及对主动优化和响应时间的需求,针对含柔性多状态开关的配电网,需要对分布式自适应控制技术进行研究。该文提出基于多智能体系统的分布式自适应控制基本思路,构建含柔性多状态开关的配电网控制总体架构;提出基于考虑约束条件的改进离散一致性算法和无模型自适应控制理论的控制策略,实现馈线负载率和电压的分布式自适应控制;通过改进的33节点配电网,验证了该方法的有效性,并进一步比较分析了控制效果以及控制策略的适用性。

大规模电储热参与调峰辅助双边交易容量及价格区间优化模型

大规模电储热可以为风电场提供调峰辅助服务,消纳弃风。为了维持电储热参与调峰辅助服务市场的可持续运营,提出储热企业与风电场的双边交易模式,建立了储热企业的收益和成本模型,得出储热容量优化方案。考虑市场中的储热容量以及未来弃风预估情况,得出储热需求曲线,进而分析弃风电价对储热企业、风电场收益和弃风消纳的影响。通过引入收益分配及弃风消纳的范围参数,在满足双方合理的利益分配和促进弃风消纳的双目标下,对市场中弃风电的价格区间进行了优化。

电力系统暂态稳定紧急控制并行序贯优化算法

电力系统暂态稳定紧急控制可建模成一个大规模的动态优化问题,为此,提出一种基于并行灵敏度分析的双层优化算法。在仿真层,采用有限元正交配置离散微分代数方程,并结合并行计算技术求解状态量及灵敏度;在优化层,采用预测校正内点法求解较小规模的非线性规划问题。算例结果表明,所提方法具有较高的计算效率。

基于告警信号文本挖掘的电力调度故障诊断

电力调度系统在电力系统故障过程中会收到大量告警信号,若调度员无法在短时间内做出决策,则可能使故障扩大,为此提出基于告警信号文本挖掘的电力调度故障诊断方法,该方法包括告警信号文本预处理和故障诊断2个阶段。在第一阶段,基于隐马尔可夫模型(HMM)对告警信号文本进行分词并去除其中的停用词以构建本体词典,并采用向量空间模型(VSM)使文本向量化;在第二阶段,使用滑动时间窗读取实时告警信号,提出一种2层算法,第一层采用支持向量机(SVM)对滑窗内的告警信号进行分类,若分类结果判断为发生故障,则启动第二层k-均值聚类法提取较高可能性的故障供调度员参考。以某电力调度系统实际告警信号作为算例,验证了所提方法的可行性。

抑制超低频振荡的储能控制策略

结合云南电网异步联网后出现超低频振荡现象,提出了抑制超低频振荡的储能控制策略。首先,基于Prony算法建立了振荡程度评价指标,应用于超低频振荡的分析与抑制。接着,提出了储能参与超低频振荡抑制的控制方式,使储能动态响应系统频率偏差变化,为系统频率振荡提供正向阻尼。然后,考虑超低频振荡抑制效果和减小储能容量需求,建立了储能控制参数优化模型,以提高储能参与超低频振荡抑制的技术经济性。最后,基于云南电网数据进行算例分析,其仿真结果验证了所提方法的有效性。

储能参与一次调频的优化控制策略研究

浙江电网作为典型的受端电网,特高压直流的大规模接入和新能源渗透率的不断提高对系统频率稳定带来巨大挑战。通过搭建浙江电网统一频率模型,模拟浙江电网在负荷扰动下的系统动态频率响应情况。基于储能系统采用下垂控制方式参与系统一次调频,对比有无储能参与一次调频时的系统频率波动情况来分析储能的调频作用及效果。此外,提出储能的调频死区和调差率的优化选取方法,在不同工况下通过动态调整储能的调频控制参数,以提高储能的功能性和经济性。