基于全纯嵌入的电力系统不确定性仿射潮流方法

仿射潮流算法是求解新型电力系统状态量分布特征的重要手段。针对现有仿射潮流算法保守度较高、算法效率较低且需要选择合适的迭代初始值等不足之处,该文提出一种基于全纯嵌入的不确定性仿射潮流计算方法。首先,构建电力系统节点电压和功率仿射模型,并建立系统仿射潮流方程。在此基础上,将嵌入因子引入到仿射潮流方程中,构造具有泰勒级数形式的全纯嵌入仿射潮流模型;接着,将仿射潮流求解问题转换为泰勒幂级数系数的求解问题,获取状态量初始解及递推关系,计算不确定性潮流的仿射解。最后,算例验证所提算法具有保守性低、计算效率高和量化分析分布式电源出力对电压影响等优势。

基于硬件在环的光储系统实验教学平台设计

现有新能源发电实验平台存在利用率低、交互性差等问题,难以满足培养学生解决复杂工程能力的要求。借助硬件在环仿真技术,设计并开发光伏-储能互补发电综合实验教学平台。基于该平台,设计了从基础教学到探索类实验项目,并具有可扩展性,实践表明,该实验平台实用、便捷,可快速实现先进控制算法在光储领域应用的教学实践。对培养新工科建设下的高水平卓越工程师具有重要作用。

低碳自动化码头AGV物流调度和有序充电的联合经济优化

针对现有自动化码头自动导航集卡(AGV)充电策略未能与分布式电源出力充分协同等问题,提出一种自动化码头AGV物流调度和有序充电联合经济优化方法.首先,解析AGV物流调度和充电调度之间的协同关系,构建联合优化框架;其次,针对AGV物流调度模块,提出考虑码头内外集卡道路隔离要求的AGV行驶距离计算方法;再次,针对AGV充电模块,定义AGV充电状态的判断条件和选桩方法;进而以码头购电费用最小为目标,考虑分时电价、风光上网电价、电量平衡约束、终止时刻的剩余电量约束、决策变量的上下限约束、物流调度约束,构建物流调度和有序充电联合优化模型,提出基于改进粒子群优化算法的快速求解方法;最后,通过某码头的实际案例,验证所提方法的有效性和经济性.

水电富集区域电量送出能力提升的源储协同优化运行方法

针对可再生能源出力的强波动性、间歇性导致电力外送断面出现短时间尺度重过载、清洁能源送出消纳困难等问题,提出了水电富集区域电量送出能力提升的源储协同优化运行方法,该方法定义了衡量断面外送电量的量化指标,以系统发电成本最小、断面输出电量最大、储能消耗电量最小为目标,建立多目标优化模型,通过求解帕累托前沿,结合熵权双基点法,得到折中最优点。对我国某省级电网算例的仿真结果表明,该方法可有效通过水电、火电和储能的协同优化运行提升断面外送可再生能源的发电量,在保证系统安全稳定运行的前提下提升了可再生能源的消纳率。

考虑碳排放的电动汽车与光伏协同的调度策略

从负荷聚合商角度考虑,通过提高其运营负荷中电动汽车充电负荷与光伏的协同性,可以实现聚合商对光伏的及时消纳,降低碳排放水平。首先,结合光伏出力特点与需求响应形式提出两种电动汽车调度策略:“绿电”收费策略与“绿电”补贴策略。“绿电”收费策略即依据光伏出力情况,制定出高、中、低三档的充电价格引导电动汽车有序充电;“绿电”补贴策略是在“绿电”收费策略的基础上,对各时段的充电价格给予不同额度的补贴,进一步提高电动汽车响应积极性。通过将碳排放水平纳入经济性目标建立包含售电收益、服务费收益以及碳收益的综合收益最大的目标函数,并运用遗传算法进行优化求解。仿真结果表明,所提策略有效提高了电动汽车与光伏的协同性,实现了负荷聚合商的增收减排。

基于负荷预测和无迹粒子滤波的配电网动态状态估计

随着汽车充电成为新型重要负荷,为确保此时配电网运行与控制安全,对其进行实时准确的态势感知,提出一种基于卷积神经网络和门控循环单元的短期负荷预测与无迹粒子滤波算法自适应混合的配电网动态状态估计方法。结合使用卷积神经网络和门控循环单元进行短期负荷预测,将预测得到的有功与无功功率进行潮流计算,再与无迹粒子滤波量测估计值自适应加权得到电压幅值和相角状态估计结果。以IEEE33节点配电网为例,验证了所提状态估计方法的准确性与面对不良数据时的鲁棒性。

融合迁移学习与CGAN的风电集群功率超短期预测

针对可再生能源不确定性导致电力系统消纳能力不足的问题,提出一种基于条件生成对抗网络与迁移学习融合的风电集群功率超短期预测方法。首先,分析了风电集群功率预测样本模式的不均衡性以及导致的神经网络预测误差偏移现象;其次,构建了条件生成对抗网络修复不均衡问题;最后,采用迁移学习结合时间卷积网络构建了风电集群功率超短期预测模型。测试结果表明,所提方法能够显著提高风电集群功率超短期预测精度。

面向新能源消纳的需求侧灵活性资源聚合响应分析

新型电力系统中需求侧灵活性资源的重要性日益凸显。现有研究对大量负荷参与新能源消纳的需求侧响应改善效果与影响机制研究不足。首先分析了需求侧资源提供灵活性的机理,提出了需求侧灵活性资源可调节空间的计算方法;然后,考虑可平移负荷、可转移负荷和可削减负荷约束条件,构建面向新能源消纳的多类型需求响应聚合协同优化运行模型;最后,以某省级电网算例开展仿真研究,分析了各种类型需求响应的改善效果与机制。结果表明:负荷响应配合机组启停可以得到超过响应量的新能源消纳量,提出的多类型需求响应协同优化运行模型能够有效促进新能源消纳。

基于双模态分解的发电站母线短期负荷预测

母线负荷预测是电力系统运营和规划中至关重要的一项任务,针对电力负荷数据的非线性强以及影响因素多等问题,提出了一种基于双模态分解、深度学习和注意力机制的负荷预测模型。首先,对输入数据进行经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD),通过K-means聚类分析对复杂度相似的分量进行集合得到三个组合分量。其次,使用变分模态分解(Variational mode decomposition, VMD)对组合分量再次进行分解得到不同分量,使用麻雀搜索算法(Sparrow search algorithm,SSA)对变分模态分解的参数进行优化。再次,将变分模态分解得到的分量与影响因素连接并输入长短期记忆网络(Long short-term memory network, LSTM),通过注意力机制挖掘数据内部的相关性,并使用SSA对LSTM网络的参数进行优化。最后,采用宁夏某电站一年的负荷数据进行验证,经过与不同模型的对比分析,所提模型有更高的预测精度。

基于K_means++聚类与RF_GRU组合模型的电力负荷预测方法研究

短期负荷预测是电力系统对负荷进行规划的重要依据之一,为了进一步提升短期负荷预测的精度,提出一种基于K_means++聚类与RF_GRU组合模型的电力负荷预测方法。首先,采用K_means++聚类算法将负荷群体分成负荷特性相近的群体,然后利用改进后的CSO算法优化随机森林中的相关参数使其性能最优,接着根据聚类情况采用随机森林选择结构不同的多层GRU网络分别对各组负荷群体进行预测,最后将所有组的预测结果相加得出最终预测值。算例结果表明,聚类算法的归纳整理功能为预测方法节省了预测时间,而采用组合模型又进一步提高了预测精度。

微电网运行模式平滑切换控制策略研究

基于主从式控制模式的微网在发生非计划孤岛时,传统的PQ-V/F控制策略会导致微网难以维持系统的稳定运行。在分析微网运行模式切换时系统内电气量产生冲击原因的基础上,提出一种改进的储能变流器控制策略,通过在电压环中新增一个电压保持环路,配合外加电流环调节器,保证孤岛检测期间系统内的功率平衡,较好地解决了微网运行模式切换时系统内电压电流的冲击问题,实现运行模式的平稳过渡。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,对比分析了采用传统控制策略和改进控制策略的控制效果,验证了改进控制策略的可行性和有效性。

主动配电网潮流的全纯嵌入计算方法

配电网潮流计算是进行配电网规划和运行的重要基础。目前,配电网潮流求解方法主要有牛拉(Newton Raphson,NR)法和前推回代(forward backward substitution,FBS)法两大类,但NR法和FBS法在潮流收敛性和计算效率等方面均存在一定的不足。全纯嵌入法(holomorphic embedding method,HEM)是一种求解非线性潮流方程的新方法,它可以有效避免NR法和FBS法在配电网潮流求解过程中出现的上述问题,但现有HEM未充分考虑配电网中各类型分布式电源(distributed generation,DG)和智能软开关(soft open point,SOP)控制方式的多样性,且未构建计及负荷电压特性和频率特性的潮流模型,难以适用于不同运行模式下配电网潮流计算。针对上述问题,提出一种可求解含多类型DG和SOP且可运行在并网/孤岛模式的主动配电网统一全纯嵌入潮流计算方法。首先,根据负荷静态电压和频率特性,构建计及配电网频率和节点电压影响的负荷节点全纯嵌入潮流模型;其次,根据DG不同的控制方式以及配电网不同的运行模式,将DG所连节点等效为不同节点类型,构建各类DG的全纯嵌入潮流模型;再次,考虑SOP不同控制方式,构建SOP全纯嵌入潮流模型;从次,依据全纯嵌入潮流模型等式左右两侧同次幂级数系数相等原则,推导配电网各全纯函数幂级数系数的求解递推关系式,进而计算各全纯函数的各项幂级数系数,借助解析延拓理论求取电压和频率逼近值,实现配电网潮流的准确求解;最后,通过修改的IEEE-33节点测试系统和IEEE-123节点测试系统验证所提方法准确性和有效性。

基于数字孪生与元宇宙技术的能源互联网态势感知系统论方法研究(一):概念、挑战与研究框架

态势感知是能源互联网的核心任务,为运管调控各项决策提供重要辅助信息。能源互联网的复杂定性对其态势感知任务提出严峻挑战——受其所辖单元日益增长的规模、种类、主动性、耦合性以及外界环境等不确定因素的影响,能源互联网其复杂性与日俱增。系统复杂性所衍生的一些问题超出经典简化论的讨论范畴,亟需一种新的认知手段。该文通过关联数据、数据科学、物理系统与具体应用,提出能源互联网数字孪生系统;进一步,延伸出一种新型数据驱动的态势感知方法论,即数字孪生态势感知(digitaltwinsituation awareness,DT-SA)。其核心思想是将真实世界的固有难题转化到虚拟空间,继而借助复杂系统理论和大数据分析等工具予以解决,具体涉及孪生体建模、分析和认知等核心环节。此外,该文也讨论元宇宙技术对孪生体互联的增强作用,以及相关的科学问题。该系列研究有益于推进能源系统领域和数据科学领域的交叉融合,对于企业数字化转型、数字城市建设等具备参考价值。

基于时序运行模拟的水火风光储互补系统电源优化配置

系统时序运行模拟是水火风光储互补系统电源规模优化配置的关键环节。对于水火风光储多能互补系统8760逐小时运行模拟,按照小时尺度构建的模型规模很大,直接求解困难。本文提出按时间尺度逐层分解、递进优化的高效求解算法,精确模拟系统全年逐小时调度运行过程。在此基础上,构建双层规划模型对由风电、光伏、水电、火电、抽水蓄能、梯级水电站混合式抽水蓄能和电化学储能等电源组成的并网多能互补系统的电源容量进行优化配置。将模型应用在青海省电网系统中,对风电、光伏、抽水蓄能电站和基于水电站的可逆机组容量进行优化,得到电源最佳配置方案。

量子直接通信在商业银行同城数据备份领域的应用研究

量子直接通信是一种利用量子态直接传输信息的通信技术。相较于传统通信技术,其具有更高的安全性,因为它能够发现和阻止窃听。量子直接通信不仅可以实现直接传输机密信息,还可以进行密钥协商、密钥分发等其他任务。基于此,针对商业银行业务实践,本文将量子直接通信技术创新应用于银行同城数据备份领域,为商业银行探索受物理学定律保护的高度信息安全传输新模式,形成量子科技时代银行数据安全新方案。

基于产业链的电力设备智能故障诊断方法研究

电力设备故障是导致电网无法正常运行的重要原因。针对电力设备故障诊断机制因缺乏协同管理和知识共享导致的效率低下和技术更新受限问题,提出一种基于产业链的电力设备故障诊断方法。首先基于设备故障诊断历史数据,采用BERT-BiLSTM-ATT深度神经网络构建设备故障知识图谱;然后从上下游协同、虚实互补两个方面构建电力设备故障诊断跨时空信息联动模式。该方法解决了电力设备故障根源追溯、处理措施检索难题,有助于推动电力设备的智能化、可视化故障诊断。

岛礁风光柴储多能源独立微电网建模分析

岛礁多能源独立微电网是解决远海岛礁供电难题,确保岛上军民用电稳定及提高岛礁自然资源利用率的关键技术。传统岛礁独立微电网建模电源种类不够完备,交流母线应用较少。为此,建立了风、光、柴、储4种电源数学模型,在电力电子变换器中使用了基于扰动观察法的Boost升压电路与基于电网电压定向的矢量控制方式。系统模型中风、光、柴、储4种电源汇入交流母线,整体功率、电压趋于稳态。仿真结果表明:所构建的岛礁多能源独立微电网模型较为科学合理,可为开展岛礁多能源微电网健康管理等研究打下坚实基础。

MW级大储能量飞轮轴系结构力学及动力学研究

当前,对于高功率大储能量飞轮储能系统的仿真和实验研究还不够充分,本工作主要针对MW/100 MJ级飞轮储能样机展开。比较分析了内置式和表贴式两种结构飞轮电机转子的结构力学,比较了不同动平衡块材质对应力及形变的影响,并开展了轴系的动力学特性分析。对飞轮样机开展了实验测试,验证了系统的稳定性。数值计算结果表明,表贴式结构形式可以使电机硅钢片应力显著降低,但是通常这种结构需要在硅钢片外缠绕碳纤维加强层,以确保运行时磁钢不会因为离心力与硅钢片发生分离。动平衡块材质为不锈钢时的应力值相较于动平衡块为铝合金时提高了45%以上。对轴系进行了动力学特性分析,在工作转速下存在着1300 r/min和4200 r/min两个刚性振型,分别为平动和锥动。测试运行中,飞轮轴系在1300 r/min出现振动峰值,证明了数值仿真计算的准确性。但是数值仿真中的4200 r/min临界转速(锥动)在实际运行中并未出现明显峰值,在本工作的轴系结构中,相较于锥动,平动振型更容易被激发。

计及随机变量相关性的多点线性化概率潮流计算

为满足考虑源荷双侧强不确定性场景的“双高”电力系统潮流分析计算需求,提出一种新型的概率潮流计算方法。基于核密度估计建立输入随机变量的概率分布模型,构建Copula函数刻画多维随机输入变量间的相关性,获取更加符合系统实际运行情况的样本数据。引入多点线性化潮流计算方法,在降低非线性潮流计算量的同时减小单点线性化潮流计算的截断误差。在IEEE-30节点系统上进行算例测试,验证所提方法的准确性和有效性。

电力电子设备谐波对主网的影响分析与对策探索

为保障新型电力系统的建设,对电力电子设备谐波对主网的影响进行了分析,分析了主网层谐波的3个主要特征:海量的分布式谐波源接入、线路电容对谐波的放大效应、谐波的远距离传播。上述因素相互叠加,造成了当前主网层的普遍超标现象。在遵循公认的“谁污染、谁治理”的源头治理基础上,对主网层的谐波治理进行了探索,从机理和案例上分析了不同治理措施的优劣,建议当前采用“谁受害、谁治理”的方案实行终端治理,长远应考虑从源头、地区电网、新建主网站点进行谐波的综合治理。