Unbalance Level Regulating Algorithm in Power Distribution Networks

The paper dwells on the unified power quality indexes characterizing the phenomenon of voltage unbalance in three-phase systems. Voltage unbalance is one of the commonest occurrences in the town mains of 0.38 kV voltage. The phenomenon describes as inequality of vector magnitude of phase voltage and shearing angle between them. Causes and consequences of the voltage unbalance in distribution networks have been considered. The algorithm, which allows switching one-phase load, has been developed as one of the methods of reducing the unbalance level. The algorithm is written in the function block diagram programming language. For determining the duration and magnitude of the unbalance level it is proposed to introduce the forecasting algorithm. The necessary data for forecasting are accumulated in the course of the algorithm based on the Function Block Diagram. The algorithm example is given for transforming substation of the urban electrical power supply system. The results of the economic efficiency assessment of the algorithm implementation are shown in conclusion. The use of automatic switching of the one-phase load for explored substation allows reducing energy losses (active electric energy by 7.63%;reactive energy by 8.37%). It also allows improving supply quality to a consumer. For explored substation the average zero-sequence unbalance factor has dropped from 3.59% to 2.13%, and the negative-sequence unbalance factor has dropped from 0.61% to 0.36%.

基于限流电抗器两侧特定频段暂态能量比的MTDC电网单端量保护方案

柔性直流输电技术有利于未来大量分布式能源接入电网,而配置快速、可靠的保护方案是柔性直流技术发展的关键。基于直流电网等效模型,提出一种基于限流电抗器两侧电压特定频段暂态能量比差异性的单端量故障区域识别方法。该方法依据贝瑞隆等效模型计算出限流电抗器两侧电压比,通过广义S变换提取限流电抗器两侧特定频段电压,根据故障时正负极限流电抗器的电压幅值差的差异性实现故障选极。最后在PSCAD/EMTDC平台搭建仿真模型,分析出发生区内外故障时差异性明显,具备较强的耐过渡电阻与抗噪声干扰能力。

电力电量平衡视角下新型电力系统极端场景研究及应对综述

全球气候变化加剧背景下极端天气事件频发,受能源转型政策、地缘政治影响一次能源供应与负荷水平均呈现强不确定性。中国正处于可再生能源占比不断提升的新型电力系统建设阶段,极端场景下电力电量平衡问题凸显并呈现出加剧趋势。基于此,从极端场景基本内涵、模拟与生成技术、在电力系统中的应用以及应对措施等角度入手,总结电力电量平衡视角下新型电力系统中的极端场景研究。首先,归纳了极端场景的定义与特性,指出了极端场景与极端事件、最恶劣场景等概念之间联系,归纳了极端场景集的构建方法;随后,针对极端场景小样本特性,梳理了极端场景的直接与间接生成方法;探讨了极端场景在电力系统中的应用方法与具体应用领域;最后,结合现有研究与实际工程案例从4个层面提出了极端场景的应对策略,并指出了极端场景的后续研究方向,为后续建设灵活可靠、供需平衡的电力系统提供了思路。

考虑主从博弈的电热能源系统优化调度

针对多主体利益纷争导致电热能源系统运行经济性欠优的问题,提出一种基于主从博弈理论的电热能源系统优化调度方法。首先,分析博弈过程中的信息交互机理,建立电热能源系统调度框架;其次,制定上网电价和供能商出力约束,构建旨在实现环境成本和购电成本之和最小化的主体模型,同时构建以自身经济性最优为目标的从体模型;最后,采用差分进化法求解各主体的出力分配和利益分配问题。仿真结果验证了所提模型的优越性。

考虑实时备用率的中长时间尺度新能源发电备用的方法

在新型电力系统中,考虑到中长期时间尺度下新能源出力具有较强规律性,提出了中长时间尺度新能源纳入备用的实时备用率的确定方法。根据实时备用率将新能源可信出力纳入备用,建立多电源电力生产模型。所建模型以生产成本最小为目标函数,考虑电源运行成本、新能源弃电成本、切负荷惩罚成本及机组出力、功率平衡、逻辑变量等约束条件。采用时间迭代将中长时间生产模拟化简为短期优化问题,利用CPLEX求解。以改进IEEE-24节点系统作为算例,优化结果表明新能源电源采用实时备用率的方法纳入备用时,电力系统生产运行总成本更低;新能源渗透率越高,纳入新能源为备用的经济效益越明显;风电和光伏独立确定备用率时,备用成本和污染排放更低。

天气数据驱动下基于深度主动学习的新型电力系统供需失衡风险快速评估方法

相较于极端气象,天气因素对电力系统供需平衡的冲击常被忽视,但多日无风无光等事件同样可带来保供问题。提出了一种天气数据赋能、深度主动学习赋智的新型电力系统供需失衡风险快速评估方法,较传统方法更高效、更准确。首先,考虑源网荷储多环节建立以天为尺度的电力系统生产模拟模型,以进行无风无光等异常气象下系统供需失衡的分析。同时,针对传统可靠性指标的不足,提出以天为尺度的新型分布式指标,并进一步利用风险曲线描述系统长期风险。然后,提出应用深度主动学习的电力系统风险快速评估框架,建立风险预测主网络和误差预测副网络耦合的双深度神经网络,并构建相应的损失函数和训练流程。最后,基于IEEE标准算例进行了效果验证与各方法对比,结果验证了其高效、准确、可拓展等特点。该研究为新型电力系统的风险快速评估提出了一种新颖有效的思路。

基于事件建模的机组检修模型及其在电力系统中长期运行中的应用

发电机组检修计划是电力系统中长期运行的重要内容,对于维护设备安全运行、保障高比例新能源电力系统中长期电力电量平衡十分重要。由于检修持续时间、检修间隔时间等检修约束较为复杂,机组检修在建模中存在模型整数变量与约束条件数目多的难题,这增加了电力系统中长期运行的问题规模与求解难度。针对以上问题,该文提出基于事件建模的机组检修模型,能够用较少的变量完整地描述机组检修约束。在此基础上,计及机组检修约束、机组运行约束和系统运行约束,建立电力系统中长期运行模型。基于改编的IEEE-RTS79开展算例分析,验证提出的机组检修模型在电力系统中长期运行问题中的有效性,不仅求解效率提高,而且优化结果更好。

基于代理模式的市场化购电月度平衡机制研究

随着中国电力体制改革的深入,燃煤发电上网电价由市场形成、电网公司组织开展代理购电都标志着市场化改革进入了新的阶段。在未实际运行现货市场的省市地区,由于燃煤机组基数电量的取消,电力市场缺乏处理月度偏差电量的补充机制。在目前代理购电背景下,分析了中长期发电侧和用电侧的电量构成,阐述了中长期月度电量偏差产生的原因,构建了月度市场化购电的模型,提出了3种处理偏差电量的月度平衡机制。通过对华东某省级电网进行算例仿真,分析了不同方法的特点和适应性;最后结合中国电力市场的发展需求,对构建过渡期的市场设计提出了相关建议。

考虑长周期供需不平衡风险的新型电力系统规划方法

受高比例新能源并网带来的波动性和间歇性影响,新型电力系统的长周期供需不平衡矛盾日益突出。该文将电力系统的长周期供需不平衡风险分为两部分:连续多日无风无光的极端天气场景和月电量供需不平衡风险。首先,选取连续多日无风无光的极端天气场景,提出基于条件风险价值理论(conditional value at risk,CvaR)的月电量不平衡风险评估模型。在此基础上,提出考虑长周期供需不平衡风险的新型电力系统规划方法,通过季节性储能等灵活性资源的优化配置,可有效提升电力系统的长周期平衡能力。最后,基于IEEE RTS-79算例分析论证了所提方法的有效性,并初步讨论季节性储能在平抑长周期供需不平衡风险方面的作用。

一种考虑峰荷-电量分摊机制和风电关键场景的输-配电网协同调度策略

风电功率的不确定性问题严重制约其消纳,因此,激发输-配电网积极性并提出合理的风电协同消纳方法具有重要意义。在建立改进峰荷-电量责任模型的基础上,提出一种基于场景法的输-配电网多目标协同调度模型。首先,将传统输-配电网峰荷责任模型、电量责任模型相结合,同时计入风电消纳、需求响应的影响并引入输配电成本分摊机制,建立改进输-配电网峰荷-电量责任模型。其次,针对输-配电网集中式和分布式风电出力的不确定性问题,基于风电功率日前基础预测场景和奇、偶时刻的极限爬坡场景构建关键风电场景集,并在此基础上提出输-配电网柔性资源协同调度策略。然后,将输-配电网改进峰荷-电量责任模型和柔性资源协同调度策略相结合,建立输-配多目标协同优化模型。最后,基于典型T6D2系统进行案例仿真,采用目标级联分析法对所提模型进行求解。结果表明,所提模型有利于支撑并促进输-配电网提升风电消纳水平,而峰荷-电量责任的边际效应有助于输-配电网有序制定对应责任权重,从而实现经济效益、风电消纳和社会效益的合理均衡。

电-热-氢综合能源系统鲁棒区间优化调度

储能技术与风电相结合实现电能的时空平移是解决系统运行稳定性问题的有效手段。氢储能具有储存容量大、可实现电热联产联供的优点,具有很大的发展潜能。然而由于风电存在不确定性,氢储能系统在频繁切换工作模式时面临着不确定的热能需求。因此,文中综合考虑氢储能在间歇模式下的热能需求,首先,介绍了氢储能系统接入的电-热综合能源系统基本结构,将风电场与氢储能相结合构成风-氢混合系统;然后,提出考虑风-氢混合系统热平衡需求不确定性的电-热综合能源系统鲁棒区间优化调度模型;最后,基于对偶理论,对所提出的模型转化求解,通过算例对比分析各类情况优化结果,验证了氢储能在促进风电消纳、提高系统能源综合利用率方面的有效性,并证明了考虑电解槽和燃料电池工作温度能提高系统的工作效率并提高风电场并网功率。

基于软件定义的新型电力系统分层自治电力平衡模式研究

新型电力系统是一个典型的复杂系统,源荷双侧的强不确定性导致电力电量时空分布极度不平衡,电力电量平衡逻辑发生了根本性变化,电力平衡面临巨大的挑战。为建立源网荷储多元协同互动的新型平衡模式,根据分层可以弱化复杂系统复杂性的理念,提出了基于能量自治单元的分层自治电力平衡模式。能量自治单元具备自调度、自平衡能力,在不同市场模式下具备不同的具体形态,将成为多元海量资源参与电力市场的有效途径。基于软件范型理论,指出能量自治单元应具备多元融合的架构模型、自适应运行机理和持续演化的生命周期,同时介绍了基于软件定义的能量自治单元软硬件解耦构建思路。最后,对能量自治单元构建的关键技术进行了讨论和展望。

锂电池叉车动力锂电池组散热系统设计与验证

为保障新能源汽车动力锂电池组在电动叉车上的快速推广及可靠应用,研究设计一套极简的叉车动力锂电池组散热系统,解决电动叉车循环高温工况及低压大倍率充放电特性下的动力锂电池组高温问题及循环寿命大幅降低问题变得尤为重要。通过对电动叉车搭载动力锂电池组的热性能仿真分析,对车架结构及动力锂电池组进行了优化设计,保障了动力锂电池组在电动叉车系统中应用的可靠性。通过电动叉车典型工况的模拟试验验证,保障了动力锂电池组在高温环境下运行时,热平衡时的温度能维持在合理的温度区间下工作,避免了电池高温问题以及高温对电池寿命的影响。为电动叉车批量化搭载动力锂电池组进行推广应用提供了有力保障。

多模态马尔科夫决策泛在电力物联网大数据智能挖掘

针对泛在电力物联网结构复杂、数据多样且不确定的问题,提出了一种基于多模态马尔科夫决策的泛在电力物联网大数据智能挖掘方法。该方法构建了一种基于最大熵的马尔科夫决策算法,对电力泛在物联网进行故障诊断和负荷预测,具有标记样本需求量小、置信度高的特点。通过结合电气量信息及开关量信息来提取电网数据特征,从而充分利用多模态数据样本。仿真分析与实验结果表明,相比于传统方法,所提方法能够有效识别出包括信息畸变在内的电网故障,提升电网故障诊断的准确率和电网负荷预测的精度。

基于风光出力累积概率分布的新能源消纳规划方法

风光电出力过程的随机性、间歇性、波动性等特点导致风光电难以被电网消纳,利用水力发电迅速且可调节的优点,可弥补风光电出力的缺陷。笔者提出水电平衡风电和光伏的原理,以电力电量平衡、不弃水调峰和能源基地总发电过程平稳为原则,结合风光出力累积概率分布,推导风光弃电计算公式,得到不同风光装机规模和比例下的弃电率。通过与PSO结果比较,表明两种方法下的风光弃电量误差在5%以内,从而验证该方法的有效性和实用性。以上述理论为基础,分析雅砻江下游电源规划,其研究为大规模新能源消纳提供一种可行的方法。

平衡单元模式下德国电力电量平衡机制探讨及启示

为实现“双碳”目标,国家正大力发展新能源。然而,间歇性波动性的新能源发电大幅增加了电力电量平衡的难度,亟需建设适应新能源极高渗透率的电力市场电力电量平衡机制。德国的能源结构与我国有着高度的相似性,分析德国的电力市场及其平衡机制对我国具有借鉴意义。首先在分析德国电力市场基础上,系统梳理了德国以平衡单元为核心的电力电量平衡机制;然后借鉴德国的经验并结合我国电力市场的现状,分别从减少平衡需求、下沉平衡责任、消纳新能源、下放部分调度权以及创新研究方向等5个方面对我国电力市场电力电量平衡机制创新提出启示。

智能电网框架下电动汽车智能充电系统设计研究

近年来,电动汽车和插电式电动汽车(Plug-In Electric Vehicles,PEVs)的销量稳步增长,充电桩数量急剧增加,这一现象可能会给电网和当地配电电路和变压器造成负担,而且可能会导致电力公司的成本增加。文中介绍了智能电网系统的设计和实现逻辑,使电动汽车、PEV与电网之间能够实现动态交互。这种智能和动态的交互能够减轻电网负荷,从而最大限度地减少成本,避免负载过大造成的损害。文中以开发算法为重点,提出了完整的系统设计,该系统充电速度快、效率高,可以成功地用于减轻电网的负担。

基于精细化模拟的电力系统电力电量平衡研究

为了解决高比例新能源电力系统保供、电力电量平衡和新能源合理利用难的问题,精细化考虑新能源特性以及多种灵活调节资源特性差异,提出了一种计及源网荷储灵活互动的电力系统精细化时序模拟模型和概率化电力电量平衡方法,构建了完整的新能源消纳计算框架,并分析了影响新能源消纳能力的主要因素。以2025年某新能源发电大省的系统规划为实例进行验证,得到了多种运行场景精确数据,有效计算了新能源弃电量、电力需求等平衡指标,为电力系统规划建设提供建议。

基于MPPT的光伏电站并网电能质量跟踪控制系统

为解决在光伏并网过程中受功率震荡影响电能波动较大,电压、电流不达标的问题,实现对并网电能的准确跟踪与控制,设计基于MPPT的光伏电站并网电能质量跟踪控制系统。将单片机模块、电量脉冲跟踪检测设备接入光伏电站的并网控制电路之中,完成跟踪控制系统的硬件方案设计。基于MPPT评价指标的稳定性要求,求解功率振荡系数,定义跟踪控制任务指令,联合各级硬件应用设备,完成光伏电站并网电能质量跟踪控制。对比实验结果证明,上述控制系统的应用,可在光伏并网功率震荡条件下控制电力系统电压与标准值的差距低于60 V,电流标准差低于5 A,解决了电能波动大及电压、电流不达标的问题,可以实现对并网电能的准确跟踪与控制。

基于视觉动力理论的电动工具产品造型设计研究

为工业设计师提供一套辅助电动工具产品造型设计的工具,更好地进行电动工具产品造型设计,丰富视觉动力表现。文章通过对视觉动力理论的介绍,分析了电动工具产品造型视觉动力在“静止动势”与“视觉平衡”上的形成机制,并结合具体案例介绍了法向视觉动力、平面视觉动力和形体视觉动力的各自特色并对电动工具产品造型的重要影响。提出了相应的视觉动力造型设计策略。以期对电动工具及其他工业产品的造型设计,提供了一定的借鉴意义。