A Parametric Genetic Algorithm Approach to Assess Complementary Options of Large Scale Wind-solar Coupling

The transitional path towards a highly renewable power system based on wind and solar energy sources is investigated considering their intermittent and spatially distributed characteristics. Using an extensive weather-driven simulation of hourly power mismatches between generation and load, we explore the interplay between geographical resource complementarity and energy storage strategies. Solar and wind resources are considered at variable spatial scales across Europe and related to the Swiss load curve, which serve as a typical demand side reference. The optimal spatial distribution of renewable units is further assessed through a parameterized optimization method based on a genetic algorithm. It allows us to explore systematically the effective potential of combined integration strategies depending on the sizing of the system, with a focus on how overall performance is affected by the definition of network boundaries. Upper bounds on integration schemes are provided considering both renewable penetration and needed reserve power capacity. The quantitative trade-off between grid extension, storage and optimal wind-solar mix is highlighted.This paper also brings insights on how optimal geographical distribution of renewable units evolves as a function of renewable penetration and grid extent.

高压管汇材料疲劳性能测试及P-S-N模型曲线的拟合

高压管汇作为压裂设备中的主要易损件之一,其失效危害较大。它的失效原因主要是疲劳、冲蚀、腐蚀或者材料缺陷引起的刺漏和爆裂,其中尤以疲劳失效最不可预估。目前,对于高压管汇材料的疲劳性能研究不够深入,为解决高压管汇材料疲劳寿命的准确描述问题,以某国产高压管汇材料为例,进行了一系列疲劳试验,并基于试验数据,采用多种分布模型和不同S-N模型进行拟合分析,得出综合评价拟合能力最强的P-S-N模型。结果表明,该材料在中长疲劳寿命区,Weibull三参数模型在7级应力水平下综合评价能力最好;在存活率分别为50%、90%、99%、99.9%时,指数S-N模型的拟合系数均大于0.98,拟合能力最好。得出的P-S-N模型曲线可以为高压管汇的疲劳寿命以及安全设计提供依据。

电网需求侧资源动态分布式k-means聚类算法

为有效聚合电网需求侧资源,合理、高效利用电网资源,提出基于分布式k-means的电网需求侧资源动态聚类算法。通过基于置信半径的分布式k-means算法聚类采集到的电网需求侧资源数据,在模糊C均值进化神经网络中,以聚类得到的电网需求侧资源数据为输入向量,输出电网需求侧资源场景,依据场景存在概率,以电网侧资源日均峰谷差最小、DG消纳程度最高与日均负荷波动率最小为目标函数,以电网需求侧资源曲线波动率与负荷互补为约束条件,构建电网需求侧资源多场景聚类模型,经动态改变惯性因子(DCW)粒子群算法求解模型后,实现电网需求侧资源多场景聚类。试验结果表明:该方法可实现电网需求侧资源动态聚类,应用该方法聚类不同场景电网需求侧资源时的日负荷率较低,聚类效果较好,可满足实际电力需求侧资源动态聚类工作的需要。

基于电网分布式存储构建业务分析模型的探索和研究

由于电网大数据分散存储在不同的独立存储服务中,难以保证文档检索全面性和准确性,影响查询业务质量。为此,构建基于电网分布式存储的业务分析模型。切分待存储文件,组成文件碎片,分布存储到不同的存储节点中,构建电网分布式存储模型。针对该模型,扩展查询业务关键词,增大查询范围。基于查询业务扩展结果,构建业务探索分析模型,从分布式数据库中检索相关文档。实验结果表明:所构建模型的各类电网大数据检索F1值接近1,提高了电网分布式存储文档检索的全面性和准确性。

基于物联网技术的电网物资供应优化模型建立

电网物资供应链受到环境因素的干扰存在波动性,为提高电网物资供应的稳定性,设计新的电网物资供应优化模型。借助物联网中组网部署供应链中的相应节点,采用线性规划方法部署电网物资供应网络的最优节点,采用空间自适应调度模型规划电网物资供应网络的最优路径,提取电网物资供应物联网传输路径统计特征量,采用描述性统计分析重构电网物资供应网络的子空间,通过自适应寻优方法,实现电网物资供应链网络的决策和规划设计,完成电网物资供应优化模型构建。结果表明,采用该方法优化电网物资供应,提高物资供应的吞吐水平,降低时间开销。

城市应急微网群管控关键技术综述

当城市供电系统发生较大范围的停电事故时,电动汽车、分布式电源等可构建应急微网群保证关键负荷的持续供电。高比例新能源和高度电力电子化使得应急微网群运行中面临暂态电压和频率安全稳定挑战。在微网群能量管理过程中,需要考虑暂态安全稳定约束。而微网群的暂态安全稳定域具有强非线性,且离散和连续设备的差异化调节特性以及能量管理终端的计算能力和通信方式差异化使得考虑安全稳定的调控困难。依据“动态建模-稳定分析-协同调控”的内在逻辑,围绕考虑暂态安全稳定约束的城市应急微网群协同调控开展以下综述:1)考虑变流器宽频域和非光滑控制特性的微电网动态建模方法;2)研究微网群电压和频率暂态安全稳定机理与判据;3)考虑暂态安全稳定约束、信息交互延时和离散-连续混杂特征的微网群分布式优化调控方法。基于以上三个方面,阐述城市应急微网群安全稳定与低碳经济运行当前研究的不足和发展方向。

湖北电网金属材料土壤腐蚀等级分布图绘制

在湖北电网152个变电站土壤自然环境中开展碳钢、镀锌钢和铜的1年期埋藏试验,结合八指标法和运行管理数据,绘制了湖北电网金属材料土壤腐蚀等级分布图,为今后湖北电网接地装置选址、选材、差异化防腐设计和运维提供了关键性基础数据,为湖北电网的安全运行提供技术支持。

基于改进遗传退火算法的电网智慧供应链最优仓库自动定位方法

为了解决供应链下仓库物资分散、信息错乱、运行效率低下等问题,以提高仓库管理水平、保障仓库运输的供求时间为目标,提出一种基于改进电网智慧供应链最优仓库自动定位方法。建立运输时间最短的目标函数,通过改进遗传退火算法,选择染色体编码方式,设置自动定位约束条件,构建电网物资仓库之间的供需量模型,自动定位存在最优供求关系的最优仓库。实验结果证明,应用所提方法后,随惩罚成本而产生变动的各成本变化趋势整体较平缓,未及时满足需求比例与总成本呈正相关;所定位仓库符合目标影响函数;使用62次迭代即获得了最优仓库定位的目标函数。可以缓解电力物资调度矛盾,提高了电网物资供给点、周转仓、需求点的运输效率。

基于移动互联网的电网物资配送优化策略

随着移动互联网技术的发展,电网物资配送面临着诸多挑战和问题。传统的配送方式存在效率低、成本高等问题,迫切需要寻求新的优化策略来提升配送效率和服务水平。针对这些问题,文中围绕实时监控技术和车辆调度优化算法展开了深入分析。通过实时监控技术,能及时追踪物资位置、环境和异常情况,保障配送的安全性和可靠性;而车辆调度优化算法则通过动态调度和智能路线规划,提高了配送效率,降低了配送成本,并探讨了如何利用移动互联网技术来优化电网物资配送过程,以期为电网物资配送领域的进一步发展提供参考。

基于直流潮流的电力系统停电分布及自组织临界性分析

基于利用直流潮流模拟电力系统连锁故障的OPA模型,研究了电力系统线路可靠性、线路容量增加方式以及负荷波动对复杂电力系统停电分布的影响和电力系统的自组织临界性。结果表明:输电线路可靠性和小的负荷波动对停电分布影响不大,而大的负荷波动对停电分布影响很大,可能导致连锁故障的发生;加强传输线路的建设可以有效减少停电频率,进而降低系统的运行风险;此外,可从系统总负荷需求和网络总传输容量比值的角度初步揭示电力系统的自组织临界性。

多逆变器并网系统谐振特性分析

基于闭环传递函数法建立了LCL并网逆变器诺顿等效模型,利用所建立的模型分析了并联逆变器数量、组成和系统控制参数对系统谐振特性的影响。分析结果表明:和传统单逆变器系统相比,多逆变器并网系统存在多个谐振频率,谐振频率个数和系统中的逆变器种类相关,较低的谐振频率随着逆变器数量的增加而减小,随着并网阻抗的增大而减小;谐振频率随着电容电流内环参数的增大而减小,随着并网电流外环控制参数KP的增大而增大,基本不受并网电流外环控制参数KI的影响。仿真分析结果证明了理论分析的正确性。

一种逆变并网型分布式电源统一模型

为研究分布式电源(DG)对配电网综合负荷特性的影响,详细分析含燃气轮机发电、光伏电池、燃料电池、直驱式风力发电等在内的逆变型分布式电源的各自特点及其共有特性,提出了由受控电压源串联等值阻抗构成的逆变型分布式电源的统一动态模型,推导出了该模型的完整解析描述。在不同的电压跌落水平条件下,采用综合改进的遗传算法进行模型参数辨识,并对该模型的自描述能力、泛化能力和参数稳定性进行了分析验证。验证结果表明,该模型具有较好的适用性,能够较好地描述逆变型分布式电源的动态等效特性。

一种复杂电力网络的时空演化模型

网络拓扑对电力网络的脆弱性和鲁棒性有重要影响,当前经典网络模型与实际电力网络有较大差异。基于电力网络本身的演化机理,对BA无标度网络模型进行扩展与改进,构造了一种复杂电力网络的时空演化模型。提出网络生长点的概念,将其定义为靠近网络中原有节点但并未被占据的位置。新节点加入时,其坐标从网络生长点中随机选择;已有节点与新节点连接的概率由该节点的度数和该节点与新节点间的物理距离共同决定。分析了该模型的统计学特性,通过美国西部电网、中国北方电网与几种典型网络模型在平均度数、聚类系数、特征路径长度和度分布曲线等方面的对比,验证了新模型能很好地反映电力网络的演化规律。

主动型配电网日前调度策略研究

相对于传统配电网,主动型配电网可以合理利用其双向调度功能,充分发挥分布式发电容量,在保护环境的同时还可以提高电力公司的效益。以电力公司效益最大为调度目标,针对主动型配电网调度问题,该文计及输电和高压配电网网损的影响,提出了一种配电网日前优化调度模型,通过该模型对微电网电源交互功率和分布式电源进行优化调度,同时确定最佳渗透率,不仅可以有效地削峰填谷,还可以根据最佳渗透率调整分布式电源的功率,使电力公司效益最大化。算例研究表明,电网中接在距离电源点较近的节点下的主动型配电网,通过该文提出的优化调度模型,得出渗透率为21.14%时,电力公司效益最高。该研究可为主动型配电网日前调度策略以及分布式电源最佳渗透率的制定提供参考。

分布式发电中燃料电池的建模与控制

合适的燃料电池(fuel cell,FC)动态模型对分布式发电技术的研究起着很重要的作用。提出了非线性质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池的动态模型,该模型考虑了燃料利用率的影响和各种反应物随时间变化的压力。并在该模型的基础上,应用电池效率和发电经济性分析得出了燃料利用率一般控制在0.7～0.9范围内比较好。详细阐述了FC在并网运行时的控制策略,以及在含FC发电系统的潮流计算中,将FC的并网节点当作PV节点来处理。

中国南方电网在线分布式建模系统研究与设计

为了满足中国南方电网全局协调控制和在线安全稳定分析的需要,基于IEC61970标准,提出了南方电网在线分布式建模系统的设计方案。各省调能量管理系统(EMS)通过调度数据网自动向总调EMS远程在线传输各自的电网模型和图形,在总调侧完成模型和图形的自动拼接,在线自动生成包括南方电网500kV/220kV交流系统和高压直流输电系统的全局模型和图形。给出了总体方案,详细设计了总调侧和省调侧的软件体系结构。介绍了关键技术,包括:模型边界的确定和维护、设备命名规范和处理技术、公共信息模型(CIM)扩展、CIM拼接、可缩放矢量图形(SVG)拼接和组织、交直流混合全模型在线高级应用、校验和运行维护机制等,设计了主要性能指标。该系统的实施将为建设中的南方电网新EMS、网省协调自动电压控制(AVC)、在线安全预警和预决策系统提供完整的在线模型。

电网信息物理系统的关键技术及其进展

信息物理系统旨在通过物理与信息系统的互通与深度融合,实现超越传统应用系统的运行效果与性能水平。电网信息物理系统是其在电网领域的拓展和应用,该文阐述了电网信息物理系统的概念及研究现状,提出了由4个关键技术组成的研究体系,包括:电网信息物理融合建模技术、电网信息物理系统分析方法、基于融合模型的电网控制技术、基于融合模型的形式化验证。在此基础上,展望了电网信息物理系统在能源互联网、主动配电网以及传统电网中的应用。

不同负荷模型对东北电网送电能力的影响分析

以2004年东北电网冬腰方式为例,对考虑配电网络的综合负荷模型(synthetic load model considering distribution network,SLM)以及各种常用的负荷模型进行了适应性分析。吉黑断面稳定极限和辽吉断面稳定极限的计算结果表明,采用考虑配电网络的综合负荷模型与II型马达、40%恒阻抗+60%恒功率的静态负荷模型以及30%恒阻抗+30%恒电流+40%恒功率的静态负荷模型计算结果比较接近。最后对考虑配电网络的综合负荷模型进行了参数灵敏度分析。

华中电网分布式网络建模与实时信息共享方案

分析了当前调度控制中心网络建模的现状和存在的问题,根据华中电网的运行特点和实际情况,设计了一套分布式网络建模与实时信息共享方案。该方案提出按调度范围实现分布式建模与数据采集的原则,在进行设备命名规范化的基础上,进行网调与省(直辖市)调模型的拼接,形成全网模型。该方案还对模型拼接流程、公共信息模型(CIM)优化方法、实时信息共享等进行了详细说明。

智能配电网通信无线传感器网络QoS建模

根据配电网系统结构和设备分布特点,给出了一种基于无线传感器网络(WSN)的配电网监测数据通信网络架构。针对电力工业通信规范对WSN的要求,建立了基于IEEE 802.15.4标准媒体访问控制(MAC)层协议并引入服务质量(QoS)的QoS-MAC模型,给出了配电网监测节点数据缓冲队列马尔可夫链模型和各节点竞争信道状态概率计算方法。为衡量配电网WSN的性能,建立了节点MAC层具有QoS支持的载波侦听多点接入/冲突避免(CSMA/CA)信道冲突率模型、传输延时模型、网络有效数据吞吐率模型,设计了网络分析测试环境。在不同的配电网数据产生率下,对所提出的QoS-MAC协议网络传输性能进行了测试分析。实际应用表明所提出的方法可为配电网数据监控提供有效的QoS服务。