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。

应用知识图谱的电力设备产品质量预测研究

常规电力设备产品质量预测效果不佳,为此提出基于知识图谱的电力设备产品质量预测方法。根据当前测定需求及标准的变化,先进行基础预测指标的设定,采用多阶的方式打破预测覆盖范围受到的限制,构建多阶交叉预测结构,后设计知识图谱电力设备产品质量预测模型,采用图谱回归测定的方式来实现质量预测处理。实验结果表明:在该文提出的方法应用后,质量预测的最终F1值可以达到0.8以上,具有更好的预测效果和实际应用价值。

多馈入直流换相失败与同步电网交互影响机理研究评述

换相失败场景下交直流交互影响机理是多馈入直流系统安全稳定控制决策前提。从直流换相失败分类及机理、换相失败影响因素、换相失败评价指标及风险评估4个方面梳理了换相失败与同步电网交互影响机理研究现状,并从直-交、交-直两个角度分析了交直流电网的交互影响,最后介绍了基于受扰轨迹知识提取的交直流系统量化分析方法及应用现状,实例分析单直流换相安全评估方法推广至多直流连续换相失败的可行性,指出基于关断角受扰轨迹提取的量化分析方法能实现多馈入直流换相安全量化评估和换相安全性与系统稳定性的交互影响分析,后续应该理论分析多馈入直流换相失败场景下电压和频率跌落可接受性量化评估的适应性,在多维量化指标空间内,深入探讨同步电网多时间尺度复杂动态响应对多馈入直流换相安全的影响规律,揭示多馈入直流换相失败与同步电网动态响应相互作用机理。

“新型电力系统数字化关键技术综述”专辑评述

数字化是推动新型电力系统发展的重要动力,已成为广受学术界和产业界关注的热点技术。为此,《电力系统自动化》编辑部组织了“新型电力系统数字化关键技术综述”专辑,系统化介绍了新型电力系统数字化基础元件装备、边缘计算技术、通信安全与防护、智能化调度决策等一系列技术成果,代表了本领域最新技术成果和先进经验。文中立足于新型电力系统数字化发展的整体趋势,对专辑论文按研究方向进行了系统性梳理,对其核心成果与观点进行了归纳总结,希望能够完整呈现专辑成果对新型电力系统数字化关键技术体系的支撑作用,为相关技术研究的进一步深化提供参考。

电力现货市场交易运营的未来重大需求与关键技术

中国正在全面开展电力现货市场建设,现货试点地区结合当前市场规则及电力系统现状构建了较为完善的现货市场运营支撑体系,支撑了当前电力现货市场有效运行。随着新能源占比逐步提升的新型电力系统构建及“双碳”目标国家战略的实施,现有的运营技术支撑体系将无法适应未来市场发展需要。文中在总结中国电力现货市场技术实践的基础上,分析了电力现货市场特征发生的变化及面临的技术挑战,探讨了未来在多元主体建模接入、市场出清算法、市场风险分析、可信交易环境、市场仿真等方面的关键技术,部分技术已经取得初步应用。

考虑用户有限理性的售电公司峰谷组合电力套餐设计

中国电力零售侧市场化程度逐步加深,售电公司须为电力用户提供有针对性的电力套餐以保障其市场占有率和持续盈利能力。为此,提出售电公司峰谷组合电力套餐零售模式并构建了考虑用户有限理性的电力套餐设计双层优化模型。在上层模型中,售电公司以购售电收益最大化为目标优化峰谷电力套餐参数及其在电力市场中的购电策略;在下层模型中,用户以购电综合效用最大化为目标进行峰谷组合套餐定制,考虑了裕度电量价值及从众心理对有限理性用户决策的影响,同时基于锚定效应模拟了用户在选购电力套餐后的用电行为。以某地居民用户为对象进行仿真分析,结果表明售电公司可通过设计峰谷组合电力套餐激励有限理性用户主动调整用电行为,提高购售电收益。

高比例新能源电力系统有功功率与频率控制研究综述及展望

随着“碳达峰·碳中和”战略目标的推进以及新型电力系统建设逐步开展,以风电、光伏为代表的新能源持续快速发展,大规模新能源的强不确定性和随机性对电力系统安全稳定经济运行构成了巨大考验。首先,深入分析了高比例新能源电力系统有功功率与频率控制在实时平衡、调频资源、市场发展、安全防御等方面面临的形势与挑战;其次,介绍了多控制区协同控制、多类型资源有序调用、经济调度与自动发电控制的协调配合、安全事件检测与防御、智能化与新技术5个方面的核心问题和研究进展;最后,围绕多控制主体有功频率控制、海量泛在资源协同控制、辅助服务市场闭环控制、风险防御能力提升、人工智能技术深化应用等重点研究方向进行了探讨和展望。

基于大语言模型的电力系统通用人工智能展望:理论与应用

大语言模型(LLM)是一种利用大规模文本语料库进行预训练和微调的深度学习语言模型。目前,在通识问答、文本生成和科学推理等方面已展现出强大的能力。在此背景下,文中探索了基于LLM构建面向电力系统的通用人工智能技术,并展望其在电力系统中的潜在应用。首先,介绍了LLM的基本原理、神经网络架构以及训练方法,特别是与传统人工智能模型相比,LLM在逻辑推理、编程和代码理解以及数学推理方面的突破。然后,展望了LLM在电力系统负荷与新能源发电出力预测、电力系统规划、电力系统运行、电力系统故障诊断与系统恢复、电力市场等领域的潜在应用。最后,阐述了基于LLM构建电力系统通用人工智能技术所面临的挑战,包括电力系统数据的质量与可获取性、输出结果可解释性以及隐私保护问题。

基于区块链的分布式电力日前市场交易机制研究

随着我国电力体制改革不断深入,分布式电力技术快速发展,用户对绿色低碳电力的需求增加,分布式电力交易研究迎来了巨大的机遇。基于区块链技术研究了一种适用于分布式电力日前市场的交易机制。该交易机制由交易合同链和交易结算链组成,交易合同链实现密封报价、交易撮合和交易发布等功能,交易结算链实现电量计量、电费结算和交易结果评价等功能。设计了适应于交易合同链的共识机制和适应于交易结算链的电费核算新方法,维护守约者利益,激励交易双方守约和合理申报交易需求。最后通过仿真实验验证了该交易机制的可行性。

基于SSA的抽水蓄能电站技术供水系统泵阀优化调度研究

在“双碳”政策背景下,对于抽水蓄能电站在运维方面节能减排提出了新要求。为实现抽水蓄能电站技术供水系统的节能目标,提出了一种基于麻雀搜索算法(SSA)的以技术供水管网稳态模型为适应度计算的泵阀优化调度模型,并结合某抽水蓄能电站的实际运行数据,调控优化其中占比最大的用水设备(发电机空气冷却器)水量上升10%的工况。结果显示,采用泵阀优化控制后,对比未采用方式可节约水量103 m^(3)/h,节约能耗32.5 kW,实现节能率为14.1%,节水率为7.8%。在一定程度上验证了该优化调度模型在节能方面的可行性,为抽水蓄能电站技术供水系统在节水节电方面提供了经验。

基于改进下垂控制的多模块谐振变换器均衡控制策略研究

当前,光伏、海上风电等新能源场站的直流汇流应用得到越来越多的关注,在新能源发电低压输入中高压汇流输出的场合,为了提升直流输电电压并进一步减小器件应力,多采用输入并联输出串联(IPOS)结构。虽然这种模块化串并联结构有着许多优势,但由于模块间器件参数误差,导致各模块存在电压电流不均衡的问题,影响整个功率变换系统的稳定运行。为此提出了面向直流汇流应用的IPOS多模块谐振变换器的改进下垂控制均衡方法,各模块间无需加入通信就实现各模块的输出电压和功率的完全均衡,改进了传统下垂控制电压与参考值不符的问题,并进一步提升了系统的动态响应性能。基于该控制方式,搭建了三路模块化IPOS谐振变换器原理样机,通过实验验证了所提改进下垂控制方法对IPOS系统的均衡效果。

电化学储能参与电网暂态功角稳定控制研究

针对电网传统紧急控制资源的日益匮乏,利用电化学储能功率控制的快速性与双向控制能力,研究将其应用于电网暂态功角稳定控制。首先推导了计及电化学储能的双机等值模型,基于扩展等面积定则分析了储能改善电网暂态稳定裕度的原理。其次,提出了一种考虑设备保护与系统保护动作时序差异的储能电站有效工作时长计算方法,改善了紧急控制储能的工作效率。提出了计及储能的基于性能代价比多类措施协调控制策略制定方法,兼顾紧急控制的安全性与经济性,为电网暂态紧急控制提供在线辅助决策支撑。进一步提出了储能电站全景监控系统架构,为实现储能电站与电网紧急控制系统的交互提供了技术实践思路。最后西北电网实际算例验证了所提方法的有效性与合理性。研究结论可为规模化储能与高比例新能源电网第二道防线的扩展与建设提供理论参考。

基于有限元软件的10kV干式变压器外壳绝缘性能研究

本文笔者建立10kV干式变压器二维模型,基于有限元软件进行变压器电场仿真分析,计算不同关键因素对电场分布的影响,确定满足绝缘要求外壳距离,分析不同绝缘方案对电场的影响,为变压器设计提供支持。

网络攻击场景下含分布式光伏配电网的脆弱性研究

随着网络技术的高速发展,大量智能量测终端和通信设备广泛接入电力系统,为网络攻击引入了新的入侵途径,加剧了电力系统对网络攻击的暴露风险。为保障电力系统的安全运行,评估网络攻击下含分布式光伏的配电系统的脆弱性,首先从攻击者的视角构建了针对分布式光伏的数据篡改攻击模型描述网络攻击具体形态;其次,在攻击场景下,求解配电系统光伏出力缺失状态下的电力潮流修正方程,基于潮流灵敏度提出节点脆弱度表征配电系统的脆弱性;最后,通过仿真验证了含分布式光伏配电网脆弱性与攻击影响程度的相关性以及与拓扑和时序的相关性。研究结果可为电力系统网络安全防御者在网络攻击威胁下精准制定防御方案,合理分配防御资源提供参考。

服务配置中心在新一代调控系统中的研究与应用

随着当今网络技术的飞速发展和电力自动化业务场景的日益复杂化,智能电网对调度系统提出了更高的要求。服务配置中心作为服务化主要技术之一,负责提供统一的服务配置管理,不仅支持界面统一管理服务配置信息,而且支持客户端实时获取最新配置。服务配置中心同时配置推送功能,实现配置变更实时生效。通过实验说明,服务配置中心能够满足新一代调控系统的服务参数配置需要,保障服务配置的可靠获取。

基于自然语言理解的电力调度文本检索方法研究及应用

电力调度文本中含有大量的价值信息,针对现行调度员多依靠手工方式查阅信息导致工作量大、效率低的问题,提出一种基于自然语言理解的电力调度文本检索方法。基于正则表达式建立电力调度文本解析模型,抽取电力文本关键信息及与关键信息对应的解释内容,将电力文本解析内容以“实体-关系-实体”方式融合,建立电力调度文本知识图谱。提出电力调度文本信息相似度计算方法,通过计算待检索电力文本信息与电力调度文本知识图谱中实体间的相似距离,判定电力文本信息检索结果。通过对某地区电力调度文本的验证,得出所提基于自然语言理解的电力调度文本检索方法具有较高的检索准确率和检索效率,具有广泛的工程应用前景。

电力市场中基于区块链的近似价格交易算法

随着分布式电源的增多,微电网的局部独立自主交易越来越普及,急需一个匹配效率高的交易算法来适应这个趋势。然而,目前已有算法的匹配效率较低。本文提出了一个高效的交易匹配算法,它基于价格优先和近似价格优先策略,结合了双边拍卖机制,解决了匹配效率不高的问题。实验结果表明,本文提出的算法匹配效率达到80%以上,比价格优先算法提高8%。

电力系统暂态稳定评估与紧急控制灵活组态策略研究

针对电力系统运行中暂态稳定评估误差较大,对失稳状态紧急控制反应时间较长的问题,利用并行隐马尔科夫模型(PHMM)暂态评估方法将系统数据划分为失稳状态和稳定状态,采用判别式紧急控制策略缩短反应时间,通过判断凸轨迹的方式分析系统是否需要进行紧急控制。利用多粒度级联梯度(MCG)评估算法对系统暂态评估进行建模,增强系统评估结果的可靠性。试验表明,这种方法最高处理线路电压为9.2 kV,暂态评估结果误差为0.68%,系统失稳反应时间为1.67 s。

面向恢复决策的新型电力系统恢复目标重要度统一评估

在大停电发生后,如何在恢复过程中充分利用有限的可用容量快速恢复更有价值的恢复目标是电力系统快速恢复供电、减少停电损失的关键问题。充分利用新型电力系统中高占比新能源电源的恢复容量,提出了一种基于新型电力系统恢复目标重要度统一评估的恢复决策方法。首先,面向待恢复新能源电源的重要度评估,建立了考虑时空相关性的新能源电源多时步期望序列场景生成方法。其次,考虑储能和柔性负荷的主动协同能力,基于恢复净收益对待恢复独立电源、电源集群和变电站母线等恢复目标建立了重要度统一评估方法,揭示了恢复阶段本质为源网荷协同恢复次序优化结果的特例。然后,以电网恢复方案的期望净收益最大化为目标,建立了面向新型电力系统的源网荷统一协调恢复控制优化模型。最后,基于IEEE 118节点算例系统验证了所提方法可以在恢复过程中进行恢复目标重要度的动态评估,从而有效引导恢复容量的高效分配,最大化恢复收益。

阶梯式碳税下煤炭海铁联运网络调运优化研究

在大规模海铁联运网络背景下,考虑铁路年运输能力和煤炭港口年吞吐量限制的基础上,引入阶梯式碳税量化碳排放成本,建立考虑碳排放的煤炭海铁联运网络调运方案非线性优化模型。模型以大规模海铁联运网络每条可行路径的年煤炭运输量为决策变量,根据模型特性设计了一种组合式求解算法(Combinatorial Algorithm,CA),外层迭代算法采用增广拉格朗日乘子法,内层迭代算法采用可行方向法,将非线性规划模型转化为标准Hitchcock模型。采用国家能源集团煤炭海铁联运业务相关数据进行实例分析,并运用CA进行求解。在实例分析的基础上进一步对固定碳税和阶梯式碳税进行了敏感性分析,结果表明,阶梯式碳税上下限在合理度范围内时,采用其得到的最优调运方案在企业总效益和减排效果2个方面优于固定碳税,但当其上下限超出合理范围后,会对企业效益及企业减排积极性产生打击。