支撑新型配电网数字化规划的图形⁃模型⁃数据融合关键技术

配电网规划领域期盼实现智能规划,其愿景在于实现无人或少人干预的全自动规划。在数字化转型的背景下,新型配电网规划将面临图形多样化、场景碎片化、数据规模化三大挑战。文中从图形-模型-数据融合的角度提出三大关键技术:基于电气图纸识别和拓扑智能分析的图形-模型融合技术、基于知识驱动的负荷/新能源推演分析和智能决策的模型-数据融合技术、基于多模态数据融合和多时空数据联动的图形-数据融合技术,尝试打破理论研究与数字化工程的壁垒。最后,对未来新型配电网数字化规划的发展进行思考和展望,为实现“以机为主,人机协同”的大闭环模式提供借鉴。

含抽水蓄能电站与分布式能源的输电网联合规划多阶段模型

虽然能源消耗量仍在增加,但由于电力系统的管制放松、需求响应方案的应用、微电网和智能电网的实施等,系统峰值负荷正在下降,作为公共实体的输电系统运营商必须加强输电系统以保持电力系统的可靠性。为此,提出了一种含抽水蓄能电站与分布式能源的输电网联合规划双层模型。其中,上层从输电系统运营商的角度出发,最大限度地降低线路投资成本和从传统发电机和配电系统购买能源的成本,同时确保分布式能源投资的给定回报率;下层模拟市场清算以找到节点价格,用于计算配电商的利润和购买能源的成本。通过强对偶技术、big-M方法和互补松弛条件,将所提出的模型转化为一个单层混合整数线性规划问题,并在IEEE RTS-24母线测试系统中验证了其有效性。

多元数据融合的智能配电网负荷分析预测管理系统

针对多元大数据在智能配电网中的应用问题,为实现配电网的精益管理、科学预测和合理规划,文章开发了多元数据融合的智能配电网负荷分析预测管理系统。对软件系统的总体框架进行了设计;对软件系统的各功能模块进行开发和介绍;给出了软件系统的一个应用实例。该系统充分利用海量的历史负荷数据进行负荷特性分析,建立负荷特征库以及业扩信息库,通过对新接入用户进行信息匹配实现负荷管理及最大负荷预测。此外,该系统建立负荷预测方法模型库,可提供不同维度的负荷预测功能,从传统的地区负荷预测转变为馈线负荷预测,结合馈线现状以及业扩信息优化用户接入决策。总的来说,该系统具有功能模块数据链路互通、不同功能之间能提供信息支持、整体采用模块化设计思想等特点,可满足电网企业的日常应用需求。

广东电网背靠背直流高频谐振风险及应对措施

基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的柔性直流输电系统接入电网后可能发生高频谐振现象,进一步导致柔性直流换流站执行闭锁逻辑保护对交流主网将产生严重的冲击。因此,研究柔性直流高频谐振及其抑制方案对提高工程安全性和可靠性具有重大促进作用。首先利用HISCAN软件对广东电网2025年规划交流电网进行了谐波阻抗扫描,采用广义奈奎斯特判据对广东电网系统存在的高频振荡风险点进行了全面的排查,然后通过所建立的电磁暂态模型进行时域仿真对柔性直流互联系统高频振荡进行时域评估和验证,最后针对系统可能存在的高频谐振点提出了解决振荡风险的相关抑制策略。

复杂交直流电网系统级新型储能协调规划布局方法

在新型电力系统建设背景下,统筹考虑新型储能复合功能及应用场景,并从系统全局角度论证储能规划配置规模以及协调布局是当前面临的重要技术问题。从解决复杂交直流电网新型储能协调规划布局问题角度,提出了系统级新型储能布局规划两阶段法。第一阶段以提升系统新能源消纳能力、确保系统规划投资和运行综合成本最低为优化目标,初步确定系统整体储能配置规模;第二阶段统筹考虑解决新能源汇集区消纳及外送通道输电能力、负荷密集区网络阻塞、系统暂态稳定等问题,优化新型储能安装位置及布点规模,给出方法的相关模型和流程。最后以某省级2025年规划复杂交直流电网为基础,对复合场景下储能配置规模及布局开展案例论证,验证了模型和方法的有效性。

基于协同进化NSGA-Ⅱ的多目标交直流配电网规划方法

针对目前进入深度试验的交直流混合配电网,提出了一种交直流配电网网架规划模型,实现经济目标和运行可靠性目标的两目标优化规划。针对该优化模型,采用带精英策略结合协同进化思想的NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。进行了交直流混合规划算例分析,结果论证了所提方法的可行性和有效性。

广东电网内外双环网架结构向组团网架结构的转变研究

当前广东电网内外双环网架结构面临交直流交互影响严重、短路电流大范围超标、大面积停电风险防控能力不足三大问题,且难以适应未来电源、负荷发展,亟需改变现有网架结构。结合广东电源、负荷发展的新形势和电网发展的要求,提出远景网架结构方案的构网思路和构网方案,各方案在代价合理的基础上,满足远景目标年广东电网负荷供应和电力平衡,且与能源资源分布、行政区划特征相协调,基本解决了广东电网面临的三大安全稳定风险。对不同的组团网架结构构网方案进行技术优劣性、经济性、适应性、可行性的综合比较,结果表明,东西+南北组团异步互联方案是一个较优的选择,但分区和异步的时机需要进一步深化研究。

广东电网用户负荷特性及用电特点研究

在对广东电网各地市用户调研基础上,按《国民经济用电分类表》的分类对各行业用户选取典型值进行负荷特性分析,从负荷特性指标、负荷曲线、用电趋势、负荷密度等方面总结了各类用户负荷特性及用电特点,并对后续开展配电网规划和需求侧管理提出了具体建议。

可局部自平衡运行的城市保底电网规划方法研究

沿海重要城市电网面临巨大的风灾威胁,核心区电网的供电安全关系到政治、经济、民生,其对供电可靠性、电网防灾抗灾能力的要求较高,需要在防风加固改造、提升新建线路设计风速等电网侧防灾抗灾措施的基础上,充分发挥电网、电源、负荷、储能在严重灾害期间的协调抗灾能力,提升电网抗灾效益。对此,通过规划建设一种基于网源荷储自平衡运行的城市抗灾保底电网,使得在正常情况下,保底电网可与大电网联络运行,严重自然灾害导致电网大面积故障时,保底电网可利用抗灾保障电源、储能电站等自平衡运行,具备黑启动或孤网运行能力;同时,通过提高核心区电网的应急抗灾保障能力,进而推动“主动防御”的抗灾体系规划建设。

交直流混联受端电网动态无功规划研究

能源资源与用电需求逆向分布的特点决定了我国西电东送的整体输电格局。随着用电负荷增长、直流输电技术发展,我国逐步形成多个交直流混联受端电网,严重故障下存在暂态电压失稳风险。文章首先从静态稳定和暂态稳定的角度研究动态无功补偿设备对于提升电压稳定性的作用。考虑多约束故障下动态无功补偿设备对于系统静态电压稳定、暂态电压稳定的提升效益,提出优化选点综合指标,实现安装点初步筛选。最后,在考虑不同目标优先级的前提下,提出受端电网动态无功序贯优化方法,确定最终规划方案。以广东电网"十四五"规划数据为例,验证了所提方法的有效性。

全过程电网规划管理系统的关键技术研究

文章介绍了全过程电网规划管理系统的总体架构,并对电网多维数据协同管理、图模一体化交互、统一化仿真计算及快速潮流调试等几个关键技术进行了分析。在广东电网全过程规划管理系统的开发及应用表明,以上关键技术为系统开发提供了有力支撑,并取得了显著的应用效果。

广东电网失稳因素研究新视角与实用方法

[目的]目前,广东电网采用的大电网安全稳定分析思路与方法能较好满足生产运行实际需求,但也存在一定不足,无法站在全局角度简单有效的厘清诸多因素对系统安全稳定的影响,无法快捷甄别系统失稳主导因素。[方法]在此背景下,按“有无对比”的思路,通过逐个“隔离”影响因素的的方法来研究各因素对系统稳定的影响,并提出了具体实现方法。[结果]采用提出的新方法对珠三角电网电压失稳问题进行了研究,分析结果表明马达负荷与常规直流的暂态特性对系统稳定均具有重大影响,马达负荷对系统稳定性更具基础性作用,常规直流无功暂态特性对系统稳定性的负面影响仅在某些特定场景才体现得较为明显。[结论]算例表明:提出的方法能快速高效分析各因素对系统安全稳定的影响,深化对事物本质的认识,并且在某些方面可以得到传统方法无法得出的结论。

一种配电网多线路混合式统一潮流控制器

为适应配电网多线路的潮流调节需求,进一步提高潮流调控能力和响应速度,文中提出一种新型配电网多线路混合式统一潮流控制器(multi-line hybrid unified power flow controller for distribution network, D-MHUPFC)。D-MHUPFC由Sen变压器、统一潮流控制器(unified power flow controller, UPFC)和混合式有载分接开关组成,能够快速调节配电网多线路潮流。相较于传统调节方式,D-MHUPFC具有结构紧凑、响应快速、经济性好和可靠性高等优点。文中结合ZIP负荷模型,推导计及D-MHUPFC的多线路潮流方程,优化其协同控制策略,并搭建10 kV配电网仿真平台验证其可行性。结果显示,D-MHUPFC及其控制策略能在0.15 s内快速调节多线路潮流,转移过载功率,提高断面输电极限。D-MHUPFC能够解耦控制有功功率和无功功率,补偿误差小于1%,具有和UPFC相当的潮流调节能力。

中压配电网近邻交互式分布式拓扑辨识算法

分布式决策的智能保护控制是应对分布式电源广泛接入后中压配电网灵活性和安全性挑战的前瞻性技术。实现智能分布式决策的前提是每个智能终端(smart terminal unit,STU)均能快速辨识和跟踪所在线路的拓扑连接关系及其变化。对此,文中提出一种基于对等通信且具有高容错性的分布式拓扑辨识算法。配置在环网节点的STU无须预存馈线组静态拓扑,仅依靠本地量测以及与近邻终端的信息交换,通过规则判断的方式,就能实现对馈线组完整拓扑和开环方式的动态跟踪与辨识,减少算法对终端的配置要求。同时,算法仅须各STU交互基本的量测信息与判断信息,降低对通信条件的要求。算例表明该方法合理有效,且通过结合本地量测互校核和对侧连通性预判修正,可显著提高拓扑辨识对量测数据的容错能力。

考虑频率稳定约束的电网新能源承载能力评估方法及其应用

随着风电、光伏占比的不断上升,系统惯量以及常规备用调频容量趋于降低,电力系统频率稳定问题凸显。从频率稳定约束的角度,研究了基于频率响应模型的电网新能源承载能力评估方法。首先,建立了含新能源发电等多种频率调节电源的电力系统频率响应模型,并通过电磁暂态仿真验证了模型的有效性。然后,以频率跌落最低值和最大频率变化率为频率稳定约束,提出基于频率响应模型的电网新能源承载能力评估方法。该方法可以根据新能源占比构建系统的频率稳定域,评估系统的新能源承载能力。最后,通过所提方法在系统层面评估考虑频率稳定约束的电网新能源承载能力以及新型频率控制技术对于电力系统频率稳定性的提升作用研究中的应用,验证了方法的有效性与适用性。

考虑实际负荷增长模式下的配电网供电能力评估方法

网络结构、负荷分布及其增长方式是影响配电网供电能力的主要因素。传统评估方法多从规划角度展开,存在负荷增长方式与实际不符、忽略网架动态调整等缺点,从实际负荷变化的角度出发,提出了一种考虑实际负荷变化增长的供电能力评估方法。首先,采用存量点负荷增长和大用户报装的方式进行负荷预测,结合序列运算理论确定反映实际负荷变化的增长模式。其次,提出计及网络重构和大用户接入的供电潜力优化模型,预防负荷增长过程中供电瓶颈过早出现,最后用改进重复潮流法得到配电网供电能力。用PG&E 69节点配电系统进行算例分析,分别考虑负荷自然增长和自然增长同时存在大用户报装的两种场景,证明了评估方法的有效性和实用性。

基于外网静态等值与无迹变换法的互联电网概率潮流计算

随着电力系统的发展,为计及新能源发电和负荷波动等不确定性因素的影响,须对互联电网进行概率潮流分析,而电网规模的不断扩大会显著增加相应的计算负担。因此,为提高互联电网概率潮流的计算效率,提出了一种基于外网静态等值方法与无迹变换法相结合的互联电网概率潮流计算方法。首先,采用无迹变换法生成用于边界处等值参数概率建模的样本点集,提出基于多运行点的外网静态等值方法,即每个样本点基于其改进直流潮流计算得到的结果获得等值参数,以建立等值后内网输入随机变量的概率模型。然后,通过该概率模型再次采用无迹变换法生成新的样本点集,从而进行等值后内网的概率潮流计算。最后,在多个测试系统证明了所提方法的准确性与速度优势。该方法借助概率等值技术同时降低了概率潮流计算中输入随机变量的维数与系统规模,从而减少了其分析所需的确定性潮流计算次数及其单次计算时间,实现了该应用在计算方面的双重降维。

基于组合变权的柔性互联配电网运行能效评估

针对柔性互联配电网参数强烈波动下,传统单一时间断面的能效评估对时间序列和指标劣化的处理能力不足且无法辨识能效薄弱点的问题,本文提出一种基于组合变权的柔性互联配电网运行能效评估方法。首先,对柔性互联配电网进行状态模拟及参数运算,从源-网-荷3个方面分析系统层能效影响因素,并兼顾关键设备运行性能的影响,进而构建柔性互联配电网运行能效指标体系。然后,鉴于指标间的强相关性和离散性,采用改进AHP-改进CRITIC-最小鉴别信息原理求解综合权重,为体现指标时序值的劣化程度,引入三段式变权函数实现综合权重奖惩,进而获取各时刻及全天能效评估值。最后,算例验证本文方法可有效反映指标劣化程度,并辨识能效薄弱点,指导规划降损措施的提出。

基于改进加权Voronoi图的多场景电动汽车充电网络规划方法

针对电动汽车充电网络规划问题,对节假日、工作日2个不同场景的交通特性进行分析;针对电动汽车用户行驶特点,提出交通满意度模型;并对加权Voronoi图进行改进,以用户排队忍耐极限、电网潮流等因素为约束条件,提出基于改进加权Voronoi图的多场景电动汽车充电网络规划模型,对电动汽车充电网络进行合理规划。采用MATLAB仿真软件,建立25交通节点和24电网节点的路网模型,并基于遗传算法工具箱进行求解,利用所提出规划方法对该区域实现规划。结果分析可知:工作日、节假日2个场景下交通流量分布存在较大差异,会对规划结果的合理性造成一定影响,有必要建立多场景模型进行分析。

考虑城市场景需求的中压直流配电网规划选优分析方法

针对城市配电网规划中多个中压直流配电网的建设优先次序尚无量化分析方法的问题,提出一种考虑城市场景需求的中压直流配电网规划选优分析方法。从供电质量提升需求、城市场景需求和配电网经济性3个层面建立了一套城市中压直流配电网规划选优综合指标体系,在供电质量提升需求方面考虑与目标水平之间的差距,在城市场景需求方面考虑中压交流配电网的建设局限性与中压直流配电网的建设驱动力,在经济性方面关注缺电损失成本严重性。通过云模型对定性指标量化,基于德尔菲-熵权法的层次加性加权计算各配电网综合评价值,并以此排序,在年度总投资约束下,以方案总体综合评价值最大为目标实现规划对象选优,从而安排多个中压直流配电网的建设优先级。以某地区配电网为例,验证了所提方法的实用性。