数据中心园区能源互联网的关键技术与发展模式

数据中心作为“新基建”的重要方向之一,其节能降耗问题一直是领域的研究重点。园区能源互联网注重清洁能源消纳,强调能源利用效率的提升,其“源–网–荷–储–充”的协调技术是提升数据中心能效的关键,探索数据中心园区能源互联网的关键技术与发展模式具有现实意义,然而目前数据中心与园区能源互联网的研究各自独立,技术之间缺乏相互结合。本文针对目前两者融合研究的领域空白,首先分析了数据中心与园区能源互联网技术的结合点,探讨其在设备规划、直流配电、余热回收、多能调度、负荷管理以及储能调度6个方面的关键技术与融合方向。在此基础上提出数据中心园区能源互联网的基本建设架构,对商业与运营模式进行论证,并展望领域未来发展的重点。最后,针对我国数据中心园区能源互联网的进一步发展提出建议,技术融合、试点实践、政策扶持及三者的有机结合是保障发展的关键。

柔性输配电技术在互联网数据中心的应用和展望

[目的]作为我国“新基建”的重要推力,互联网数据中心迎来蓬勃发展的机遇,成为新增用能领域,对所在地配电网的供电水平和能力提出了更高要求。柔性输配电技术和关键设备的创新应用,让供配电系统更智能、更灵活、更可靠,更能够应对互联网数据中心这类直流负载占比大、集中的高载能负荷所带来挑战,实现互联网数据中心建设运营更低碳、更高效、更可靠、更经济。[方法]首先讨论了互联网数据中心负荷的基本需求,同时分析了互联网数据中心整体的分级和性能需求,研究了柔性技术在配用电网络中的应用,着重分析并比较了“整流配电、直流配电、交直流混合供配电”3类技术路线。[结果]为系统可靠性、稳定性、电能质量、用电效率和接纳新能源等方面的问题提供了因地制宜的解决方案。[结论]通过总结归纳已有的研究成果可知,柔性输配电技术是建设互联网数据中心的核心技术。应从器件、算法等不同方面研究有针对性的数据中心控制方案。文章在对不同方面的研究成果进行综述后,还对头型输配电技术在互联网数据中心中的实践及推广进行了展望。

基于改进FCM聚类的光伏电站出力场景特性研究

为提高新型电力系统的运行安全可靠性,需要对光伏电站的出力特性进行量化评估,并从高不确定性的众多发电场景中掌握光伏电站的运行规律。为此,基于场景聚类和缩减原理对光伏出力进行分析。首先提出光伏出力特性的评价指标,包括波动性和出力效率2个一级指标和相应的二级指标;然后采用模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法,基于密度思想和距离最大、最小原则确定初始聚类中心,通过不断迭代得到不同场景下光伏出力的聚类结果。考虑到传统聚类算法存在局部收敛性,难以确定最优聚类数目,提出结合聚类有效性指标来确定聚类最优数目,进而采用基于概率距离的前推回代法对得到的聚类结果进行场景削减,最终得到光伏电站季节典型出力场景。最后基于广东省某光伏电站实际出力数据进行分析,验证所提指标和算法的有效性。

园区能源互联网的规划与运行研究综述

园区能源互联网作为"源-网-荷-储-充"协调互补的能源系统,具有多能耦合互补的特性,有助于降低社会供能成本,提升能源利用效率。首先阐述了园区能源互联网的内涵,对其进行结构划分,并讨论了园区能源互联网的功率平衡模型与电-气-热网潮流模型;然后分别从设备规划、多能流优化调度、负荷侧多类型响应和计及储能的优化调度4个环节对该领域的研究现状进行了综述;最后对有待深入研究的方向进行了展望,分析了园区能源互联网在广义规划、智能优化以及市场交互方面的研究前景,以期为园区能源互联网规划与运行未来的研究提供参考。

基于条件风险价值的综合能源配电网优化重构方法研究

随着能源利用终端多能耦合程度的加深,配电网网络重构需充分考虑多能耦合之间的影响,以配电网快速灵活的重构操作提升综合能源系统的优化水平。基于此,建立了考虑配电网网络重构的电-气综合能源系统(integrated electricpowerandnaturalgassystem,IEGS)优化运行模型。一方面,在最小化IEGS运行成本的基础上,利用条件风险价值理论(conditional value at risk, CVaR)量化IEGS源-荷不确定性所带来的运行风险,将其折算为成本统一到目标函数中;另一方面,考虑多能耦合约束,将配电网络重构映射到IEGS运行优化模型中,潮流模型中引入重构开关控制变量,构建支路开断潮流约束和配电网辐射状约束,并对其进行线性化处理。算例结果表明,在IEGS中考虑配电网网络重构可提升IEGS运行能力,而利用CVaR计及了源荷不确定性,使得IEGS中配电网重构结果更具鲁棒性。

数字孪生技术在交直流配电网的应用研究

数字孪生在交直流配电网的应用是未来配电网数字化发展的一个重点方向。首先在面向交直流配电电网的数字孪生技术需求方面进行分析;接着探讨了数字孪生在交直流配电网的主要作用和在新能源消纳、运行优化等方面的价值;然后提出交直流配电网数字孪生系统的应用架构,进而分析交直流配电网数字孪生系统在应用过程中的关键技术;最后阐述了数字孪生对未来透明电网的支撑及其未来发展的对策建议。

工业控制系统网络安全技术标准关键控制项研究

我国积极借鉴国际工业控制系统网络安全技术标准,并初步建立了国家技术标准体系.通过对国内外工业控制系统网络安全标准技术指标内容的分析,针对我国工业互联网的快速发展对工业控制系统网络安全防护技术应用带来新的需求,研究并提出针对性的技术指标关键控制项,突出系统的可用性和自主安全可控能力,为完善国家工业控制系统网络安全技术标准指标体系提供参考.

基于YOLOv3的扶梯缺陷图像识别研究与应用

针对自动扶梯缺陷检测目前主要依靠人工目测,无法及时准确地发现缺陷问题,提出一种基于深度学习的图像识别方法来进行自动扶梯梯级缺陷识别。首先建立梯级缺陷样本库,使用YOLOv3算法进行模型搭建,并经过训练、调参后获得最优模型,模型在验证集上的精度达到99%以上,并在手机端进行部署,最后经过验证,模型可以准确识别缺陷。

双碳目标驱动的新型低压配电系统技术展望

新能源分布式应用是支撑中国实现“碳达峰·碳中和”战略目标的重要方式,势必对低压配电系统形成革命性的冲击,对传统的规划、运行、维护等方式提出了全新的挑战。首先,分析了中国低压配电系统的元素与形态变化,介绍各个环节的发展现状与面临的问题。其次,从透明化、低碳化、互动化、灵活化、多元化5个维度分析了新型低压配电系统的典型特征,并提出了其特征显著度定量评价指标。最后,从电能质量、可靠性、经济性和安全性4个关键问题出发,探讨了支撑新型低压配电系统的四大关键技术并展望了其未来发展方向。

基于在线学习稀疏特征的大规模多目标进化算法

大规模稀疏多目标优化问题(Sparse Multiobjective Optimization Problems,SMOPs)广泛存在于现实世界。为大规模SMOPs提出通用的解决方法,对于进化计算、控制论和机器学习等领域中的问题解决都具有推动作用。由于SMOPs具有高维决策空间和Pareto最优解稀疏的特性,现有的进化算法在解决SMOPs时,很容易陷入维数灾难的困境。针对这个问题,以稀疏分布的学习为切入点,提出了一种基于在线学习稀疏特征的大规模多目标进化算法(Large-scale Multiobjective Evolutio-nary Algorithm Based on Online Learning of Sparse Features,MOEA/OLSF)。具体地,首先设计了一种在线学习稀疏特征的方法来挖掘非零变量;然后提出了一种稀疏遗传算子,用于非零变量的进一步搜索和子代解的生成,在非零变量搜索过程中,其二进制交叉和变异算子也用于控制解的稀疏性和多样性。与最新的优秀算法在不同规模的测试问题上的对比结果表明,所提算法在收敛速度和性能方面均更优。

柔性互联配电网研究现状综述及其发展探索

随着社会需求和电网技术的不断发展,柔性互联配电网逐渐成为未来智能配电网的发展趋势,而高渗透率分布式电源的接入和电力电子装置控制策略的复杂性,给柔性互联配电网的发展带来了严峻挑战。为此首先分析柔性互联配电网相比常规配电网的优势,并介绍柔性互联配电网发展面临的机遇与挑战;然后对配电网柔性互联关键装备和技术、柔性互联配电网结构形态与运行控制关键技术进行综述,分析软联络开关、柔性环网控制装置和电力电子变压器等柔性互联装置的基本结构和原理;最后基于现有研究对新形势下柔性互联配电网发展关键问题进行探索。所述研究旨在为柔性互联配电网的发展提供科学依据和借鉴意义。

基于混合博弈的多区域电-储共享运营模式与经济效益分析

随着用户侧新能源设备与储能装置的广泛接入,如何有效地促进新能源本地消纳与降低储能运行成本变得至关重要。针对多区域间电能与储能资源的共享问题,提出了一种基于主从-演化混合博弈的多区域电能-储能共享运营模式。首先,建立主从博弈模型和演化博弈模型进行优化决策。运营商作为领导者根据各区域供需平衡情况,制定区域内部电价;用户作为跟随者,根据区域电价与跨区交易传输费用信息,基于演化博弈模型调整自身用电量与区域选择概率。其次,考虑到各主体利益诉求不同,建立了运营商和用户的收入与成本模型,并以最大化双方收益、最小化与电网交互电量为目标函数,得到运营商的定价策略、共享储能配置与充放电策略,以及各主体的最终收益。最后,通过算例分析验证了所提运营模式的有效性。

直流配电系统的组网技术及其应用

随着能源清洁化转型以及智慧能源建设的推进,直流配电系统因便于接纳分布式清洁能源、功率易于控制等优点受到密切关注。对直流配电系统的组网技术及其应用技术的研究现状和发展趋势进行了综述,首先对直流配电系统的主要性能特点进行了总结,其次对直流配电系统中典型的拓扑结构和供电模式进行了全面的分析,进而研究了模块化多电平换流器、直流变压器和低压换流器接入直流配电系统时的控制方式,最后结合交直流混合配电网、直流能量路由器、能源互联网及泛在电力物联网等智慧能源应用场景与发展趋势的分析,总结和展望了柔性直流配电系统关键技术的主要研究方向。

基于W-BiLSTM的可再生能源超短期发电功率预测方法

针对现有新能源超短期预测方法难以有效挖掘和分析数据的固有波动规律,且当时序过长时易丢失重要信息等问题,提出了一种基于注意力(Attention)机制的小波分解-双向长短时记忆网络(W-BiLSTM)超短期风、光发电功率预测方法。首先,利用小波分解提取输入时间序列的时域信息和频域信息。随后,考虑双向信息流,采用双向长短时记忆网络(BiLSTM)进行预测,引入注意力机制,通过映射加权和学习参数矩阵赋予BiLSTM隐含状态不同的权重,有选择性地获取更多有效信息。最后,通过实际数据进行仿真验证。仿真结果表明,所提模型与现有模型相比,具有良好的预测性能。

电-气互联系统建模与运行优化研究方法评述

基于燃气轮机和电转气(P2G)双向耦合的电-气互联系统(IEGS)是实现高比例可再生能源消纳、提升终端能源利用效率的重要载体。首先,基于电力-天然气流传输特性的对比,阐述了IEGS的内涵及其优势。其次,介绍了IEGS中耦合新设备——P2G的技术原理和建模方法。进一步,围绕IEGS能流建模求解和优化运行调度2个维度,总结综述了相关技术的研究进展。关于优化运行调度的研究进展,主要从基础调度模型、计及系统随机性、计及能流差异性、计及运营管理机制、模型非线性处理方法等5个方面展开论述。最后,对未来IEGS建模和运行优化的研究进行了展望。

“互联网+”形势下电力信息物理融合发展研究综述与展望

能源技术的变革催生了电力系统技术的发展,"互联网+"技术的创新应用加强了电力系统信息-物理之间的联系。在对比电力系统信息化建设进程的基础上,深入阐述了其核心特征--信息物理融合的本质。进而,基于信息物理融合系统(CPS)的研究范畴,从数值仿真和机理解析2个维度,总结综述了电力CPS在信息物理融合的建模分析及相互影响方面的研究进展,并提出了在"互联网+"技术融合创新下电力CPS相关技术的研究挑战。最后,展望了"互联网+"形势下一二次融合、芯片传感、透明网络、区块链等电力系统信息物理融合关键技术的发展趋势。

基于鲁棒规划的综合能源微网孤岛划分方法

针对综合能源微网系统孤岛划分问题,考虑可再生能源和电气热负荷需求的不确定性,将微能源网的能源转换和储存设备作为调度资源,以故障发生后最优化孤岛划分方案为目标,建立了考虑孤岛持续运行的鲁棒孤岛划分模型。在该模型中,以违背停电最短通知时间约束为目标函数惩罚项,为负荷预留一定的故障应对时间,以及避免孤岛负荷因源荷功率波动导致重复接入和切除的问题。基于鲁棒离散优化理论,将不确定性约束转化为确定性约束,构建了混合整数线性规划模型,利用全局鲁棒调节系数改善鲁棒优化的保守性,平衡好孤岛划分方案的经济性和可操作性,以满足不同决策需求。最后通过算例验证了所提模型和求解方法的有效性。

基于改进层次分析法的柱上开关成套设备状态评估研究

柱上开关运行状态关系到配电线路的区间分段投切、控制、保护,科学评估其状态是电力系统安全稳定运行的关键,为此对一二次融合的柱上开关成套设备提出了基于改进层次分析法的状态评估方法。首先,根据成套设备的物理结构以及故障特点,建立包含开关本体、控制器、开关与控制器连接的指标评估体系;然后针对层次分析法缺少量化分析、主观性强等缺点,引入设备历史运行状况对指标评估体系中的二级指标进行定性和定量分析,确定指标权重,根据设备状态评价指标处理结果和权重计算状态评估值得出评估结果;最后通过算例验证所提评估方法的有效性与实用性。

含多园区综合能源系统的配电网双层分布式调度

在能源转型的背景之下,园区综合能源系统成为能源领域发展的重要趋势,多园区综合能源系统与配电网的协同运行受到了重点关注。为此提出了面向多园区综合能源系统的配电网运行的分布式调度管控模式,从而降低了对模型数据的要求和求解的复杂度。通过构建园区综合能源系统以自身运行成本最低为目标的预调度优化模型以及上级配电网优化运行模型,并提出以松弛联络线功率为接口的上下级交互协调机制,进而构建了考虑配电网和多园区综合能源系统为2个不同的利益主体的双层优化调度模型。最后通过算例验证了所提方法能实现上下层电网的协同优化运行。

非侵入式负荷监测系统数据隐私保护方法研究

非侵入式负荷监测技术有助于用电精细化管理,但细粒度的电力消费数据也导致了用户隐私信息暴露在攻击者面前。首先分析了非侵入式负荷监测数据所面临的安全风险,并从密码学角度提出了基于AES+RSA的混合加解密信息安全方案。方案采用对称算法AES加密数据、非对称算法RSA加密AES密钥来实现高效的密钥管理。利用Visio Studio 2017+Qt软件开发测试界面,通过数据总线将算法写入STM32单片机进行方案性能测试,优选出最佳的运行模式,同时验证了混合加解密方案的有效性。总结得到,方案的耗时长短取决于RSA算法的加解密或签名验签的效率。