变电站能效评估指标体系及建模方法

变电站在输送电能的过程中会产生大量能耗,变电站能效评估是进行电力系统能效提升的基础。首先,分析了变电站的能效及其影响因素;然后,从电气设备性能、系统运行状态、建筑结构性能和运行环境因素4个角度构建变电站能效评估指标体系,并给出指标计算模型;采用层次分析法(AHP)求取各能效指标权重,并利用灰色关联分析法对变电站进行能效综合评估;对实际变电站数据进行仿真分析,结果表明基于灰色AHP的变电站能效评估指标及模型能够有效反映变电站的能效水平。

考虑电流保护可靠性的分布式电源准入容量研究

为了研究配电网对分布式电源的最大准入容量,利用DIg SILETT建立同步发电机型的分布式电源,分析配电网各个母线对分布式电源的准入容量以及限制因素。仿真分析结果表明,在不改变现有三段式电流保护的前提下,从分布式电源接入对配电网电流保护可靠性影响角度进行分析,不同母线对分布式电源准入容量的限制差异较大,最后提出可以通过重新整定保护装置的动作值和采用电压电流连锁速断保护来提高分布式电源的准入容量。

基于IEC 61970/61968的智能配电网二次一体化技术架构与应用

从智能配电网的物理形态和生产运营全过程的特点出发,提出了智能配电网二次一体化的必要性。重点论述了IEC 61970/61968国际标准对配电网公共信息模型和接口的规定,并扩展建立了智能配电网设备的统一模型结构。从基于信息交互总线的二次系统一体化集成结构、面向服务的信息交互架构和元数据技术三个方面分析了智能配电网二次一体化技术架构。以实际应用案例验证了该技术架构切实可行,为智能配电网的全面建设和深化应用提供了参考。

规模化电动汽车接入配电网的网架规划研究

通过将电动汽车充放电负荷特性与配电网已有的实际负荷特性相结合,利用最小二乘法拟合出新的负荷增长模型;然后将改进的模型嵌入供电能力计算方法中;最后在计及电动汽车的配电网架内以供电能力为指标利用支路交换算法寻找最优网架。通过31节点10 kV配电网进行分析,验证方法的有效性。

高比例分布式光伏接入的配电网过电压责任分摊方法

高比例分布式光伏接入中低压配电网后,在午间时段,分布式光伏的高发电功率与用户的低负荷需求会导致配电网发生潮流倒送,进而引发过电压问题。在分析配电网过电压机理的基础上,提出基于功率传输转移分布因子(power transfer distribution factor,PTDF)和电压灵敏度矩阵的光伏接入点倒送功率配额分配方法。然后,以该配额为基准,当接入点倒送功率大于配额且发生过电压问题时,采用Shapley值法计算每个接入点的分布式光伏主体对过电压应分摊的责任。最后,采用33节点算例验证所提过电压责任分摊方法的有效性。

面向源网互动的智能配电网日前调度研究

面向源网互动的日前调度问题需要考虑多项目标,同时针对多个时段进行优化。在分析互动资源特性基础上,将可控型DG的出力及端电压、微电网与配电网的交换功率、开关状态作为控制量,提出考虑电压偏移、网损、负荷波动、开关动作次数几项指标,基于矩阵编码的智能配电网日前调度方法。以86节点配电网为基础设计仿真算例,仿真结果证明了模型和算法的有效性。

分时电价环境下的办公建筑空调负荷双层柔性优化控制策略

空调系统是办公建筑中电力能源消耗较大的终端设备,其不合理的运行方式导致用电效率低下,实现空调系统的用电优化已成为电力需求响应的重要研究内容之一。为了降低用户用电费用和提高空调系统能效,提出了分时电价环境下的办公建筑空调负荷双层柔性优化控制策略。在上层模型中,考虑室外温度变化和分时电价信息,通过柔性调节空调系统的预冷时间和设定温度,实现兼顾用电费用最省和用户舒适度最优的效果,并将得到的空调系统冷负荷量输出给下层模型。在下层模型中,根据多台冷水机组性能(Coefficient of Performance,COP)特性的不同,优化负载率的分配,达到冷水机组总体能效最大的效果。采用粒子群算法求解双层模型,通过算例仿真,比较空调系统在不同运行模式下的结果,验证了所提策略可以有效地提高冷水机组的效率,降低用电费用。

基于招投标策略的地区电网无功优化控制

专家系统次优控制是实现地区电网在线无功优化控制的后备保障。针对传统产生式规则编制的无功优化专家系统软件逻辑复杂的问题,提出基于招投标策略的无功优化控制决策模型,依据综合评标法建立电压无功优化评价模型;利用多智能体系统(MAS)并行、协调求解问题的特点,建立地区电网无功优化控制系统架构,通过多智能体间协调控制实现招投标策略,确保地区电网在线无功优化控制系统的鲁棒性、可维护性和扩展性。实际应用验证了该系统的有效性。

保障舒适度的城市建筑电力节能优化

提高城市建筑用电系统集控的智能化水平是低碳建筑、节能减排的重要途径,而舒适是城市建筑的重要功能之一,将舒适与节能相结合研究城市建筑的电力节能优化具有重要意义。分析城市建筑空调、照明和电梯三类用电系统的能耗组成,建立相应的能耗指标。研究城市建筑舒适度的内涵,并分析舒适度随季节、天气、温度、人流量等因素变化所带来的不确定性,在此基础上,建立热舒适度、光舒适度和乘梯舒适度指标。分析城市建筑节能优化是具有不确定性因素的优化问题,提出节能不以降低用户舒适满意度为代价,建立以用电系统总能耗最小为目标函数,以舒适度为满足给定置信度水平的机会约束条件的优化模型。采用改进PSO算法对优化模型进行求解。通过算例分析,验证本文建立的保障舒适度的城市建筑节能优化模型及优化算法的有效性。

基于多业务互动的城市配电网负荷转供策略

城市配电网对供电可靠性的要求越来越高,其规模不断扩大、运行越来越复杂,通过供电公司各部门之间互动协调进行负荷转供成为一项日常工作。基于接线模式、故障与缺陷、检修与停电、重要用户保电分析负荷转供的驱动因素,提出多业务互动的负荷转供策略,并建立优化模型和基于Pareto分层序列法的求解方法。基于多个业务系统建立信息互动架构。通过实际城市配电网数据进行仿真分析,验证了基于所提出的负荷转供策略与模型,通过Pareto分层序列法优化,可形成多个可选负荷转供方案,并能给出最佳方案建议。

计及风险的城市电网运行安全评价指标体系

城市电网的快速发展和分布式电源的接入使得电网结构和运行方式日趋复杂,不确定性因素随之增加,加大了城市电网的运行风险。首先,分析了城市电网运行可能存在的风险源及其对电网造成的危害;然后,根据对城市电网造成的影响,将其分为小扰动型风险源和故障型风险源两类,分别建立静态安全评价和暂态安全评价指标模型;最后,针对某实际城市电网算例进行仿真分析,验证了所提指标的合理性和实用性。该指标体系已在城市电网自愈控制示范工程中得到应用。

气象环境对电网负荷的影响因素分析

针对地区电网负荷易受多种气象因素影响,负荷预测中存在诸多不确定性问题,研究了气象因素对电网负荷的影响,最大程度减少由气象因素造成的负荷预测偏差。应用灰色关联度分析方法,基于大量历史数据,剖析气温、湿度、风速等气象因素与负荷特性变化的关联度,得到对负荷变化产生主要影响的气象因素。在此基础上,为了量化分析主要气象因素对负荷影响的程度,采用支持向量回归的方法得出日特征气象因素、实时气象因素对负荷变化的的灵敏度模型。同时,考虑到气温的累积效应对负荷特性变化的重要影响,研究气温累积效应对负荷的影响规律,得到气温累积效应修正公式,并用实例证明对历史数据经累积效应修正公式进行修正后,修正数据能够切实提高负荷预测的准确性。

MMC整流器开关器件的损耗及温升建模研究

适用于环境保护需求,替代船上柴油发电机发电的岸电系统蓬勃发展。应用于岸电系统的模块化多电平整流器工作时温升过高会降低其运行可靠性,损耗是反映其温升的重要参数。在忽略整流器其他损耗因素情况下,针对开关器件的损耗建立简化模型,并结合电热转换原理建立模块化多电平变换器(MMC)整流器半桥子模块开关器件的温升分析模型,从而确定温升与开关器件损耗的关系式。基于建立的损耗及温升模型,仿真分析载波移相和最近电平逼近2种调制方式对开关器件温升的影响,与实际工程条件下的验证一致。结果表明载波移相调制方式下开关器件温升更小,实际工程中选用该调制方式可以在一定程度上抑制温升。文中搭建的温升模型可为后续研究其他温升抑制措施提供模型依据,可验证温升抑制措施的有效性。

考虑分时电价的地源热泵系统随机运行优化策略

地源热泵电采暖相较于其他采暖系统具有更高的社会效益及经济效益。为提高地源热泵系统的用电能效,提出了一种基于分时电价的地源热泵随机运行优化策略。提出了一种用户热负荷计算方法。在此基础上,以兼顾用电费用最省和热舒适度最优为优化目标,基于机会约束规划理论,建立了计及不确定性的地源热泵系统随机运行优化模型。采用改进PSO算法进行求解,得到地源热泵系统的优化控制策略及热泵机组的负载率分配策略。以某校园教学楼采暖系统进行算例仿真,结果表明所提出的模型及控制策略能够在满足舒适度要求的基础上,提高校园地源热泵系统用电能效,降低用电费用。

基于关联矩阵和动态规划法的地区电网无功优化

针对目前时段划分中对动作次数的处理和模型简化方面存在的问题,设计设备状态的关联矩阵,并据此进行时间区间划分。在此基础上,对每个时段进行静态无功优化,保留每个时刻的最优解和部分次优解,并将这些解作为动态规划的状态变量。在各时段中用动态规划法以动作次数最小为目标寻找最优路径,从而得到整个调度周期的动态无功优化问题的解。某实际地区电网算例说明了时段划分和基于此的动态无功优化方法的有效性。

基于舒适度的单体建筑电力负荷卸载协调分配

针对单体建筑中中央空调、照明和动力3个子系统分别建立中央空调系统电力负荷卸载模型、照明系统光舒适度模型和动力系统等待舒适度模型,结合以总舒适度损失最小为目标的照明系统和动力系统电力负荷卸载协调分配模型,提出优先卸载中央空调系统电力负荷的单体建筑电力负荷卸载协调分配策略,并采用枚举法进行最优化求解。仿真结果表明通过协调各用电系统负荷卸载,可以实现在完成负荷卸载要求的基础上,单体建筑总舒适度损失最小。

考虑电解铝负荷特性的电网降损分析

甘肃电网在大规模风电并网发电的同时,电解铝负荷也达到了一定规模,绝大部分电解铝负荷采用330 k V大容量直接接入电网。结合物理特性和历史数据分析了电解铝负荷的连续调节特性,并以此为基础,建立电解铝负荷调节特性的数学模型。以降低电网损耗为目标,建立基于电解铝负荷调节特性的电网降损优化模型,结合粒子群算法进行优化。用以甘肃电网为基础的算例数据,对基于电解铝负荷调节特性的降损方法进行分析,结果表明,利用电解铝负荷和常规电源同时调节能显著降低网损。

基于增广节点支路关联矩阵的前推回代潮流算法

含多电源的配电网进行优化调度分析时,对多个电气岛的潮流并行计算可提高计算效率。为了满足故障隔离、网络重构的需要,配电网在运行中会出现电气岛的供电区域及路径的改变,给配电网的拓扑分析及潮流计算带来麻烦。提出了基于增广节点支路关联矩阵的拓扑分析方法,该方法在基本的节点支路关联矩阵中增加了联络开关所在支路的信息,可以在不对节点重新编号的情况下分析拓扑改变后配电网的支路层次,还可以判断配电网是否有环、孤岛的存在,并为并行分析含多电气岛的配电网提供了基础。与前推回代法结合,可灵活计算配电网潮流,以支路功率的正负表示其实际流向。该方法简单、高效,并以IEEE-69节点算例验证了所提方法的正确性。

基于并行预测策略的公共楼宇日前空调负荷预测

随着我国城市建设的推进,公共楼宇的用电能耗增长迅速。为加强能耗管理、降低能耗水平,对公共楼宇空调系统日前用电负荷进行预测是工作的基础。针对当前公共楼宇空调系统日前负荷预测累积误差大的现象,提出对日前24 h单独建立负荷预测模型的并行预测策略。然后融合主成分分析和模糊C均值聚类对数据进行预处理,形成合适规模及变量维度的训练数据,将其作为支持向量机预测模型的输入,并通过粒子群算法对SVM的模型参数进行自适应寻优。以实际公共楼宇空调负荷历史数据为基础,对比分析所提出的算法与串行预测策略及传统交叉验证试凑参数的SVM预测算法,结果表明提出的方法充分利用了公共楼宇空调负荷的特点,预测精度高、速度快。

基于节点注入功率的配电网运行拓扑辨识

配电网安全监控和数据采集系统(DSCADA)采集的遥信数据存在抖动和误动情况,导致基于遥信数据的配电网拓扑信息可靠性不高。通过微型同步相量量测单元(μPMU)多次采样的节点注入功率,构建基于节点注入功率量测的支路电压偏差的方差模型。采用Kruskal算法得到以支路电压偏差的方差为线路权重的最小生成树,实现对配电网拓扑运行结构的辨识。在此基础上,对比分析节点注入功率量测的采样次数以及网络复杂程度对拓扑辨识误差的影响。IEEE 33和IEEE 123节点系统仿真结果表明,该配电网运行拓扑辨识算法具有较好的可靠性和实用性。