2023, 25(2):01-07. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.001
摘要:为响应“碳达峰”和“碳中和”的战略目标,依托变电站丰富资源的多站融合项目成为电网企业拓展综合能源服务的重要着手点,因此对多站融合的架构设计、建模理论、策略优化方法进行归纳分析十分必要。在概括多站融合现有发展状况的基础上,按照交直流供电模式对现有的主体架构进行分类,并总结了多站融合的主体架构和各模块的架构设计方案;然后对多站融合中的储能电站模块、数据中心模块和充换电站模块的数学模型进行了分析,并分类讨论了多站融合在容量优化和策略优化中的目标函数与约束条件。此外,还对架构设计及策略优化中存在的问题进行了分析,并提出了相关建议。
2023, 25(2):08-14. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.002
摘要:高比例风电是新型电力系统发展的突出特征,但风电随机性与反调峰特性导致系统灵活性需求加剧。储能可有效提升系统应对风电不确定性的灵活调节能力,定量分析储能对系统调节能力的影响有利于储能的合理规划利用。基于源荷储互动经济调度模型,考虑储能参与系统调峰、爬坡和旋转备用,通过越限约束边界的迭代生成计算风电可调度域;对比不同容量规模和空间布点的储能配置方案下系统风电可调度域正负偏差边界,量化表征储能配置对系统调节能力提升的贡献。基于 IEEE 30 节点系统,仿真分析了储能与其它灵活性资源在布点以及容量比例上的配置格局对系统不同方向灵活调节能力提升的影响,为参与电网调度的储能规划提供决策支持。
李 猛,吴伟杰,吴杰康,李红玲,张伊宁,李逸欣,郑敏嘉,孙 辉
2023, 25(2):15-22. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.003
摘要:在新能源环境下,负荷需求与新能源发电的不确定性对备用容量对提出了更高的要求,新能源与备用替代日益受 到 关 注 。 根 据 电 量 不 足 期 望 值(expected energy not supplied,EENS)与备用容量的关系,确定了电力系统备用总量,并采用优先分配方式在多类型的发电机组中分配备用容量。基于EENS与运行成本,构建光伏发电系统替代火电机组的综合替代效益评价指标,以综合替代效益评价指标的数值最小化为目标函数,构建考虑光伏发电系统替代火电机组参与备用运行的电力系统备用容量优化模型。并用分段线性理论对具有二次特性的目标函数进行线性化处理,采用分支定界算法求解构建的非线性整数规划问题。以IEEE-30系统作为实例,计算结果表明,光伏发电系统替代火电机组参与备用运行,可以降低综合替代效益及备用容量。
2023, 25(2):23-29. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.004
摘要:合理利用分布式电源和可调负荷的灵活调节特性是实现主动配电网主动控制的关键,但其中分布式电源的随机性和波动性影响了实时调度的可靠性。为实现主动配电网的实时优化调度,提出基于模型预测控制和机会约束的主动配电网实时调度优化策略,将模型预测控制与机会约束相结合,降低了分布式能源随机性和波动性对小时间尺度调度的影响。首先,对主动配电网的小时间尺度调度体系进行了分析;在此基础上,以最优经济调度为优化目标,通过模型预测控制将系统未来状态感知与实时状态反馈相结合,对实时调度进行滚动优化,尽可能减小配电网不确定性影响;在滚动优化中采用机会约束进一步降低分布式能源和可调负荷随机波动的影响;实现了主动配电网实时调度的高可靠性和高经济性。最后通过全面的运行实例验证了所提策略的适用性和优越性。
2023, 25(2):30-35. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.005
摘要:在输配电价改革背景的影响下,电网企业的盈利模式以及运营方式发生重大改变,亟需转换企业运营理念以及投资决策,为此建立了一种考虑输配电价改革的电网投资需求与投资能力协调优化模型,对电网投资决策提供方向。首先,对电网的投资需求方面进行分析,并将电网投资能力分为可分配利润、融资资金以及折旧费用,进而构建出基于输配电价改革下电网投资能力计算模型。然后,计算电网投资能力与投资需求的协调系数,考虑多约束条件建立电网投资需求与投资能力优化模型,并引入粒子群优化算法进行协调优化。最后,考虑投资需求与投资能力是否协调的情况进行仿真分析,依据仿真结果提出相应的投资经营策略。通过实例验证表明,该模型可以为电网企业制定合理投资计划提供较为有效的参考。
2023, 25(2):36-42. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.006
摘要:用电时间集中的特点使居民负荷成为电力峰荷的主要组成部分,同时随着综合能源系统的发展,需求侧响应已成为缓解供需两侧矛盾的有效途径。以社区综合能源系统为研究对象,综合考虑经济、低碳和居民需求侧响应的潜力,通过模糊隶属度函数,构建以满意度最优为目标的调度模型,并通过对中国某地区的某住宅区进行实证研究。结果表明,服务商利润提高,居民成本降低27.50%,碳处理量减少25.35%,证明了所提模型能够实现供能侧与用能侧的双赢,助力实现双碳目标。
2023, 25(2):43-49. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.007
摘要:冷热电联供型综合能源微网(combined cooling heating and power micgrid,CCHP-MG)的普及和应用对提高能源利用效率和实现双碳目标具有重要的意义,但同时其资源聚合的复杂性和不确定性同样给其运行优化带来了挑战。基于此,构建了考虑风光出力不确定性的CCHP-MG日前-日内两阶段调度模型。在日前阶段,以运行成本最低为目标优化综合能源系统各设备运行策略,采用场景法处理风光出力的不确定性,并基于条件风险价值法对系统运行风险进行客观量化;在日内,风光预测值更加精确,以平抑联络线功率偏差为目标调整部分设备出力,在保证经济性的同时,尽可能的保证电网的安全稳定运行。最后,以某综合能源系统为例,验证了所构模型的有效性。
2023, 25(2):50-56. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.008
摘要:为了促进负荷需求响应技术在配电网中的应用,提高配电网交易运行效率,提出一种考虑电力需求响应潜力的配电网多主体交易策略。首先,建立一种基于闵可夫斯基和的负荷需求响应潜力计算方法,将分布式的主动型负荷聚合为广义负荷进行统一的调度。然后,依据配电网中各个交易主体的盈利模式,建立各主体的数学模型,并分别以配电网总体收益最大和各主体收益最大为目标函数构建双层多目标优化模型。最后,利用MultiGPO算法对优化问题进行求解。结果显示,所构建的配电网模型能够在配电网整体收益最大的前提下合理分配各主体收益,从而提高配电网整体和单一个体的经济性,同时,所使用的MultiGPO 算法相比于传统算法能够获得更好的优化结果。
覃 丹,马立红,汪希玥,文承毅,王玫尹,陈积芳,廖思阳,柯德平
2023, 25(2):57-62. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.009
摘要:在新能源在电网的渗透率增高以及柔性负荷作为调节手段出现的背景下,选取合适的调度模式,使得海量分布式的负荷资源参与电网调控,能够帮助实现削峰填谷、平滑负荷曲线等目标。基于负荷聚合商模式的协同控制结构,对包括电动汽车、空调负荷与储能设备的负荷资源进行聚合,建立了日前经济调度模型;在负荷聚合商的集群内部控制中,考虑设备的调度潜能,提出一种基于裕度指标的状态队列优先算法,实现部分负荷优先响应。最后,仿真算例得出了负荷聚合商参与电力系统的日前协同调度运行计划,验证了优化方法以及调控策略的可行性。
2023, 25(2):63-69. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.010
摘要:低压配电网的拓扑结构对于实现台区线损分析、故障定位、需求响应等应用功能有着重要意义。针对当前低压配网户变关系在线识别难题,提出了一种基于分段电流特征和随机森林算法的低压配电网拓扑识别方法。首先,基于电流特性纵向传导机理,构建电流特征指标体系,并提出基于电流时间序列的分段特征提取方法。其次,根据分段电流特征生成特征向量集,建立基于随机森林算法的拓扑识别模型,可快速有效识别用户连接变压器关系。最后,利用实际配电网的量测数据进行算例分析,结果证明该方法拓扑识别准确率达到98.02%,所需样本时间短,能够快速有效地识别低压配网拓扑关系。
2023, 25(2):70-75. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.011
摘要:县域微电网的发展规模不断壮大,存在着微网运营支出成本与分布式可再生能源消纳率无法同时兼优的问题,基于此建立以日运营支出成本最小和光伏消纳率最大的双目标函数,计及功率平衡、功率范围等约束,建立了微电网优化运行模型。引入多目标粒子群算法对双目标问题进行折衷求解,最后以某一工业园区的总用电负荷和光伏预测数据为例,与标准粒子群算法单一目标下的优化结果进行对比分析,验证了所提模型和算法的有效性。
2023, 25(2):76-81. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.012
摘要:空间站能源系统和新型电力系统都是我国面向未来能源系统的重要应用场景。在关键技术方面,两者的系统结构均趋于复杂化、容量等级均趋于大型化、性能要求均趋于高可靠性和高安全性;与此同时,两者的内涵特征不同、电源类型不同、应用场景不同、技经重点不同。在此基础上,进一步论述两者彼此关系,从宏观战略来看,两者都是国家战略的组成部分;从技术路线来看,空间站能源系统是一种特殊、零碳排、微型的新型电力系统;从学术研究来看,2者都有众多值得开展科学研究的学术领域;从未来发展来看,两者在安全可靠性和技术经济性方面互有借鉴意义等结论。
2023, 25(2):82-88. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.013
摘要:随着物联网技术与新一代移动通信技术的快速发展,电动汽车与配电系统间的交互由单一时间维度扩展为时间-空间多维度协同,显著影响新型配电系统的供电可靠性。基于这一背景,分析了大规模电动汽车集群化管理策略,揭示了配电系统中电动汽车时空可调度特性的数学表征方法,提出了计及电动汽车时空可调度特性的配电系统可靠性评估方法。为验证所提出方法的有效性,基于改进后的IEEE-RBTSBUS6的主馈线F4系统,对计及时空可调度特性电动汽车接入前、接入后及电动汽车不同放电能力下的配电系统可靠性进行了相应的计算分析,揭示了新形势下电动汽车接入对配电网供电可靠性的影响规律,可为电动汽车接入下配电系统的可靠性提升提供有效的理论支撑。
杨 娜,朱刘柱,王 宝,刘 丽,黄 霞,吴 凯,戴晓娟,陈雨果
2023, 25(2):89-94. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.014
摘要:在我国电力现货市场快速建设发展的大背景下,现货市场对电网提出的灵活性、经济性要求使得传统电网规划方法无法适用。基于现货市场下电网规划面临的挑战,将经济效益用社会福利进行表征,包括发电剩余、电力用户剩余和阻塞盈余3方面,构建了表征电网规划经济效益的效益/成本指标;通过计算可反映线路阻塞程度的线路影子价格,将其进行排序确定阻塞程度大小,确定规划升级设备的选址和装置升级优先级,提出了适用于现货市场起步和成熟2个阶段的考虑电力现货市场经济效益的电网规划方法;最后,构建考虑现货市场经济效益的规划模型算例,得到帕累托前沿解集,构建算例展示规划方案经济性校验方法的流程。
2023, 25(2):95-100. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.015
摘要:全国统一电力市场是符合我国能源转型的重要机制保障。作为全国统一电力市场的第一阶段,省间省内现货“两级申报、两级出清”模式无疑提升了市场参与难度。省级电网作为中间代理方,如何平衡省间省内利益成为重要的研究课题。站在送端省份的角度,提出以两级市场交易协调平衡为目标的决策思路,构建基于两级现货市场的外送交易优化决策模型,为量化省间现货对省内现货的影响提供方法,为送端省份在两级现货市场环境下的交易决策提供支撑。
2023, 25(2):101-106. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.016
摘要:聚类在电网客户大数据分析中发挥着重要作用,随着我国《数据安全法》的颁布,如何在电力客户数据聚类中兼顾数据隐私和聚类质量,成为亟待解决的难点。针对已有的基于差分隐私的k-means聚类方法难以兼顾数据隐私与聚类质量问题,提出距离加噪扰动方法,通过提取数据距离并向距离数值添加满足差分约束的噪声,构建加噪矩阵,实现数据距离隐私保护;设计基于加噪矩阵的kq-means聚类方法,引入k最近邻概念,设计聚簇划分策略,将数据记录分配到距其最近的若干个中心点的期望区间,减小多轮迭代过程中差分噪声累积产生的聚类误差,从而支撑保护客户数据隐私的电网客户数据聚类。
2023, 25(2):107-111. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.017
摘要:在电网停电用户敏感度及投诉预测中,由于预测结果不准确影响了电网公司的精准化服务,因而设计一种基于态势感知的电网停电用户敏感度及投诉预测方法。通过SAS软件中的 Enterprise Miner workstation 模块和 Enterprise Guide模块采集电网停电用户敏感度及投诉相关数据,具体包括停电敏感用户标签数据、故障处理数据、停电事件数据、客户通话数据、95598 工单数据。对挖掘数据实施缺失数据处理、异常数据处理以及告警误报漏报数据处理等预处理。基于态势感知技术与随机森林算法构建电网停电用户敏感度及投诉预测模型,实现用户对于停电的敏感度及投诉预测。利用该方法对某地区电网实施用户关于停电的敏感度及投诉预测,测试该方法的预测性能。测试结果表明该方法有着高于90%的查准率、查全率,F 测度数据值较高,AUC 面积较大,数据灵敏度始终大于97%,说明设计方法有着优越的电网停电用户敏感度及投诉预测性能。
2023, 25(2):112-116. DOI: 10.3969/j.issn.1009-1831.2023.02.018
摘要:随着电网数字化转型工作的逐步推进,电力营销服务方式不断完善。为解决电力营销服务中存在的服务模式单一,用户体验差的问题,提出了基于凝聚层次聚类的电力用户服务方法。首先,对电力用户的电力数据与行为数据进行交叉分析,获得电力用户的典型数据特征;其次,采用凝聚层次聚类算法对电力用户进行分析,评估电力用户的偏好和用电趋势,并对电力用户进行画像。在此基础上,针对不同类型的电力用户制定差异化的营销服务策略,以提高电力用户的满意度。最后,在某城市应用该方法,其电力用户线上渗透率由38.2%提升至69.1%,用户满意度提升41.5%,其结果验证了该电力用户服务方法的有效性。
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