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  • 大能源思维与大数据思维的融合(一)大数据与电力大数据
  • 大能源思维将电力视为能源生产与消费全流程中的枢纽环节,藉此推动上游一次能源的清洁替代与下游终端能源的电能替代,支撑能源的可持续发展。大数据思维将各种数据资源从简单的处理对象转变为生产的基础要素。这两种思维的融合,使电力大数据成为大能源系统广泛互联、开放互动及高度智能的支撑,包括:广域多时间尺度的能源数据及相关领域数据的采集、传输和存储,以及从这些大量多源异构数据中快速提炼出深层知识并发挥其应用价值。作为两篇论文中的开篇,在演绎大数据基本概念、结构类型及本质特征的基础上,归纳电力大数据的特点。针对综合能源,通过基于数学模型的因果型数据、无因果关系的统计型数据以及参与者博弈型数据的融合,构建信息能源系统的知识挖掘平台。其续篇将讨论信息能源系统,并通过若干案例,反映大数据思维对提高大能源经济性与可靠性的贡献。
  • 能源互联网的网络化能源集成探讨
  • 随着能源互联网概念的兴起,不同领域对其内涵具有不同的解读。文中将能源互联网的技术实质归纳为一种网络化能源集成技术,将智能电网定位为能源互联网的核心中枢,提出了能源互联网的三层双向网络架构,并将信息物理系统(cyber physical system)概念扩展为cyber,physical and socioeconomic(CPS)系统。将网络化能源集成的关键技术归纳为统一对等的节点模型、能源集成接口体系、网络化集成条件下的运行与控制,以及基于广义大能源网的能量全生命周期管理。
  • 主动配电网多源协同优化调度架构分析及应用设计
  • 风电、光伏等间歇式能源的并网以及储能装置、柔性负荷等可调资源的接入,对主动配电网的优化调度提出了更高的要求。针对主动配电网的运行特征,提出了多源协同优化调度的总体架构和应用框架,研究了多源数据融合、主动配电网快速仿真、多源协同优化调度策略以及多源协同优化调度策略评估等关键技术,设计了计及时间尺度、空间尺度、运行状态的"三维"优化调度目标,提出了配电网—馈线—自治区域的空间维度优化调度策略和长时间—短时间—实时的时间维度优化调度策略,并研究了优化调度策略的评估方法,最后设计了主动配电网多源协同优化调度的应用场景。
  • 基于集群风电虚拟机组的源端系统分层协调日前计划
  • 在高风电渗透率系统中,单个风电场以"负负荷"形式参与日前计划的传统模式未能充分发挥风电的空间平滑性特性,可调度性较低,而且风电场数量众多也增加了日前计划模型复杂度。文中提出将集群风电作为虚拟机组参与分层协调日前计划的新思路,集群风电虚拟机组(WVPG)对调度中心以"准常规电源"形式参与日前计划,对集群内部则实现多风电场互济运行。首先介绍了基于WVPG的日前分层协调发电计划的总体框架;然后分别介绍了WVPG内部多风电场、WVPG与火电机组的日前协调发电计划优化模型。仿真算例分析表明,分层协调日前发电计划模型比单个风电场直接参与日前计划策略更佳,可提高含风电系统日前计划的安全性和经济性指标;与传统的简单区间和场景模型相比,考虑WVPG安全性和经济性综合风险的概率优化模型可降低风电日前计划的安全性和经济性风险。
  • 适应于电网高风电渗透率下的双馈风电机组惯性控制方法
  • 为解决风电渗透率增加带来的电网频率安全稳定问题,在揭示传统微分惯性控制方法缺点的基础上,提出了一种适应于高风电渗透率、大功率缺额条件下的双馈风电机组惯性控制方法,即模式转换法。通过设置系统频率微分、频率偏差逻辑判断条件启动惯性响应,设置转速限制判断条件闭锁惯性响应,实现风电机组在最大功率跟踪工作模式与惯性响应工作模式间自主转换。该方法设置恒定附加电磁转矩步长,惯性响应作用强度不随转速降低而减弱。当系统频率事故发生时,较微分惯性控制方法,模式转换法可使风电机组在稳定运行约束范围内更加有效地抑制系统频率跌落。仿真结果验证了模式转换法的有效性和优越性。
  • 计及随机模糊双重不确定性的源网荷协同规划模型
  • 为应对电源与电网规划建设脱节导致的"弃风"等问题,文中提出一种将电源电网协同规划的模型。同时,鉴于需求侧在电力供需平衡中的潜力,将电力需求侧的能效电厂也纳入电力规划统筹考虑,提出了源网荷协同规划的概念与模型。另外,针对风电等新能源发电给电力系统带来的不确定性,从随机性和模糊性两个角度予以分析和建模,并在源网荷协同规划模型中计及双重不确定性。最后,通过IEEE 30节点系统的算例应用,表明该模型能够有效协调电源与电网的规划建设方案以及能效电厂项目的开展,实现系统总成本最小化,并可合理确定风电机组建设规模,保障资源优化利用。
  • 基于博弈论的配电网中多级微电网优化配置分析
  • 随着分布式发电和微电网技术的发展,未来配电网中将分布着多种规模不同的微电网系统,投资主体也将呈现多样化趋势,为配电网规划设计带来巨大挑战。文中探讨了配电网中的多级微电网结构,选取用户、以能源服务公司为代表的投资开发商和电力公司为参与者,分析了不同投资主体的利益关系,综合考虑分布式电源投资费用、购售电费用、补贴、环保收益、供电可靠性收益等因素,建立了基于不同投资主体的经济模型。结合博弈分析方法,提出了一种基于博弈论的配电网中多级微电网优化配置模型。从经济性角度,以光蓄微电网为例,探讨分析了竞争博弈模式下不同投资主体的优化配置方案,为未来配电网中微电网的设计和建设提供了参考。
  • 生活电器用电效用概念及其评估方法
  • 结合经济学中效用理论,提出了用电效用思想与概念。用电效用是在传统的能效基础上,从电力用户的主体地位角度表征电器用电价值,对指导电力需求侧节能减排和参与需求响应具有关键作用。首先,对典型生活电器分类,给出了不同类别电器的温度和时间效用函数。进一步,提出了生活电器用电效用分级思想,并给出分级方法与其在优化中的应用。最后,以典型家庭环境为例对生活电器用电效用水平进行了评估并进行节能优化,结果表明效用等级的提高意味着能耗的节省,可在保障用户满意度的基础上实现良好的节能效果。
  • 基于混合聚类分析的电力系统网损评估方法
  • 面向具有海量性、多元数据类型特征的电网运行方式数据集,如何快速、准确地实现电力系统网损评估将是一个重要研究点。采用数据挖掘和典型场景模拟思想,提出了一种新颖的基于混合聚类分析的网损评估方法。该方法首先面向网损评估确定聚类属性;其次根据各聚类属性的数值类型异同将原聚类问题分解为两个聚类子问题,进而在充分考虑电力数据特点的基础上,分别选取划分聚类算法和层次聚类算法对其进行聚类分析,并集成各子问题的聚类结果;最后基于混合聚类结果生成电网的典型运行方式集,以用于网损评估。以某省级电网为算例验证所提方法在网损评估中的有效性,结果表明基于所提方法的网损评估精度较高,计算效率较好,在工程实际中具有较强的实用性。
  • 电网可靠性评估中随机变量的高斯混合模型
  • 电网可靠性评估通过对不确定性因素对电网运行性能影响的概率量化诊断,可深度揭示电网的风险水平并实现风险的溯源辨识,因此,不确定性因素的概率建模准确性成为可靠性评估的基础和应用前提。为实现计算精度和计算效率的综合兼顾,提出了多维随机变量的高斯混合模型,可以对任意分布的连续型随机变量进行灵活高效建模,且易于计及多维随机变量间的相关性变化规律。提出两阶段复合抽样方法对所建高斯混合模型进行抽样模拟,能够有效生成随机样本进行可靠性评估。最后,以负荷概率建模为例,对IEEE-RTS79测试系统进行可靠性评估,从模型精度和可靠性评估有效性两个方面验证了所述方法的正确性和可行性。
  • 一种智能配电网三相调压器的模糊控制方法
  • 高渗透率的分布式电源接入配电网,可能引起配电网电压幅值越限及馈线调压器频繁动作的问题。首先分析以线路压降补偿器为基础的调压器控制方法的不足和高渗透率分布式电源的接入引起现有控制方法失效的机理。针对这一问题,提出一种以通信为基础的三相调压器模糊控制方法,并设计一种综合考虑配电网潮流有功和无功功率的模糊控制器来缓解调压器的频繁动作。最后,通过改进的IEEE 13节点算例系统验证了所提方法的适用性和效果。
  • 智能配电网的自适应级联方向闭锁保护方案
  • 针对未来智能配电网提出一种基于通用面向对象变电站事件(GOOSE)的自适应级联方向闭锁保护方案。定义了保护的参考方向整定规则和闭锁方向规则,使保护方案能够根据故障位置自适应改变闭锁方向。利用GOOSE在保护之间交换方向闭锁信号,使得保护之间具有互操作性。新方案具有良好的适应性,能够适应含多微网的闭环或开环运行的配电网,允许配电网工作于孤岛或并网等模式,并能快速切除线路和母线等多种元件故障。在电压互感器断线、断路器失灵以及通信失效等异常情况下,该保护方案仍具有很高可靠性。
  • 选相及方向元件在风电接入系统中的适应性分析
  • 对传统选相及方向元件在风电接入系统中的适应性进行了研究分析。传统选相和方向元件均基于故障序分量网络分析,故障期间风电系统正负序阻抗相差较大且幅值远大于常规电网的特点使得风电侧正负序电流分支系数具有较大偏差,从而造成了基于正负序电流分支系数近似相等的传统选相和方向元件并不适用于风电接入系统。PSCAD建模仿真和现场故障录波数据验证了适应性分析结论。最后基于适应性分析结论给出了风电接入系统的选相和方向元件建议。
  • 混压同塔线路跨电压接地故障对距离保护的影响分析
  • 不同电压等级同塔(混压同塔)输电线易发生跨电压故障,这种故障类型对输电线路继电保护提出了更高的要求。接地距离保护是高压输电线路的主保护之一。混压同塔跨电压接地故障对故障线路接地距离阻抗继电器测量阻抗的影响因素包含两方面,一是相邻线路与本线路之间的零序互感,二是另一条故障线路的故障电流。文中综合考虑以上因素,以单相跨单相接地的跨电压接地故障类型为例,首先提出了适用于混压同塔跨电压故障的故障电流计算方法,然后以此为基础提出两种因素作用下故障线路接地距离继电器的测量阻抗计算方法,最后分析了另一电压等级线路与本线路电源电动势相角差与测量阻抗的关系,并分别给出了接地距离保护正确动作与不正确动作时的此相角差范围,并且给出了相应的解决措施。在PSCAD软件中建立了500kV/220kV同塔四回线路模型,验证了理论分析的正确性。
  • 基于配电管理系统的“花瓣”型配电网供电恢复控制策略
  • 针对中新广州知识城20kV"花瓣"型配电网内部多电源合环运行、外部电源不满足"N-1"的问题,提出了基于配电管理系统的"花瓣"型配电网供电恢复控制策略。该供电恢复控制策略基于配电管理系统直观便捷的图形化建模工具、丰富冗余的电网运行信息以及成熟通用的状态估计算法,通过数据有效性检查、电网故障判断、供电恢复策略计算、控制策略执行,可以有效消除不良数据的影响、可靠识别故障原因、合理选择备用电源、优化切除过载负荷,实现"花瓣"型电网的供电恢复自动闭环控制。此外,还提供了相关异常处理及防误措施,以提高供电恢复控制策略工程应用的可靠性。供电恢复控制策略的功能正确性通过了实验室模拟测试验证,可靠性经过了典型自动化信息样本的分析评估。
  • 基于球面受光原理的太阳光跟踪策略
  • 针对现有太阳光跟踪器难以实现360°快速精准跟踪问题,提出了球面受光原理的概念并籍此给出了一种新的太阳光跟踪策略。分析了平行太阳光线在检测球面的辐照强度分布,揭示了基于球面受光原理的新的太阳光跟踪机理;结合现有光敏材料物理特性给出了检测球面的构造方法,进一步利用给定区域内太阳光高度角变化范围、光敏材料灵敏性和太阳光跟踪精度要求给出了检测球半径的计算方法;进而构造了太阳光高度角和方位角跟踪数学模型。采用中国西北地区太阳光数据对模型进行仿真和实验验证,结果表明了所提出策略的精确性和正确性。
  • 一种新型模块化多电平换流器
  • 柔性直流输电技术应用于架空线路场合面临的关键问题是如何实现直流线路故障的快速隔离,一般认为采用全桥拓扑的换流器是较好的方案。文中提出一种基于类全桥子模块的新型模块化多电平换流器(SFBSM-MMC),与采用全桥的换流器相比,该新型换流器在同样实现直流线路故障快速隔离的同时,还兼具了经济性。介绍了SFBSM-MMC的拓扑结构、工作模式和直流故障隔离原理,并对其基本控制策略、预充电策略和直流线路故障隔离策略进行了设计,最后通过仿真验证了预充电策略和直流线路故障隔离策略的可行性。仿真结果表明,SFBSM-MMC在快速隔离直流线路故障方面具有优良的性能,适合基于架空线路的柔性直流输电工程应用。
  • 模块化多电平换流器半实物仿真平台设计与实验验证
  • 电平数较多的模块化多电平换流器(MMC)系统含大量高频开断的开关器件,其多模块的拓扑结构和复杂的协调控制导致基于纯物理装置的仿真实验建模面临诸多困难。针对这一问题,设计了一种MMC控制器并开发出样机,建立了基于实时数字仿真器(RTDS)和物理控制装置的半实物混合仿真实验平台。其中,一次系统采用2.5μs小步长,能实现上百电平MMC系统的高精度仿真。控制器采用了多核技术,将并行的阀控部分分配在不同核之间,满足了实时控制的要求。通过多个稳态和暂态实验对平台实验能力和控制器的合理性进行验证,结果表明,此平台可灵活实现不同调制和控制策略,各项控制目标响应迅速且跟踪准确。所建立实验平台可以用于主电路设计论证、控制策略研究测试、控制器参数优化、柔性直流系统同大电网的交互研究等领域。
  • 级联全桥型直流断路器控制策略及其动态模拟试验
  • 高压直流断路器作为直流线路中的分断装置,是构建直流电网的关键设备,可促进大规模风电并网技术的发展。文中详细描述了级联全桥混合式高压直流断路器的工作原理,与基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联的断路器拓扑相比,该拓扑中全桥模块间的电压平衡更易于实现。针对该断路器拓扑提出了快速故障检测方法和预转移控制策略,以缩短断路器的分断时间,搭建了低压动态物理模拟系统,并通过动态模拟试验验证了断路器的分断原理和控制策略。
  • 天然气分布式能源站综合价值分析
  • 由于天然气发电成本居高不下,使得其应用的经济性较差,但天然气发电作为清洁能源,兼具污染小、运行灵活、系统经济性好等特点,且在应用于分布式发电时,既可实现能源的梯级利用,提高能源利用效率,又可以对系统的安全稳定起到积极的作用。然而目前天然气分布式能源的价值并没有得到很好的体现,这是制约天然气这一清洁高效能源规模化推广的重要因素。针对这种情况,提出以综合价值来量化分析天然气分布式能源站的总体效益水平。文中首先分析了天然气分布式能源站的价值指标,并在此基础上建立基于价值链构成的天然气分布式能源站综合价值模型。该模型从分布式能源站自身、电力系统、用户及社会环境多角度剖析了燃机发电的价值。通过对某天然气分布式能源站的算例分析表明,综合价值模型能更全面、真实地衡量天然气分布式能源站的价值,从而为能源站的规模化推广提供依据和参考。
  • 主动配电网背景下无功电压控制方法综述
  • 为适应高渗透率、大规模分布式电源的接入,主动配电网成为当前及未来智能电网研究的趋势。文中综述了主动配电网背景下分布式电源接入、需求侧管理和拓扑结构等因素对配电网电压分布和电压稳定性的影响;从集中控制和分散控制两个方面总结了主动配电网的无功电压控制方法。结合当前研究现状的分析,总结了各种因素影响下主动配电网的无功电压控制研究中存在的一些问题和不足,指出了主动配电网无功电压控制研究中亟待解决的几个问题。
  • 立足中国 面向世界 砥砺前行——2016新年寄语
  • 时光荏苒,岁月如歌。2016年,《电力系统自动化》的出版卷号已编至40。翻阅着即将付梓的第1期清样,心中感慨万千。
  • [信息能源系统]
    大能源思维与大数据思维的融合(一)大数据与电力大数据(薛禹胜;赖业宁)
    能源互联网的网络化能源集成探讨(薛飞;李刚)
    主动配电网多源协同优化调度架构分析及应用设计(蒲天骄;陈乃仕;王晓辉;葛贤军;李志宏;于建成)
    [学术研究]
    基于集群风电虚拟机组的源端系统分层协调日前计划(叶希[1,2];乔颖;鲁宗相;闵勇)
    适应于电网高风电渗透率下的双馈风电机组惯性控制方法(李世春;邓长虹;龙志君;郑峰;丁文;周沁)
    计及随机模糊双重不确定性的源网荷协同规划模型(张宁;胡兆光;周渝慧;郑雅楠;张健)
    基于博弈论的配电网中多级微电网优化配置分析(陈健;刘玉田;张文;鲍冠南)
    生活电器用电效用概念及其评估方法(赵雪霖[1,2];何光宇[2,3])
    基于混合聚类分析的电力系统网损评估方法(李昀昊;王建学;王秀丽)
    电网可靠性评估中随机变量的高斯混合模型(赵渊;王洁;熊燕娇;叶梦姣;吴林)
    一种智能配电网三相调压器的模糊控制方法(王守相;陈思佳;赵玮)
    [研制与开发]
    智能配电网的自适应级联方向闭锁保护方案(张沛超[1,2];范忻蓉[1,2];李鑫;方陈)
    选相及方向元件在风电接入系统中的适应性分析(王晨清;宋国兵;汤海雁;常仲学;李端祯)
    混压同塔线路跨电压接地故障对距离保护的影响分析(黄少锋;刘欣;张鹏;郑涛)
    基于配电管理系统的“花瓣”型配电网供电恢复控制策略(华煌圣;刘育权;张君泉;王莉;刘金生)
    基于球面受光原理的太阳光跟踪策略(陶仁峰;袁铁江[1,2,3];梅生伟[2,3];孙谊媊;彭超锋;张伟)
    一种新型模块化多电平换流器(董云龙;汪楠楠;田杰;曹冬明;李海英;李九虎)
    模块化多电平换流器半实物仿真平台设计与实验验证(田鹏飞;刘崇茹;洪国巍;郭琦;林雪华)
    级联全桥型直流断路器控制策略及其动态模拟试验(魏晓光;杨兵建;贺之渊;高阳;陈龙龙;客金坤)
    [工程应用]
    天然气分布式能源站综合价值分析(王雁凌;李蓓;崔航)
    [综述]
    主动配电网背景下无功电压控制方法综述(陈旭;张勇军;黄向敏)
    立足中国 面向世界 砥砺前行——2016新年寄语
    《电力系统自动化》封面

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