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2024年 第46卷 第1期    刊出日期:2024-01-25

    综合能源系统优化控制
    路网耦合下计及电动汽车V2G潜力的充电站选址定容研究
    孙雨乐, 漆淘懿, 赵宇明, 叶承晋, 惠红勋
    2024, 46(1):  1-10.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.01.001
    摘要 ( 112 )   HTML ( 8 )   PDF (1915KB) ( 112 )  
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    电动汽车具备交通运输和移动负荷的双重特性,其大规模的集中充电过程会对交通网和电网同时造成冲击。利用电动汽车的移动属性和车辆到电网(V2G)技术,能够在时空层面优化其充电需求,不仅可以抑制上述冲击,还可以为电网提供额外的储能容量,协助电网削峰填谷和促进新能源消纳。以电网投资建设的充电站为例,提出一种同时考虑交通网和电网因素的充电站选址定容策略,在满足电动汽车充电需求的前提下,优化电动汽车的充电需求以最大化可用储能容量。首先,建立动态交通网模型,结合Floyd算法与区域特性精确模拟电动汽车的行驶路径,预测电动汽车充电负荷的时空特性。其次,基于电动汽车的充电负荷预测结果,以最大化储能容量、充电负荷平均分布、车辆驻车时间最长3个指标初步确定电站选址,然后再根据全时段的统计结果确定充电站的最优选址与容量。最后,以某市主城区的部分实际道路为例,预测充电负荷的时空分布,以最大储能容量为目标完成充电站的选址定容,并分析了优化结果对交通网和电网的影响,结果证明了所提方法的有效性。

    园区供电系统广义负荷需求响应建模与分析
    鲍海波, 梁浚杰, 李想
    2024, 46(1):  11-17.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.01.002
    摘要 ( 81 )   HTML ( 6 )   PDF (2033KB) ( 107 )  
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    产业园区供能系统采用的是多能耦合、源网荷储协同优化的方式,其电力负荷定义也转变为新型综合性的广义负荷。考虑电价信号对园区主动负荷响应特性的影响,建立了计及响应电价的园区供电系统广义负荷模型,并采用层次聚类方法提取典型负荷模式,研究园区供电系统负荷需求响应特征。为验证模型与方法的有效性,采用中国南方城市某园区供电系统负荷进行测算,模拟了实时电价和分时电价2种市场机制下主动负荷的响应特性。分析了不同主动负荷占比对园区广义负荷特征的影响,并定量讨论了不可控负荷、可转移负荷、可中断负荷对广义负荷需求响应效果的贡献程度。结果表明,适当的电价机制将有序引导园区供电系统广义负荷主动削峰填谷,有助于虚拟电厂建设,实现源网荷灵活互动。

    计及气象因素与分时电价影响的综合能源系统负荷调控策略研究
    张力, 金立, 任炬光, 刘小兵
    2024, 46(1):  18-27.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.01.003
    摘要 ( 84 )   HTML ( 5 )   PDF (2012KB) ( 110 )  
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    用能高峰时段,综合能源系统多元负荷受气象因素影响,使其用能需求量短时持续上升,导致供需矛盾加剧;同时,综合能源系统多能耦合转换与蓄放单元的电驱动特点(如冰蓄冷空调、电制冷制冰)致使其用能成本受分时电价影响进一步增加。以供冷季用能高峰时段综合能源系统冷-电供需调控为研究对象,提出一种包含冷负荷需求自身调节与供冷功率主动控制的两阶段递进式调控策略,旨在实现多能供需平衡空间的拓展与用能成本的降低。基于模糊C均值聚类并考虑综合气象因素与分时电价的影响,选取调控时段;在第1阶段构建了温-湿舒适度最佳与冷能需求量最低的多目标负荷调节模型,在第2阶段提出了用能成本最低和运行能耗最小的多目标供冷输出功率主动控制策略;选取某校园综合能源系统实际运行数据进行算例仿真,采用ε-约束法以及多维偏好线性规划方法进行多目标求解,并基于用能舒适度变化的运行能耗、用能成本等指标,对比分析负荷需求在用能高峰时段调控优化前后的效果。结果表明,所提方法在满足用能舒适度的同时,能削减约13%的负荷需求,并降低约1.9%系统用能成本,有效缓解多能供需矛盾,增强系统运行的灵活性。

    基于智能算法的决策支持系统
    针对温控负载变化的虚拟电厂控制策略研究
    田泽禹, 沙钊旸, 赵全斌, 严卉, 种道彤
    2024, 46(1):  28-37.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.01.004
    摘要 ( 89 )   HTML ( 4 )   PDF (2710KB) ( 87 )  
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    温控负载是一种变化剧烈、波动频繁、高峰负荷比例较高的负载,对电网的安全产生了极大的影响。为了应对这一问题,系统的输出功率往往会超过90%负荷最大值的调峰限制。针对虚拟电厂(VPP)系统内的超限过程进行了研究,并提出了2种控制策略,以降低超限总电量或者利用超限电量的同时获取收益。在验证策略的控制效果时,选取了2种由温控负载引起的功率需求的典型变化。研究结果表明,温控负载引起的功率需求峰值的变化对策略具有重要影响。在安全模式下,超限比例与峰值的增加呈反比,而与平均功率的增加呈正比;在收益模式下,峰值变化会影响储能放电过程,平均功率变化则会影响储能充电过程。随着功率需求的增加,收益逐渐减小,收益范围为3.62万~3.25万元。

    计及不确定性的分布式微网参与电网优化调度方法综述
    谭九鼎, 李帅兵, 李明澈, 马喜平, 康永强, 董海鹰
    2024, 46(1):  38-48.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.01.005
    摘要 ( 68 )   HTML ( 5 )   PDF (1943KB) ( 111 )  
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    以高比例可再生电源为主的微网接入电力系统,在有效降低系统碳排放水平的同时,给系统带来大量不确定性因素。建立典型的“风-光-柴-储”微网结构,以经济最优、电能质量最优、碳排放最少、用户满意度最优为目标,总结了当前风、光等分布式微网电源对接入电网的主要影响。在此基础上,分别从确定模型、隶属度模型、区间数据模型3个方面总结了不确定参数建模方法,归纳了目前对含风、光不确定性电源微网优化调度的求解方法及各种方法的优缺点。最后,展望了含风、光不确定性电源微网优化调度的发展方向,旨在为微网不确定性优化调度研究提供参考。

    基于Pareto解集的工业园区微网优化配置研究
    方刚, 王静, 张波波, 王俊哲
    2024, 46(1):  49-55.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.01.006
    摘要 ( 49 )   HTML ( 2 )   PDF (2127KB) ( 101 )  
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    工业园区各类能源耦合性较差,不同能源系统独立运行,能源利用率较低,需从多类能源互联集成和互补融合入手,提高能源的综合利用效率和可再生能源的利用率。提出了一种工业园区综合能源微网方案,以总成本、污染治理费、电网可靠性、风光互补性为目标函数和约束条件,建立了多能微电网优化模型。设计了一种基于Pareto最优解集的多目标差分算法并采用熵权法确定每个评价指标的权重,将多目标运算转化为单目标运算。仿真结果表明,该算法在微电网端可有效降低传统能源的消耗,加强清洁能源的有效利用,减少碳排放量并降低系统运行成本。

    信息物理系统安全
    基于联邦学习的分布式电采暖互动模式设计与展望
    李彬, 白雪峰, 李志超, 王仕俊, 刘淳, 程紫运
    2024, 46(1):  56-64.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.01.007
    摘要 ( 52 )   HTML ( 6 )   PDF (2469KB) ( 74 )  
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    随着“双碳”目标的提出,以及“以电代煤”政策的贯彻落实,大量电采暖设备取代传统燃煤取暖投入运行并接入电网将成为必然趋势。大量电采暖设备可以作为需求侧可调资源进行新能源消纳,但是分布式电采暖所处地理区域较为分散,传统集中式管理的方式又存在隐私泄露、数据孤岛等问题。联邦学习作为一种分布式技术可在保护隐私的前提下支撑电采暖负荷互动,在分布式电采暖互动领域具有较强的适用性。分析了基于联邦学习的分布式电采暖互动需求,以及边缘缓存、隐私防护、通信传输优化和异构资源融合等技术在基于联邦学习的电采暖互动场景中的应用方式,并展望了未来基于联邦学习的分布式电采暖互动前景。

    多模态知识图谱在电力运检中的应用与展望
    蔺家骏, 闫玮丹, 胡俊华, 郑一鸣, 邵先军, 郭炳延
    2024, 46(1):  65-74.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.01.008
    摘要 ( 105 )   HTML ( 13 )   PDF (3326KB) ( 190 )  
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    在构建以新能源为主体的新型电力系统背景下,知识图谱(KG)作为可视化的大型语义网络在电力运检中的应用处于快速发展阶段。近年来,KG在电力运检的应用主要集中在语义信息方面,然而电网运行中会产生大量异构数据,足以支撑构建多模态知识图谱(MMKG),为多种下游任务提供数据支持。从电力运检的功能需求出发提出引入MMKG解决综合智能问答系统和故障处置问题,重点介绍了针对电力运检数据的MMKG构建技术,总结了MMKG能够发挥作用的电力运检功能场景,并对未来发展方向做出展望,最后深入分析了发展MMKG会面临的挑战,为电力运检智能化发展与建设提供参考。

    电力5G切片在城市配电网中的应用及经济效益研究
    郁海彬, 董烨, 翁锦德, 胡忻晨, 严威, 吴迪凡
    2024, 46(1):  75-83.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.01.009
    摘要 ( 61 )   HTML ( 5 )   PDF (2470KB) ( 102 )  
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    “零停电”“零闪动”的背后是新时代一流城市配电网的坚强保障。为了高度匹配新型电力系统通信需求,解决业务接入难点问题,从城市配电网通信现状的局限性角度出发,技术上以5G网络的超高带宽(eMBB)、高可靠超低时延(uRLLC)、超大规模连接(mMTC)三大特点为基础,结合5G切片技术,构建配电自动化、差动保护、精准负控等专属网络应用场景,归纳其关键通信需求,使其管理更灵活、高效、经济与安全。根据部署的3种通信组网数据对比,电力5G切片给电网带来的经济效益更大,从技术应用和经济效益2个层面论证电力5G切片赋能城市配电网的可行性。

    基于NNTR-SMOTE与GA-XGBoost的变压器故障诊断方法研究
    汪李忠, 池建飞, 丁叶强, 姚海燕, 唐志鹏, 吴同宇
    2024, 46(1):  84-93.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.01.010
    摘要 ( 68 )   HTML ( 3 )   PDF (2048KB) ( 88 )  
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    针对变压器故障诊断中故障样本数量少且分布不均衡导致诊断率低的问题,提出了一种基于最近邻三角区域合成少数类过采样(NNTR-SMOTE)与利用遗传算法(GA)优化极端梯度提升(XGBoost)模型的变压器故障诊断方法。首先,将采集到的变压器故障样本数据进行标准化处理,使用NNTR-SMOTE方法得到平衡数据;其次,采用无编码比值法构造油中溶解气体的特征,得到特征数据集并对特征数据集采用多维尺度分析(MDS)方法进行特征融合;最后,利用GA对XGBoost模型的参数进行优化,构建变压器故障诊断模型。试验结果表明:基于NNTR-SMOTE与GA-XGBoost的变压器故障诊断方法诊断准确率达95.97%,不仅解决了诊断模型对多数类的偏向问题,还将模型的诊断精度进一步提高,适用于变压器非均衡数据集的多分类故障诊断。