2022年 第44卷 第2期    刊出日期：2022-02-25

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负荷建模与潜力分析

多重不确定性下基于LMDI的城市工业碳排放量影响因素分析及预测：以苏州市为例

王盛, 谈健, 马亚辉, 邹风华

2022, 44(2):  1-7.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.001

摘要 ( 185 )   HTML ( 3 )   PDF (1241KB) ( 214 )  

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在“双碳”背景下,准确计算碳排放量、分析碳排放结构并综合预测未来产业能源碳排放的走势,是科学制定城市产业发展与规划政策的基础。在经典Kaya恒等式的基础上,考虑产业结构、能源消费结构及外来电比例的影响,重构了Kaya恒等式,基于对数平均迪氏指数法（LMDI）对碳排放量影响因素进行分解。基于箱型不确定集,对各影响因素的不确定性进行建模,建立了改进的可拓展的随机性环境影响评估（STIRPAT）模型,通过求解基于不确定集的优化模型方式构建了碳排放量预测方法。最后以苏州市规模以上工业为例,对该方法进行了验证并提出了相应的政策建议。

具有储能作用的用户侧资源运行特性

赵建立, 汤卓凡, 王桂林, 陈宇扬, 王隗东, 陈珂, 吴英俊

2022, 44(2):  8-14.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.002

摘要 ( 174 )   HTML ( 5 )   PDF (1187KB) ( 236 )  

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随着电力供需矛盾加剧,通过需求侧负荷参与电力系统调控提高电力系统稳定性成为热门课题。在负荷侧资源中选取具有储能作用的蓄电池、飞轮储能和电动汽车作为研究对象,分别建立三者的充放电模型和储能损耗模型。通过物理试验和软件仿真得到数据,并根据试验结果分别分析蓄电池、飞轮储能和电动汽车的运行特性,针对不同负荷运行特性总结其适用的典型场景,为具有储能作用的用户资源参与需求响应的后续研究提供参考。

基于社区划分的GRU神经网络负荷建模

赵省军, 张开鹏, 付鑫权, 司英莲, 刘志栋, 周登钰

2022, 44(2):  15-20.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.003

摘要 ( 115 )   HTML ( 3 )   PDF (1135KB) ( 281 )  

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分布式电源的广泛接入增加了配电网复杂程度,导致负荷模型的描述难度大幅提高。此外,针对网络每个节点分别进行建模以及对整个配电网进行建模的方法难以适用于不断扩大规模的配电网。提出一种基于社区划分的门控循环单元（GRU）神经网络负荷建模方法。通过加文-纽曼（GN）算法对配电网拓扑进行分区处理,基于GRU神经网络分别对各个社区进行负荷建模,并在网络输入特征向量中引入度中心性来衡量节点在网络拓扑中的重要程度。对某地区的10 kV配电网进行建模分析,结果表明所建模型精度及计算效率更高。

负荷资源优化控制

计及用户端调节容量的变频空调自适应电压调控策略

华咏竹, 谢强强, 秦会斌, 邵李焕, 崔佳冬

2022, 44(2):  21-28.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.004

摘要 ( 129 )   HTML ( 1 )   PDF (3644KB) ( 191 )  

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随着分布式新能源的高比例接入以及电动汽车的普及,配电网过电压、欠电压、电压波动等电压质量问题与日俱增。变频空调作为一种常见的柔性负荷,可以改变自身的运行功率为配电网提供电压调节服务,提高配电网的电压质量。然而,利用用户侧资源为配电网提供电压调节服务需要考虑用户侧资源的电压调节容量,为此,提出了一种计及用户端调节容量的变频空调自适应电压调控策略,通过逐步计算各个节点的电压调节功率来控制补偿功率,并建立空调的热电等效模型描述房间热动态变化,评估空调电压调节潜力。为了验证所提出的调控策略的有效性,计及用户端调节容量的变频空调自适应电压调控策略将用于IEEE 33节点配电系统进行配电网电压优化仿真,仿真结果证明所提出的计及用户端调节容量的变频空调自适应电压调控策略,能够保证配电网电压不越限的前提下,减少调节所需的补偿功率,并充分发挥空调的电压调节潜力。

基于拓扑重构与分布式电源调度的配电网灾后恢复策略

王卓容, 石庆鑫

2022, 44(2):  29-34.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.005

摘要 ( 106 )   HTML ( 2 )   PDF (1148KB) ( 173 )  

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为提升配电系统在极端天气下的弹性,提出一种配电网灾后恢复算法。针对系统发生N-k故障的场景,建立拓扑重构与分布式电源协同调度模型,最小化灾害带来的切负荷损失。在调度模型中,通过混合整数线性方程表征故障场景下的网络保持辐射状拓扑约束、分布式电源约束与系统潮流约束。该方法综合考虑了可调度分布式能源、不可调度分布式能源,以及旁路电容器的运行特性。以IEEE 33节点系统为例,选取相对严重的灾害场景,验证了故障后恢复算法的有效性。

适应风电参与电力市场的需求侧储能负荷运行优化研究

管馨, 陈涛, 高赐威

2022, 44(2):  35-41.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.006

摘要 ( 160 )   HTML ( 1 )   PDF (1302KB) ( 239 )  

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可再生能源随着电力工业的迅速发展逐渐大规模接入电网,形成新型电力系统和能源互联网。但由于火电机组的高污染特性,所以在一定程度上激发了可再生能源在新型发电组合中占有的高比例。风电在减少污染和改善系统经济性的同时,也存在较大随机性、间歇性等一系列现实运行场景中存在的问题。由于风电出力的不确定性以及储能系统的高成本限制了其大规模应用,对风电参与电力市场策略及风储系统的运行优化进行了分析研究。首先介绍了发展背景,分析了课题具有的重要现实意义。随后介绍了风储联合系统的结构原理及研究现状,分析了风电参与电力市场的策略和风险因素。再以风储联合系统的总收益最大为目标,以风电出力波动和市场电价波动为考虑因素,建立需求侧储能运行优化的目标模型。最后建立风储联合优化数学模型,确定其运行优化策略。

楼宇型综合能源服务系统智能优化运行研究

张爱平, 赵利兴, 刘静

2022, 44(2):  42-48.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.007

摘要 ( 241 )   HTML ( 5 )   PDF (1323KB) ( 295 )  

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随着“双碳”目标的推进落实,综合能源项目加速推广。针对楼宇型综合能源服务系统耦合性强、边界约束条件多、用户负荷变化大、运行方式复杂等特点,提出了一种智能优化运行控制算法模型。通过采集源、网、负荷侧数据,考虑天气的影响,建立负荷预测模型;根据运行边界条件,确立多目标优化函数,在各种能源需求、能源价格的约束下,基于混合粒子群算法实现综合能源服务系统智能优化运行。以某科技园区楼宇型综合能源服务系统为例,采用智能优化运行方案后,能源综合效率提升了6.51百分点,自耗电减少了2.24%,有效提高了系统运行的经济性。

负荷调控市场机制

面向零售侧的点对点交易体系：概念、国际经验与相关启示

尚楠, 黄国日

2022, 44(2):  49-59.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.008

摘要 ( 155 )   HTML ( 2 )   PDF (1133KB) ( 214 )  

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在落实“双碳”目标,构建以新能源为主体的新型电力系统下,供需双侧预计将面临深刻变化。一方面,风电、光伏等新能源大规模接入,新能源开发呈现集中式与分布式并举的局面;另一方面,分布式产消者不断涌现,推动全新的市场交易需求与商业模式出现。为适应新能源高效消纳、挖掘分布式电源价值、充分激发供需双方交易积极性,面向零售侧的点对点直接交易模式应运而生。提出一种面向零售侧的点对点交易体系,阐述了其概念与特征,与传统批发市场及虚拟电厂的联系与区别。通过对比分析国外面向零售侧的点对点交易的具体实践,总结了当下推进点对点交易的若干关键瓶颈问题,并从我国目前电力体制改革现状出发提出相关建议。

虚拟电厂的优化调度技术与市场机制设计综述

张凯杰, 丁国锋, 闻铭, 惠红勋, 丁一, 贺民, 褚杰锋, 谢康, 俞楚天, 张利军

2022, 44(2):  60-72.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.009

摘要 ( 296 )   HTML ( 9 )   PDF (1380KB) ( 415 )  

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为应对环境污染的持续加剧和化石燃料的日益短缺,推进落实“双碳”目标,风电、光伏等可再生能源在电网中的接入比例不断提高。然而,可再生能源发电具有间歇性和波动性,且接入位置分散,增加了电力系统安全稳定运行的难度。虚拟电厂的提出为解决可再生能源问题提供了新思路,阐述了虚拟电厂（VPP）的概念与实现架构,并从综合能源、电动汽车、可再生能源3个角度分析了VPP参与系统运行优化调度的关键技术,分别实现与电、热、气等综合能源的交互并降低系统运行成本,缓解电动汽车无序充放电对电网产生的负面影响,平抑可再生能源的间歇性和波动性出力。此外阐述了市场环境下VPP基于博弈论等方法的市场策略,并梳理了VPP典型工程应用,为我国VPP的建设与发展提供借鉴。

电力现货市场背景下的水电出力优化与光伏发电消纳

王一铮, 胡嘉骅, 唐琦雯, 赵一琰, 沈琪

2022, 44(2):  73-79.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.010

摘要 ( 203 )   HTML ( 2 )   PDF (1238KB) ( 280 )  

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在“双碳”目标实现、新型电力系统建设和电力现货市场建设中,水电发挥着重要的灵活调节作用的同时,面临着发电收益下降的风险。水电机组可以通过出力优化来提升自身的市场化发电收益,同时为光伏等新能源提供更多消纳空间。基于浙江电力现货市场,针对水电机组出力优化和光伏发电消纳进行研究。对现货市场背景下的水电与光伏发电特点以及二者之间的关系进行分析。构建了水电机组出力的优化模型,在日发电量和日发电能力不变的前提下,优化水电日内发电策略,最大化水电机组的市场化发电收益。以浙江3次电力现货结算试运行为案例进行分析,并针对现货市场建设和新能源消纳提出建议。

黏性电力用户参与需求侧响应的行为决策建模与分析

吉斌, 孙绘, 昌力, 张丹丹

2022, 44(2):  80-88.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.011

摘要 ( 128 )   HTML ( 2 )   PDF (1161KB) ( 192 )  

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在推进落实“双碳”目标,构建新能源为主体的新型电力系统背景下,负荷侧电力用户的可调弹性负荷资源越来越受到重视。负荷用电具有随机性、趋利性及模仿其他电力负荷主体用电行为的主观性,很难高效、有序、公平地开展负荷侧市场运营。首先分析了电力用户黏性的影响因素并提出了黏性模型;然后对配网系统的黏性电力用户进行聚合建模,并提出了电力响应机制和效益评估模型;最后通过算例进行定量分析,验证了本文所设计的黏性电力用户电价刺激模型的正确性和效益优势,为负荷侧市场主体参与需求响应提供参考。