2023年 第45卷 第1期    刊出日期：2023-01-25

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观点综述

面向低碳经济运行的新型电力系统态势感知技术综述

葛磊蛟, 崔庆雪, 李明玮, 刘自发, 夏明超

2023, 45(1):  1-13.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.01.001

摘要 ( 201 )   HTML ( 13 )   PDF (1821KB) ( 262 )  

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构建以新能源为主体的新型电力系统，既是我国电力系统转型升级的重要方向，也是实现碳达峰、碳中和目标的关键途径。如何充分应用态势感知技术适应多样化、差异化的不同场景，成为保障新型电力系统可靠、安全、优质、低碳和经济运行的关键突破点。立足于新型电力系统的典型特征，首先，从电源侧、电网侧、负荷侧、储能侧4个方面对新型电力系统的关键特征和主要问题进行了分析；然后，从低碳经济运行的视角，深入浅出阐述了新型电力系统态势感知技术在态势觉察、态势理解和态势预测3个阶段中各自主要的关键技术；最后，从低碳经济运行的特点出发，阐述了面向新型电力系统的态势感知关键技术和未来发展趋势，以期为后续新型电力系统的建设、运行等提供一定的借鉴。

电力系统规划

基于Markov链的园区随机功率多场景预测模型

魏妍萍, 王军, 李南帆, 师长立

2023, 45(1):  14-22.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.01.002

摘要 ( 104 )   HTML ( 7 )   PDF (1577KB) ( 153 )  

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为了促进园区分布式能源的消纳，针对园区随机功率的预测问题提出了一种基于马尔科夫（Markov）链的随机功率多场景预测模型。首先，针对园区新能源及负荷的随机特征，分别采用差分自回归移动平均（ARIMA）模型及Markov链对其建模；其次，针对园区负荷随生产、季节等因素周期性波动的特点，采用后验信息自适应调整Markov概率矩阵以提高其预测精度；然后，为了提高预测时域内多步预测的精度，考虑多步预测场景及其概率提出了一种基于场景树的多场景预测模型，以便更有效地利用Markov概率矩阵；最后，由园区历史功率数据进行了算例分析。结果表明，相比未调整的Markov模型，当自适应调整时间为7 d时，负荷功率的预测误差最低，为0.034 5（标幺值）。相比于常用的极大似然估计法，所提多场景预测模型误差的加权平均值更低。

针对气象敏感型综合能源负荷的收敛交叉映射因果关系分析

金立, 张力, 任炬光, 唐杨, 唐侨, 刘小兵

2023, 45(1):  23-30.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.01.003

摘要 ( 109 )   HTML ( 2 )   PDF (1436KB) ( 137 )  

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气象敏感型综合能源负荷是随气候条件变化而波动明显的电、冷、热等多元负荷，具有较强的随机性、不确定性与耦合转化关系，现有的负荷特性分析方法难以精准量化评估气象因素对其的影响。选取实际的综合能源系统为分析对象，基于负荷特性分析，建立了包含多种单一和综合气象因素的关联指标体系，通过基于滑窗法的强关联时段提取、基于收敛交叉映射方法的因果关系强度及敏感度计算构建了因果关系模型与分析流程，结合算例仿真对所提模型进行了验证。结果表明，所提方法能够准确衡量气象因素对多元负荷的影响，可为后续开展能源系统规划与负荷预测研究提供参考。

基于BiLSTM网络与误差修正的超短期负荷预测

高明, 郝妍

2023, 45(1):  31-40.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.01.004

摘要 ( 123 )   HTML ( 3 )   PDF (1718KB) ( 121 )  

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电力负荷预测对于电力系统电量供需平衡、经济运行具有重要意义，电力负荷具有随机性、波动性等不确定性特征且易受天气因素影响，负荷准确预测存在技术挑战。提出了一种基于双向长短期记忆（BiLSTM）神经网络与误差修正的超短期负荷预测模型，采用最大信息系数描述各影响因素与负荷的关系，并进一步对输入特征进行筛选；考虑负荷变量数值序列的时序性，利用BiLSTM网络建立负荷预测模型，针对预测结果误差，采用自适应噪声的完备集合经验模态分解（CEEMDAN）算法将误差结果序列分解为若干分量，每个误差分量分别再建立BiLSTM预测模型。以我国北方某地区配电网实际负荷数据为算例，采用不同神经网络模型进行对比测试，结果表明该模型具有更高的准确度。

基于TL-LSTM的新能源功率短期预测

郑真, 朱峰, 马小丽, 田书欣, 姜皓喆

2023, 45(1):  41-48.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.01.005

摘要 ( 165 )   HTML ( 4 )   PDF (4084KB) ( 198 )  

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新能源功率预测是实现主动配电网运行态势精确感知的关键。针对新能源功率的不确定性和波动性，提出了一种融合迁移学习（TL）和长短期记忆神经网络（LSTM）的新能源功率组合预测方法。引入k-shape聚类算法对不同区域新能源提供的时序数据进行聚类，同时利用各个聚类生成若干预训练模型；结合形态距离指标，选择与目标序列最接近的聚类作为辅助数据簇以准备迁移学习；借助辅助数据簇所对应的预训练模型来完成TL-LSTM模型的训练，且在所有模型的训练过程中利用差值化处理方法避免预测结果出现“滞后”现象。以我国某实际风电场和光伏电站为典型算例，验证所提预测方法的有效性。结果表明，该方法提升了新能源功率短期预测的精度，并能够在小样本环境下进行新能源功率的预测，有较高地泛用性。

基于改进粒子群算法的分布式光伏及储能系统优化配置

胡祖源, 靳现林, 谭雅之, 樊静宜

2023, 45(1):  49-57.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.01.006

摘要 ( 123 )   HTML ( 5 )   PDF (1049KB) ( 138 )  

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“碳达峰、碳中和”目标的提出要求进一步推进分布式电源接入配电网，针对分布式光伏并网引起的不确定性问题，研究了分布式光伏及储能的优化配置，采用系统聚类筛选光伏的典型出力场景用于储能规划，综合考虑场景的经济效益、负荷的波动及削峰填谷率等，建立光伏及储能优化配置的混合整型非线性规划模型。采用自适应粒子群算法进行求解，分析不同负荷、不同电价时段对储能容量配置及系统运行的影响。算例结果表明，引入储能系统后可有效平抑光伏出力的不确定性，优化负荷曲线，同时提高系统的整体运行性能，验证了模型的可行性与求解方法的有效性。

电力系统运行

电化学储能参与电网安全稳定控制的研究综述

赵鑫, 钱本华, 王睿, 柳虎, 翟硕, 赵梓亦

2023, 45(1):  58-66.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.01.007

摘要 ( 181 )   HTML ( 8 )   PDF (910KB) ( 243 )  

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为促进能源转型、优化能源结构，我国可再生能源在电力系统中的占比不断增加。但新能源机组发电具有随机性、波动性，其并网会给电网的安全稳定运行带来负面影响。电化学储能技术具有快速响应、灵活调节系统功率的特性，为电力系统的安全稳定运行提供了保障。介绍了储能技术的类型以及目前已落地的电化学储能工程项目；分别从频率稳定、静态电压稳定以及暂态电压稳定3个方面阐述了储能在电力系统稳定控制中的作用；对电动汽车换电站以及电动汽车参与电力系统调节进行了展望。储能将成为电力系统的关键组成部分。

含风光接入的微电网可靠性影响分析

翁志鹏, 周京华, 李津, 詹政东

2023, 45(1):  67-74.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.01.008

摘要 ( 98 )   HTML ( 3 )   PDF (1727KB) ( 140 )  

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提高风光接入率有利于“碳达峰”“碳中和”目标的实现，但风电、光电的随机性会影响微电网可靠运行。通过可靠性分析环节可为风光友好接入微电网提供评估依据。建立了含随机性的风光输出功率模型，引入概率、频率及持续时间等指标分析了微电网的可靠性，研究了光伏模型中光伏输出功率的Beta分布参数（α和β）、风速和风光渗透率对系统可靠性的影响。结果表明，α和β可以影响光伏输出功率，进而影响系统可靠性水平；风速也是影响可靠性的因素之一，在避免因风速过大损坏风电机组的前提下，选择风力资源丰富区域开展风电接入有利于系统可靠性；当α=2.00，β=0.80时，在一定风光渗透率下，提高光伏发电所占比例可改善概率性指标和用户平均停电持续时间指标，但系统平均停电频率会持续增加。

社区级虚拟电厂态势感知系统应用与实践

宋振辉, 马丛淦, 王钊

2023, 45(1):  75-81.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.01.009

摘要 ( 98 )   HTML ( 3 )   PDF (956KB) ( 242 )  

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态势感知技术是状态可观测性提升与系统稳定运行的重要保障，为了进一步融入电力市场调节，需要社区级虚拟电厂系统整体呈现良好的外部特性，为此，通过高效而及时的手段来实现对突发事件的智能快速响应显得尤为必要。对于社区级虚拟电厂系统而言，最重要的是实时感知系统的建立，即态势觉察技术。介绍了某社区级典型综合能源系统态势感知系统的总体架构和建设情况，园区综合能源试点示范成果展示可为建筑能效提升、虚拟电厂技术研究提供借鉴。

居民小区电动汽车有序充电策略研究

董伟杰, 崔全胜, 郝澜欣, 王义龙, 刘国琳

2023, 45(1):  82-87.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.01.010

摘要 ( 100 )   HTML ( 2 )   PDF (1038KB) ( 270 )  

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针对电动汽车在居民小区无序充电对电网系统产生严重隐患及充电间时过长问题，提出一种采用延迟充电的电动汽车有序充电控制策略，并在分析国内外电动汽车有序充电的研究现状后，设计了居民小区电动汽车有序充电策略的总体框架。该策略采用延迟充电对电动汽车进行有序充电控制，通过计算电动汽车的充电优先级来确定用户开始充电的时间以保证离开时电动汽车的荷电状态，最大程度达到用户期望荷电状态。通过算例仿真分析，证明提出的延迟充电策略可在满足用户对电动汽车充电量期望的同时达到削峰填谷的作用。