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电力系统智能计算的关键技术及应用展望

发电技术 2025年

作者：张俊蒲天骄高文忠刘友波裴玮许沛东高天露白昱阳武汉大学电气与自动化学院中国电力科学研究院有限公司四川大学电气工程学院中国科学院电工研究所

【目的】随着我国“双碳”目标所驱动的新型电力系统的建设和应用，以高比例可再生能源和高电力电子化等为特征的电力系统展现出前所未有的复杂动态特性，给电力系统安全稳定运行提出新的挑战。电力系统智能计算利用新一代人工智能技术... 详细信息

【目的】随着我国“双碳”目标所驱动的新型电力系统的建设和应用，以高比例可再生能源和高电力电子化等为特征的电力系统展现出前所未有的复杂动态特性，给电力系统安全稳定运行提出新的挑战。电力系统智能计算利用新一代人工智能技术，尤其是大模型技术、预训练技术等，实现了物理模型、数据驱动模型、知识模型的融合，形成了一种新型的电力系统计算分析方法。因此综述和展望电力系统智能计算方法和技术在新型电力系统分析、优化、运行、调度、控制等方面的应用。【方法】首先，阐述了电力系统智能计算的概念和关键技术；然后，以电力系统时序预测、安全域优化、多能微网协同优化等关键领域的智能化处理为例阐述了其技术路线；最后，展望了其应用前景。【结论】所提出的智能化算法在多个评估指标上优于传统方法，显著提高了电力系统的预测精度和控制效率，验证了智能计算在电力系统计算分析中的应用潜力，为新型电力系统提供了一种有效的智能化技术路线，对于电力系统的智能化发展具有重要意义。

关键词：智能计算新型电力系统大模型人工智能电网运行控制优化调控智能评估关键技术

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电力系统复杂事件的交叠空间及其提取

电网技术 2012年第4期36卷 94-101页

作者：胥威汀刘俊勇张凤刘友波李勇四川大学电气信息学院四川省成都市610065

电网实际运行中,可观测的系统状态量与发生的复杂事件并不完全对应,用属性集合描述高维复杂事件往往存在不可判区域,有必要将该区域视为诸多不确定性问题的关键研究范围。为此,针对电力系统复杂事件与相关特征属性的不确定性关系,提出... 详细信息

电网实际运行中,可观测的系统状态量与发生的复杂事件并不完全对应,用属性集合描述高维复杂事件往往存在不可判区域,有必要将该区域视为诸多不确定性问题的关键研究范围。为此,针对电力系统复杂事件与相关特征属性的不确定性关系,提出电力系统复杂事件的交叠空间概念。通过数学论证和应用举例论证了其合理性,并提供了极值交叠、分布区间截断和空间聚类3种交叠空间的提取方法。算例结果验证了该算法的有效性。

关键词：电力系统复杂事件分布特性不确定关系交叠空间

考虑静态能量分布的电力系统复杂网络特性研究

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四川大学学报（工程科学版） 2011年第5期43卷 179-184页

作者：刘友波刘俊勇李俊刘利民四川大学电气信息学院四川成都610065 四川省智能电网重点实验室四川成都610065

电力系统具有强非线性和时变性,电网结构在状态过渡中是否具有某种关键特性值得深入研究。在复杂网络研究基础上,结合静态能量函数理论,将支路静态势能作为边权引入电力系统复杂网络建模中,明确计入能量信息的网络参数物理意义。大量仿... 详细信息

电力系统具有强非线性和时变性,电网结构在状态过渡中是否具有某种关键特性值得深入研究。在复杂网络研究基础上,结合静态能量函数理论,将支路静态势能作为边权引入电力系统复杂网络建模中,明确计入能量信息的网络参数物理意义。大量仿真表明,与结构拓扑特征相似,电力系统过渡状态亦在一定程度上具有如标度与小世界等典型的复杂网络特性,其支路势能分布存在指数型与幂律型统计特征,说明在电网状态转化过程中,某些线路或局部元件起到了比其他元件重要得多的作用。这一现象的发现将为研究电力系统不同稳定运行点过渡过程中,能量分布视角下的复杂电网动态演化过程提供新的思路。

关键词：复杂网络元件信息标度特性小世界静态能量函数

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大用户电力需求品质的多维评判方法

电网技术 2011年第7期35卷 167-174页

作者：刘俊勇吴薇赵岩李磊刘友波胥威汀四川大学电气信息学院四川省成都市610065 上海市电力公司上海市浦东区200122

为全面衡量大用户直接交易的效果,提出电力需求品质的新理念及其评判方法。在研究电力需求品质内涵、确定品质评判分析维度后,基于电网状态阐述品质因子的属性。考虑负荷特性与经济指标,从偏差电量、偏差时段、曲线形态3方面建立了电力... 详细信息

为全面衡量大用户直接交易的效果,提出电力需求品质的新理念及其评判方法。在研究电力需求品质内涵、确定品质评判分析维度后,基于电网状态阐述品质因子的属性。考虑负荷特性与经济指标,从偏差电量、偏差时段、曲线形态3方面建立了电力交易品质因子的多维评判标准,建立了品质评价指标集及交易效果评估模型,并对频率影响因子、可靠性责任电价等参数进行了计算。采集某电网交易数据进行仿真,算例结果表明该评价体系能全面、深入地评价电力交易效果。

关键词：大用户直接交易需求品质指标体系多维评判

德国城市能源系统碳中和发展综述:现状、挑战及创新

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电力系统自动化 2022年第17期46卷 167-175页

作者：刘隽琦赵琳廖宇刘友波德国华人新能源协会法兰克福60311德国四川大学电气工程学院四川省成都市610065

德国的能源转型与碳中和发展,从系统规划,到技术和商业模式创新,再到市场化推广和安全有效的系统化运行,具有技术扎实、转化率高、多方共赢和可持续模式的特点。文中从实际验证和可持续模式构建及推广角度出发,针对政策环境、创新技术... 详细信息

德国的能源转型与碳中和发展,从系统规划,到技术和商业模式创新,再到市场化推广和安全有效的系统化运行,具有技术扎实、转化率高、多方共赢和可持续模式的特点。文中从实际验证和可持续模式构建及推广角度出发,针对政策环境、创新技术应用和新型市场商业模式3个维度,对德国城市能源体系中的电力系统、供热系统、建筑能源、交通能源等主要组成领域的发展过程及现状和主要挑战进行深入分析,并总结了各领域关键技术和商业模式创新及落地实践。在此基础上,评估了德国碳中和战略中政策、技术和市场模式有效的匹配和互动,从而实现安全、高效可复制、可持续的多方共赢模式。

关键词：碳达峰碳中和城市能源系统综合能源系统能源互联网多能互补虚拟电厂

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基于深度学习的微网需求响应特性封装与配电网优化运行

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电力系统自动化 2021年第10期45卷 157-165页

作者：李彦君裴玮肖浩刘友波四川大学电气工程学院四川省成都市610065 中国科学院电工研究所北京市100190

微网作为新型需求响应资源,并网规模日益增加,但由于微网内部资源组合的不确定性以及源荷随机出力波动性,其参与电网运行的需求响应特性也呈现较大不明朗特征,极大地增加了配电网运行风险。为此,提出一种基于深度学习的微网需求响应特... 详细信息

微网作为新型需求响应资源,并网规模日益增加,但由于微网内部资源组合的不确定性以及源荷随机出力波动性,其参与电网运行的需求响应特性也呈现较大不明朗特征,极大地增加了配电网运行风险。为此,提出一种基于深度学习的微网需求响应特性封装与配电网优化运行新机制,采用数据驱动的方式对微网需求响应特性封装,避免对微网内部模型的解析,充分利用气象信息、价格数据建立微网长短期记忆(LSTM)多维时序需求响应封装模型,在此基础上构造配电网运行优化模型,并提出了基于改进的粒子群优化(IPSO)算法模型求解策略,以最大限度降低配电网电压越限风险与网络损耗。通过含微网群的33节点配电网系统算例进行分析,结果表明了所提微网需求响应封装模型的有效性以及IPSO算法的优越性。

关键词：微网(微电网)群配电网电压越限需求响应长短期记忆(LSTM)网络

考虑重构的含可再生能源配电网电压控制模型与算法

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电力系统自动化 2017年第18期41卷 32-39页

作者：廖秋萍吕林刘友波张逸熊军四川大学电气信息学院四川省成都市610065 国网福建省电力有限公司电力科学研究院福建省福州市350007 国网福建省电力有限公司厦门供电公司福建省厦门市361000

风电、光伏等分布式电源高渗透并入10kV中压配电网,将导致系统运行经济性与电压质量等问题,若不加以有效管控,则难以充分消纳可再生能源。为实现可再生能源接入下配电网电压安全的主动管控,提出兼顾配电网结构灵活性与电压调节资源能力... 详细信息

风电、光伏等分布式电源高渗透并入10kV中压配电网,将导致系统运行经济性与电压质量等问题,若不加以有效管控,则难以充分消纳可再生能源。为实现可再生能源接入下配电网电压安全的主动管控,提出兼顾配电网结构灵活性与电压调节资源能力的机会约束双层优化模型。模型上层以配电网动态重构为手段,确保长时间尺度内的经济运行原则;下层以馈线自动调压器控制策略为对象,实现局部支路电压水平优化。为提高算法效率,利用二阶锥法松弛潮流约束,并采用库恩—塔克(KKT)条件将模型等效转化为单层决策模型。算例结果表明,所提方法通过主动重构技术协调局部电压调节资源,可实现可再生能源接入下配电网的电压安全运行控制。

关键词：电压控制机会约束网络重构馈线自动调压器二阶锥

Nataf变换三点估计分布式发电网络的概率潮流分析

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电力系统自动化 2015年第12期39卷 62-68 120页

作者：刘利民刘俊勇刘友波四川大学电气信息学院四川省成都市610065 广东石油化工学院计算机与电子信息学院广东省茂名市525000

为提高三相不平衡发电系统概率潮流分析算法效率,在考虑发电机负载需求和注入功率不确定性基础上,提出一种使用概率分析和径向功率流的分析方法。首先,基于Nataf变换对三点估计算法进行改进,从而使算法能够处理不完整的多变量信息,并利... 详细信息

为提高三相不平衡发电系统概率潮流分析算法效率,在考虑发电机负载需求和注入功率不确定性基础上,提出一种使用概率分析和径向功率流的分析方法。首先,基于Nataf变换对三点估计算法进行改进,从而使算法能够处理不完整的多变量信息,并利用随机变量相关性提高输出变量估计的准确度。其次,对分布式发电网络模型进行研究,并结合Nataf变换三点估计算法实现了潮流分析;最后,通过在改进IEEE 57总线测试系统上,与蒙特卡洛模拟法进行对比验证,表明所提算法在51总线处的电压幅值累计分布函数,以及输出随机变量准确度指标上均要优于三点估计算法,说明了所提算法的有效性。

关键词： Nataf变换三点估计分布式发电网络概率潮流蒙特卡洛

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基于计算几何方法的电动汽车充电站规划

电力系统自动化 2012年第8期36卷 24-30页

作者：唐现刚刘俊勇刘友波冯瀚谢连方马玮四川大学电气信息学院四川省成都市610065 四川省电力公司四川省成都市610041

综合分析了影响电动汽车充电站规划的若干因素,建立了电动汽车充电站规划的最大收益模型。根据电动汽车充电特性和出行特征,计算电动汽车充电功率需求期望值,从而得出规划区充电站的容量需求。根据电动汽车的分布特点,通过调节加权伏罗... 详细信息

综合分析了影响电动汽车充电站规划的若干因素,建立了电动汽车充电站规划的最大收益模型。根据电动汽车充电特性和出行特征,计算电动汽车充电功率需求期望值,从而得出规划区充电站的容量需求。根据电动汽车的分布特点,通过调节加权伏罗诺伊图的权重,使得服务区域划分更合理,同时保持各充电站负载率的均衡。利用粒子群优化算法的全局寻优能力,结合加权伏罗诺伊图,对充电站进行选址定容和服务区域划分的优化规划。算例分别针对不同电动汽车数量和不同分布方式的情况进行计算,结果验证了所述模型和方法的有效性和可行性。

关键词：电动汽车充电站规划计算几何方法加权伏罗诺伊图粒子群优化