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考虑动态分区可靠性约束的新能源电力系统备用优化模型

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电力系统自动化 2024年

作者：陈鸿鑫惠恒宇包铭磊丁一徐立中郭超浙江大学电气工程学院国网浙江省电力有限公司浙江大学城市学院

随着大规模新能源持续接入，从系统层面配置备用的传统调度方法可能因线路阻塞而导致不同地区备用无法共享，需从区域层面优化备用。然而，现有的分区备用优化模型多采用确定性的方法，难以有效反映新能源波动、机组故障和线路断线等多... 详细信息

随着大规模新能源持续接入，从系统层面配置备用的传统调度方法可能因线路阻塞而导致不同地区备用无法共享，需从区域层面优化备用。然而，现有的分区备用优化模型多采用确定性的方法，难以有效反映新能源波动、机组故障和线路断线等多重不确定因素影响下不同地区的备用需求。为此，综合考虑新能源波动等多重不确定因素，建立了考虑分区可靠性约束的分区备用优化模型，实现备用的精细化管理。首先，通过蒙特卡洛模拟方法构建海量不确定场景，评估各场景下线路阻塞风险。然后，以阻塞风险加权的发电机输出功率转移分布因子作为分区依据，通过低秩双随机矩阵分解对节点进行聚类，实现电网的动态分区。在此基础上，构建考虑多重不确定因素的分区可靠性约束，提出内嵌分区可靠性约束的分区备用优化模型。采用IEEE 118节点测试系统与中国某省级电网算例的仿真结果表明，所提模型能有效降低备用的传输阻塞风险，保证备用配置的有效性与充裕性，提高分区供电可靠性。

关键词：新能源电力系统备用优化可靠性动态分区传输阻塞

支撑电力能源清洁高效转型的用能权交易研究与展望

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电力系统自动化 2022年第24期46卷 1-15页

作者：陈星莺孙晓聪丁一包铭磊郭超余昆沈俊河海大学能源与电气学院江苏省南京市210098 浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 浙江大学能源工程学院浙江省杭州市310027 中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室北京市100190

在“碳达峰·碳中和”的战略目标驱动下,用能权作为以综合能源消费量为标的的市场化交易产品,可有效提升用能效率。当前,用能权交易在电力行业尚处于初级阶段,考虑到日益提高的电能消费比例、偏低的用电效率,在电力行业进一步推进用能... 详细信息

在“碳达峰·碳中和”的战略目标驱动下,用能权作为以综合能源消费量为标的的市场化交易产品,可有效提升用能效率。当前,用能权交易在电力行业尚处于初级阶段,考虑到日益提高的电能消费比例、偏低的用电效率,在电力行业进一步推进用能权交易对实现用能清洁高效转型具有重要意义。从电力视角总结了推进用能权交易面临的挑战及关键问题,并提出了相应的建议与展望。简要介绍了用能权的概念,系统梳理了中国试点省份的用能权交易机制,总结了用能权的模型,并指出了在电力行业推进用能权交易的意义。从分配、交易、清缴3个环节剖析了当前形势下在电力行业推进用能权交易面临的挑战及亟待研究的关键问题。在此基础上,提出了用能权交易的相关建议及研究展望,以期为在电力行业推进用能权交易提供借鉴。

关键词：用能权清洁高效转型能耗双控能源当量配额分配多市场协同

电–气耦合视角下德州大停电事故分析及对我国新型电力系统发展启示

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中国电机工程学报 2022年第21期42卷 7764-7774页

作者：侯验秋丁一包铭磊梁梓杨宋永华郭超浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 澳门大学智慧城市物联网国家重点实验室中国澳门特别行政区氹仔999078

作为发电效率高、灵活性强的调节电源,燃气机组的大力发展能更好地促进新能源消纳,对我国新型电力系统建设具有重要意义。在此背景下,天然气与电力间的耦合将日益紧密,将给电力系统引入新的风险因素,即故障跨能源系统传播。2021年2月美... 详细信息

作为发电效率高、灵活性强的调节电源,燃气机组的大力发展能更好地促进新能源消纳,对我国新型电力系统建设具有重要意义。在此背景下,天然气与电力间的耦合将日益紧密,将给电力系统引入新的风险因素,即故障跨能源系统传播。2021年2月美国德克萨斯州发生的大停电事故,其主要原因在于极寒天气引起气源冻结,导致天然气机组供气不足从而造成停运。因此,该文从电–气耦合的角度对德州大停电原因进行剖析,提炼电-气耦合下电力系统的发展建议,以期对我国双碳背景下新型电力系统的建设提供借鉴。该文首先介绍德州电力与天然气系统耦合的概况。其次,在对德州大停电事故进行回顾的基础上,重点分析天然气系统故障对此次大停电事故造成的多重影响。最后结合针对我国“30·60双碳”目标和新型电力系统建设的背景,阐述我国燃气发电的发展前景,并且针对此次德州大停电事故所暴露出的系统性问题,提出我国新型电力系统安全低碳发展的若干建议。

关键词：德州大停电极端天气燃气发电新型电力系统

考虑电、气备用协同配置的故障传播影响抑制策略

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电力系统自动化 2022年第5期46卷 40-50页

作者：包铭磊王可欣丁一梁梓杨俞瑞茂惠恒宇浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 国网山东省电力公司经济技术研究院山东省济南市250000 济南经纬电力工程咨询有限公司山东省济南市250000

随着电网与气网间耦合程度的增强,天然气系统中的随机故障可能通过天然气机组传导至电力系统。为降低故障传播带来的不利影响,提出了面向可靠性提升的电-气耦合系统备用优化方法,实现电力与天然气备用的协同配置。首先,综合考虑产能与... 详细信息

随着电网与气网间耦合程度的增强,天然气系统中的随机故障可能通过天然气机组传导至电力系统。为降低故障传播带来的不利影响,提出了面向可靠性提升的电-气耦合系统备用优化方法,实现电力与天然气备用的协同配置。首先,综合考虑产能与传输元件故障及传播过程等因素,依次构建天然气与电力系统的可靠性约束,描述可靠性指标与电、气备用间的关联性。基于此,提出了考虑可靠性约束的电、气备用的协同配置模型,确定各时刻发电机组、气源和储能装置提供的备用量。为提高求解效率,采用分段线性化技术与大M法相结合的方法将所构建模型转化为混合整数线性模型求解。算例结果表明,合理安排天然气备用可有效降低气-电故障传播给系统可靠性带来的不利影响。

关键词：概率可靠性约束电-气耦合系统故障传播备用优化

市场环境下考虑多元不确定性的热电联合虚拟电厂竞标策略

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电网技术 2022年第9期46卷 3354-3364页

作者：徐康轩郭超包铭磊丁一桑茂盛宋永华侯验秋浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 智慧城市物联网国家重点实验室(澳门大学) 中国澳门特别行政区氹仔999078

“双碳”背景下,热电联合虚拟电厂将热电联产机组、储能设施等聚合为可控集合体以促进新能源消纳,具有广阔的发展空间。电力市场环境下,热电联合虚拟电厂的竞标策略决定了其在市场中的购售电量,对其收益具有重要影响。然而,电价和分布... 详细信息

“双碳”背景下,热电联合虚拟电厂将热电联产机组、储能设施等聚合为可控集合体以促进新能源消纳,具有广阔的发展空间。电力市场环境下,热电联合虚拟电厂的竞标策略决定了其在市场中的购售电量,对其收益具有重要影响。然而,电价和分布式新能源出力等多元不确定性的存在,给热电联合虚拟电厂竞标策略的制定带来困难。为此,提出了市场环境下考虑多元不确定性的热电联合虚拟电厂竞标策略。考虑电价与虚拟电厂内部风光的不确定性,建立热电联合虚拟电厂参与电力市场的竞标模型。利用蒙特卡洛法和后向场景缩减法,构建刻画电价不确定性的典型场景。基于此,结合随机优化方法与基于Wasserstein距离的分布鲁棒方法,将热电联合虚拟电厂竞标模型转换为分布鲁棒随机优化模型,并利用对偶转换和数据驱动方法将该模型转换为单层模型,以利于求解。最后,通过IEEE 30节点系统验证所提方法的有效性。

关键词：热电联合虚拟电厂竞标模型不确定性分布鲁棒优化随机优化

考虑多能负荷互补弹性的电–气耦合市场优化出清模型

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中国电机工程学报 2023年第11期43卷 4295-4306页

作者：梁梓杨包铭磊丁一宋永华侯验秋冯华浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 智慧城市物联网国家重点实验室(澳门大学) 中国澳门特别行政区氹仔999078 国网浙江省电力有限公司浙江省杭州市310063

电–气耦合市场背景下,具有多能替代特点的负荷主动参与市场并调整自身的购能计划,在提升自身经济效益的同时,还可提高市场运行效率。然而,当前对于多能负荷参与市场出清方式及对其购能计划与能价间的联系的建模研究较少。为此,该文在... 详细信息

电–气耦合市场背景下,具有多能替代特点的负荷主动参与市场并调整自身的购能计划,在提升自身经济效益的同时,还可提高市场运行效率。然而,当前对于多能负荷参与市场出清方式及对其购能计划与能价间的联系的建模研究较少。为此,该文在对负荷多能替代特性建模的基础上,构建了可表征能价与购能量间关联度的互补弹性曲线,以有效刻画不同价格下的购能需求变化,并使负荷侧可通过提交量–价曲线的形式直接参与到市场出清中。在此基础上,建立考虑多能负荷互补弹性的电–气耦合市场优化出清模型,使得多能负荷的购能意愿及用能替代特点被充分考虑。最后,算例表明所提模型在有效降低用户购能价格同时,能够缓解系统网络阻塞情况、降低系统运行成本并提高市场的社会福利。

关键词：电–气耦合市场多能负荷多能替代互补弹性

考虑性能热衰减和热失控传播的大规模电池储能系统可靠性建模与评估

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中国电机工程学报 2023年第6期43卷 2202-2211页

作者：李思颖叶承晋丁一包铭磊尹逊虎高强浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 国网浙江省电力有限公司浙江省杭州市310007

功率、能量密度相对均衡的大规模电池储能在新型电力系统中具有广阔应用前景。然而,电池储能的可靠运行与工作环境温度强相关。一方面,异常温度加快电池容量衰减;另一方面,热失控现象极易导致系统严重故障,但现有关于电池储能系统可靠... 详细信息

功率、能量密度相对均衡的大规模电池储能在新型电力系统中具有广阔应用前景。然而,电池储能的可靠运行与工作环境温度强相关。一方面,异常温度加快电池容量衰减;另一方面,热失控现象极易导致系统严重故障,但现有关于电池储能系统可靠性的研究未有效考虑热效应及其传播的影响。针对此问题,该文提出计及性能热衰减和热失控传播的大规模电池储能系统可靠性分析方法。首先,构建考虑拓扑结构的电池储能系统模糊多状态模型,在故障数据相对缺乏的条件下科学描述电池正常、衰减、完全故障等性能水平和对应概率;结合电池循环寿命模型以及性能分布均值与温度的随变关系,量化不同环境温度下,电池在各时刻的性能衰减程度。然后,从电池组内热量传递角度,建立电池储能系统热失控传播模型,以预测不同电池达到热失控临界温度的时序。在此基础上,构建电池储能系统可靠性评估指标和流程。最后,结合测试系统验证所提模型和方法的有效性,说明单个电池高温下的性能突变对整个储能系统的性能有明显影响。

关键词：电池储能系统可靠性建模模糊集理论多状态系统热失控传播

两级电力市场环境下计及风险的省间交易商最优购电模型

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电网技术 2019年第8期43卷 2726-2733页

作者：郭立邦丁一包铭磊曾丹浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 中国电力科学研究院有限公司江苏省南京市210037

为进一步推动电力市场建设,促进电力资源大范围优化配置,我国正逐步建成包含省间与省内电力交易的两级电力市场。在两级电力市场建设初期,省级电力公司作为省间交易商代理省内用户参与省间电力交易。同时,省级电力交易中心组织省内电力... 详细信息

为进一步推动电力市场建设,促进电力资源大范围优化配置,我国正逐步建成包含省间与省内电力交易的两级电力市场。在两级电力市场建设初期,省级电力公司作为省间交易商代理省内用户参与省间电力交易。同时,省级电力交易中心组织省内电力交易满足省内用户的电力需求。为充分利用省内外的电力资源,省间交易商应综合决策其所在省在省间电力交易的购电需求。为此,提出了一种双层非线性优化模型,将省内电力市场和省间电力交易的出清分别作为模型的上下层问题。同时,考虑到新能源与负荷的不确定性带来的市场风险,运用CVaR(conditionalvalue-at-risk)方法,将上层问题转化为计及风险的多目标优化问题。再利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件和对偶理论,将上述非线性双层问题转化为线性单层问题。最后,为验证该模型的有效性,引入我国某省省间交易商作为案例进行仿真分析。

关键词：省间交易商电力市场 CVaR方法双层优化

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北欧电力市场评述及对我国的经验借鉴

中国电机工程学报 2017年第17期37卷 4881-4892页

作者：包铭磊丁一邵常政宋永华浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

新电改下,中国电力市场建设应在结合自身国情的基础上,充分吸收国外先进的经验,找到一条具有中国特色的市场建设道路。北欧作为首个跨国的区域市场,在市场机制设计、智能电网建设、可再生能源消纳等方面均取得诸多成就,能为我国市场建... 详细信息

新电改下,中国电力市场建设应在结合自身国情的基础上,充分吸收国外先进的经验,找到一条具有中国特色的市场建设道路。北欧作为首个跨国的区域市场,在市场机制设计、智能电网建设、可再生能源消纳等方面均取得诸多成就,能为我国市场建设提供参考。该文首先介绍了北欧地区的电力概况和电力市场交易模式,阐述了北欧市场的形成驱动力、历史沿革、组织架构和市场交易机制。并对北欧电力市场建设中遇到一些关键问题进行剖析讨论,包括:阻塞管理、市场力抑制、风电消纳和发展方向等。接着,该文将世界上两种主流的市场模式——北欧与美国电力市场进行全面对比分析,提炼总结两者在市场建设方面的侧重点和设计理念。最后,结合我国资源禀赋、网络阻塞和负荷分布等现状提出我国电力市场建设的若干建议。

关键词：北欧电力市场市场机制阻塞管理风电消纳经验借鉴