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基于网侧资源协调的自储能柔性互联配电系统日前-日内优化

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电工技术学报 2024年第3期39卷 758-773,923页

作者：李勇凌锋乔学博钟俊杰曹一家湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 南方电网科学研究院有限责任公司广州510663 华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

为优化储能型智能软开关(E-SOP)、传统网侧调控设备的运行策略,提升高渗透率光伏配电网运行水平,提出了基于网侧资源协调的自储能柔性互联配电系统日前-日内优化模型。首先,提出了“源网荷储”下多种网侧资源协调利用的多时间尺度优化... 详细信息

为优化储能型智能软开关(E-SOP)、传统网侧调控设备的运行策略,提升高渗透率光伏配电网运行水平,提出了基于网侧资源协调的自储能柔性互联配电系统日前-日内优化模型。首先,提出了“源网荷储”下多种网侧资源协调利用的多时间尺度优化控制架构;其次,在日前阶段构建计及有载调压变压器、无功补偿装置、联络开关、E-SOP和柔性负荷的长时间有功-无功联合优化模型,在日内阶段建立多目标滚动优化模型,并采用线性化方法将模型转换为混合整数线性规划模型;然后,基于KL散度构建源荷不确定性模糊集,给出日前两阶段分布鲁棒优化模型转化过程和基于列与约束生成算法的求解方法;最后,算例仿真验证所提方法的有效性。

关键词：储能型智能软开关柔性互联配电系统分布鲁棒优化滚动优化日前-日内优化

内嵌同步机支撑特性的含储能并网变流器电流型控制策略

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电力系统自动化 2024年

作者：韩宇乔学博李勇喻松涛曹一家湖南大学电气与信息工程学院南方电网科学研究院有限责任公司

光储并网变流器具有低惯量、弱阻尼、调压能力弱和功率频繁波动等特征，大规模接入会影响电力系统安全稳定运行。针对此类含储能并网变流器，提出了一种内嵌同步机支撑特性的电流型控制策略，以增强系统的惯性支撑能力。该策略模拟同步... 详细信息

光储并网变流器具有低惯量、弱阻尼、调压能力弱和功率频繁波动等特征，大规模接入会影响电力系统安全稳定运行。针对此类含储能并网变流器，提出了一种内嵌同步机支撑特性的电流型控制策略，以增强系统的惯性支撑能力。该策略模拟同步机的动力学行为，将并网变流器输出外特性控制成具有同步机控制特性的受控电流源，融合了基于虚拟同步机的构网型控制与基于锁相环的跟网型控制两者的优势，在惯性支撑、故障穿越、电网谐波、孤岛运行等方面具备显著综合优势，并且虚拟惯性支撑的实现无须对系统输出频率微分进行检测采样，避免了频率微分检测带来的噪声干扰。此外，针对交流侧惯性支撑能力与直流侧电压稳定难以调和的矛盾，设计了兼顾直流侧电压稳定与交流侧惯性支撑的模糊自适应比例-积分(PI)协调控制。最后，硬件在环实验结果验证了所提策略的可行性和有效性。

关键词：并网变流器惯性支撑虚拟同步机电流型控制直流侧电压控制

考虑风电谐波影响与出力随机性的电力系统无功优化方法

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第6期51卷 137-147页

作者：陈远扬谭益李勇曹一家湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

电容器组等无功补偿装置的优化调整不仅可以减小电力系统网损,还会对电力系统的谐波潮流与谐波网损产生影响.风电不仅存在出力不确定性,而且会产生谐波污染,影响谐波潮流与谐波网损.然而,传统无功优化方法没有同时考虑风电的谐波特性与... 详细信息

电容器组等无功补偿装置的优化调整不仅可以减小电力系统网损,还会对电力系统的谐波潮流与谐波网损产生影响.风电不仅存在出力不确定性,而且会产生谐波污染,影响谐波潮流与谐波网损.然而,传统无功优化方法没有同时考虑风电的谐波特性与出力不确定性对谐波潮流和谐波网损的影响,可能导致谐波超标问题,不利于电力系统降低网损.因此,本文首先构建计及风电谐波影响的电力系统无功随机优化模型.该模型通过场景法对风电出力随机性进行建模,目标函数同时考虑基波和谐波网损,约束条件包括基波和谐波潮流约束、电压谐波总畸变率约束等.然后,针对该谐波约束的无功随机优化模型,本文提出了融合驱动力可调粒子群算法和全连接型深度神经网络的高效求解方法 .最后,通过三个修改后的IEEE测试系统对所提模型与方法的有效性进行了验证.

关键词：无功功率电力系统潮流谐波分析风电

考虑条件风险价值的交直流系统两阶段分布鲁棒低碳经济优化调度

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高电压技术 2024年第1期50卷 157-168页

作者：曾子龙李培强李勇钟俊杰曹一家湖南大学电气与信息工程学院长沙410082

考虑到海上风电出力的随机性以及日益突出的生态环境问题,以含柔性直流输电技术(voltagesource converter high voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流系统为研究对象,提出了考虑条件风险价值(conditional valueatrisk,CVaR)的两阶... 详细信息

考虑到海上风电出力的随机性以及日益突出的生态环境问题,以含柔性直流输电技术(voltagesource converter high voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流系统为研究对象,提出了考虑条件风险价值(conditional valueatrisk,CVaR)的两阶段分布鲁棒低碳经济优化模型,构建了基于Kullback-Leibler(KL)散度的概率分布模糊集,同时利用条件风险价值量化了极端场景下的尾部风险,使得模型能够同时考虑概率分布不确定性以及处于最坏概率分布中极端场景下的尾部损失;此外,将阶梯型碳交易机制并入所提分布鲁棒模型中,通过合理利用柔性资源和储能装置,增强系统运行的灵活性,在兼顾运行风险的前提下,降低碳排放量的目标。再者,为了提高计算效率,在列和约束生成算法(column-and-constraint generation method,C&CG)和Multi-cut Benders分解算法的基础上提出了双循环分解算法。最后,在基于改进的IEEE RTS 79测试系统中验证了所提模型及算法的有效性。

关键词：低碳阶梯型碳交易条件风险价值分布鲁棒优化交直流系统列和约束生成算法

计及需求侧管理与碳排放的综合能源系统光-储设备优化配置方法

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电力自动化设备 2024年第7期44卷 189-197页

作者：张靖李勇曹一家林锦杰胡斯佳张志文湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

合理调整综合能源系统(IES)的配置结构能够有效提升其低碳经济运行水平,基于此,提出了一种计及需求侧管理与碳排放的IES光-储设备优化配置方法。基于IES典型拓扑及供能设备的工作机理,建立其冷-热-电-气能流模型;根据不同柔性负荷特点,... 详细信息

合理调整综合能源系统(IES)的配置结构能够有效提升其低碳经济运行水平,基于此,提出了一种计及需求侧管理与碳排放的IES光-储设备优化配置方法。基于IES典型拓扑及供能设备的工作机理,建立其冷-热-电-气能流模型;根据不同柔性负荷特点,从不同维度构建用能体验的评价指标,并提出一种考虑用户综合满意度的需求侧能量管理策略;在此基础上,为进一步提升系统的低碳性能,设计了一种计及全寿命周期碳排放的奖惩阶梯型碳交易机制;在同时考虑所提需求侧管理与碳交易机制的前提下,以设备全寿命周期内创造的总收益最大为优化目标,构建了从运行到规划层面的源-网-荷-储多环节协同的光-储设备优化配置模型及运行方案;基于某真实IES开展算例研究,结果验证了所提方法在避免设备冗余配置、减碳与提高经济运行水平方面的有效性。

关键词：综合能源系统光-储设备优化配置需求侧管理奖惩阶梯型碳交易机制低碳经济优化运行

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计及连锁故障传播路径的电力系统N-k多阶段双层优化及故障场景筛选模型

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中国电机工程学报 2024年

作者：蔡晔孙溶佐王炜宇曹一家长沙理工大学电网防灾减灾全国重点实验室

当前电力系统通过经典N-k安全分析直接筛选危害最大的k重预想事故场景，忽略了源发故障带来的故障动态传播过程，导致N-k安全分析结果偏保守。因此，本文重点刻画故障传播过程中系统拓扑规模与连接关系的变化，建立计及连锁故障传播路径... 详细信息

当前电力系统通过经典N-k安全分析直接筛选危害最大的k重预想事故场景，忽略了源发故障带来的故障动态传播过程，导致N-k安全分析结果偏保守。因此，本文重点刻画故障传播过程中系统拓扑规模与连接关系的变化，建立计及连锁故障传播路径的N-k多阶段双层优化及故障场景筛选模型；其中上层以负荷损失最大为目标，筛选k重源发故障及其故障传播路径，下层以负荷损失最小为目标，模拟调度中心调整发电机出力、负荷大小等抑制故障级联传播的过程。引入对偶变量将该双层模型转化为单层模型进行求解，然而，对偶变量的引入会产生非线性项，存在收敛速度慢的问题。所以，本文提出一种两阶段网络流算法，以得到对偶变量上下界从而消除引入的非线性项，同时缩小模型可行域，快速求解本文模型。仿真结果表明：本文所提方法能有效辨识高危N-k源发故障场景及多阶段故障传播路径且求解速度提升了12倍。

关键词：连锁故障网络流模型多阶段双层优化模型对偶理论

考虑抽水蓄能电站参与容量交易辅助服务的双层优化策略

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电网技术 2024年

作者：唐良蔡晔唐夏菲曹一家谭玉东国网湖南省电力有限公司经济技术研究院能源互联网供需运营湖南省重点实验室电网防灾减灾全国重点实验室(长沙理工大学)

抽水蓄能电站是重要的调峰调频的资源。目前抽水蓄能电站在运行中始终处于被动调度，其成本由两部制电价弥补，导致抽蓄参与辅助服务市场的积极性不高。新能源发展带来了强不确定性与间歇性，亟需加快确立抽水蓄能电站的独立市场主体地... 详细信息

抽水蓄能电站是重要的调峰调频的资源。目前抽水蓄能电站在运行中始终处于被动调度，其成本由两部制电价弥补，导致抽蓄参与辅助服务市场的积极性不高。新能源发展带来了强不确定性与间歇性，亟需加快确立抽水蓄能电站的独立市场主体地位，促进新能源的稳定消纳。本文设计了一种抽蓄作为独立主体同时参与辅助服务市场及日前市场的运行机制，建立了捆绑容量优化—日前调度双层优化模型，实现抽蓄、风光合作及与电网的友好互动。上层构建风险效用函数量化抽蓄收益期望底线与风光捆绑容量的函数关系，定义抽蓄与风光合作的理论判据，并建立讨价还价博弈模型进行双方收益的合理分配，以风光收益期望最大为目标进行捆绑容量优化；下层考虑多电源类型结构，以社会发电成本最小为目标，模拟日前市场抽蓄出力、工况、日前收益对容量交易的影响。最后，以某省2020年实际数据为例，用粒子群双层算法求解双层优化模型得到最优捆绑容量、收益分配方案，测算结果表明在有效降低风光出力偏差的同时，抽蓄、风光收益均能显著提高，充分发挥了灵活调节资源的调节作用。

关键词：联合运行抽水蓄能容量优化收益分配辅助服务

含直配式新能源的配电网接地故障协同处理与区域辨识

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中国电机工程学报 2024年

作者：李政洋曹一家陈春李妍莎李景禄赵龙长沙理工大学电网防灾减灾全国重点实验室长园深瑞继保自动化有限公司

直配式新能源电站接入配电网后，源网中性点接地方式间存在兼容性及内过电压防护问题，给配电系统安全运行和故障区域辨识带来新的挑战。为此，建立直配式新能源逆变装置并网模型，分析谐波对中性点接地装置的影响原因，揭示谐波过电压... 详细信息

直配式新能源电站接入配电网后，源网中性点接地方式间存在兼容性及内过电压防护问题，给配电系统安全运行和故障区域辨识带来新的挑战。为此，建立直配式新能源逆变装置并网模型，分析谐波对中性点接地装置的影响原因，揭示谐波过电压在中性点装备的发展机理。通过构建源网中性点零序回路模型，分析接地故障处理时的兼容性问题，探明了故障电弧重燃的原因。提出配电网单相接地故障协同处理方法，采用经验小波变换分解中性点位移电压和馈线及节点零序电流，得到故障处理过程中自由分量的衰减方向特征，感知接地故障的同时排除不对称干扰，实现高阻接地故障下的故障馈线以及故障区域准确辨识。系列仿真表明：该方法在故障过渡电阻小于等于5kΩ时，能够准确定位接地故障发生馈线和区域。在智能断路器广泛应用背景下，为单相接地故障的诊断辨识提供了新思路。

关键词：直配式新能源内过电压防护接地方式兼容性故障协同处理高阻接地故障辨识故障区域辨识

阻断电力系统N-k连锁故障传播的关键环辨识

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中国电机工程学报 2024年

作者：蔡晔谭林峰王炜宇曹一家谭玉东防灾减灾全国重点实验室(长沙理工大学) 国网湖南省电力有限公司经济技术研究院

近年来极端灾害频发，环结构能为故障后潮流重分配提供后备路径，极大程度地降低连锁故障传播带来的负荷损失。因此，本文基于有向加权电力网络的广义节点，提出一种能够阻断高危连锁故障的关键环辨识方法，在面对不同N-k故障场景时，... 详细信息

近年来极端灾害频发，环结构能为故障后潮流重分配提供后备路径，极大程度地降低连锁故障传播带来的负荷损失。因此，本文基于有向加权电力网络的广义节点，提出一种能够阻断高危连锁故障的关键环辨识方法，在面对不同N-k故障场景时，均能够显著降低系统发生大停电的风险。首先，定义基于线路的静态储备系数的有向电力加权网络，证明了电力网络的结构可控性，通过Kuhn-Munkres算法求解电力系统的最小驱动节点集合，将电力网络分解为多个完全可控子图；其次，将可控子图收缩定义为广义节点，以实现复杂电力网络的降阶，解决大规模电力网络中环结构搜索困难的挑战；最后，基于Laplacian矩阵次小特征向量评估环结构对电力网络连通性的贡献，进而辨识电力网络中的关键环。仿真结果表明，即使面对N-k(k ≤ 3)高危预想事故，通过维持关键环的正常运行，电力系统能维持暂态稳定性。

关键词：关键环辨识连锁故障阻断最小输入定理网络可控性