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基于分布鲁棒机会约束的高韧性配电网多类型储能配置

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电力自动化设备 2024年

作者：杨白洁刘洪葛少云李俊锴张世达天津大学智能电网教育部重点实验室

针对当前多类型储能系统(energy storage systems,ESSs)配置尚未充分计及正常工况与极端灾害等多元场景下源、网、荷多重不确定性复杂耦合影响的问题，提出了一种兼顾配电网韧性和经济性的多类型ESSs配置方法。首先，提出了面向多元场... 详细信息

针对当前多类型储能系统(energy storage systems,ESSs)配置尚未充分计及正常工况与极端灾害等多元场景下源、网、荷多重不确定性复杂耦合影响的问题，提出了一种兼顾配电网韧性和经济性的多类型ESSs配置方法。首先，提出了面向多元场景差异化需求的多类型ESSs优化配置框架，并建立了以配电网韧性和经济性最优为目标的配置模型；其次，考虑元件故障和源荷出力等多重不确定性，将原模型构建为两阶段分布鲁棒机会约束模型；再次，提出了基于Big-M和条件风险价值理论的系统化线性方法，并基于列和约束生成算法对线性化模型求解；最后，在改进的IEEE 33节点配电网与43节点交通网算例上验证，结果表明，所提方法可显著降低负荷损失及投资，提升配电网韧性和经济性。

关键词：配电网韧性多类型储能系统条件风险价值分布鲁棒机会约束

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基于压缩感知的非侵入式负荷监测

中国电机工程学报 2024年

作者：袁博葛少云刘洪冯喜春王林峰魏孟举天津大学电气自动化与信息工程学院(智能电网教育部重点实验室) 国网河北省电力有限公司经济技术研究院

压缩感知（Compressed Sensing， CS）以其压缩简单和适用于监测环境等特点，成为电网中解决监测数据海量化问题的主要方式，但其在非侵入式负荷监测（Non-Intrusive Load Monitoring， NILM）中尚未真正意义上开展应用研究。为适应传统... 详细信息

压缩感知（Compressed Sensing， CS）以其压缩简单和适用于监测环境等特点，成为电网中解决监测数据海量化问题的主要方式，但其在非侵入式负荷监测（Non-Intrusive Load Monitoring， NILM）中尚未真正意义上开展应用研究。为适应传统NILM中时空密集采集或高频信息采集的需求，首次深入探索了基于压缩感知的非侵入式负荷监测方法。首先，分析原始负荷信号及其特征值的类型，证明了NILM中的CS可用性；然后，分别基于场景识别、数学优化模型和事件探测，提出基于CS的NILM的三种框架及其实现流程；在此基础上，针对框架中需要解决的关键问题，提出了适用的特征提取方法、事件探测方法、数学优化模型、CS三要素设计的具体流程。实验表明，本文提出的三种框架及其关键问题的解决方法均具有合理性，负荷识别准确率均接近90%、负荷分解准确率达92%以上、重构信噪比大于70dB，满足相关领域要求。

关键词：压缩感知基本框架事件探测特征提取数学模型可用性证明 CS三要素

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基于压缩感知的智能电网高级量测体系

高电压技术 2024年第5期50卷 2088-2096页

作者：袁博葛少云刘洪冯喜春魏孟举天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 国网河北省电力有限公司经济技术研究院石家庄050021

针对高级量测体系中的海量数据问题,首次引入压缩感知以克服传统数据压缩方法的不足,深入探索了基于压缩感知的高级量测体系(advanced metering infrastructure based on compressed sensing,AMI-CS)。首先,在分析各类数据特点的基础上... 详细信息

针对高级量测体系中的海量数据问题,首次引入压缩感知以克服传统数据压缩方法的不足,深入探索了基于压缩感知的高级量测体系(advanced metering infrastructure based on compressed sensing,AMI-CS)。首先,在分析各类数据特点的基础上,提出了基于时间和基于空间的2种基本模型及其选取原则;然后,设计模型中的关键要素,提出分类K-SVD稀疏基和适用于时间模型的优选重构算法,并设置二进稀疏测量方式、通用重构算法及适用采集参数;基于此,形成了AMI-CS具体构建方案。实验结果表明,所提出的AMI-CS方案关键要素均具合理性,优于CS传统要素且较传统压缩提升了抗丢包性,通过合理选择压缩比,数据重构信噪比在58 dB以上、重构误差在0.24%以下,满足AMI要求。

关键词：压缩感知高级量测体系基本模型具体构建方案分类K-SVD稀疏基重构算法

基于多维压缩感知的电网高级量测体系优化构建方法

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电力系统自动化 2024年

作者：袁博刘洪葛少云 1.天津大学电气自动化与信息工程学院 2.国网河北省电力有限公司经济技术研究院

压缩感知（CS）应用于高级量测体系（AMI）时需解决重构精度低的难题。为此，本中深入探索了一种基于多维CS的AMI(AMI-mdCS)优化构建方法，利用多个智能电表间的数据相关性提高重构精度。首先，根据AMI的结构特征，分析了AMI-mdCS的基... 详细信息

压缩感知（CS）应用于高级量测体系（AMI）时需解决重构精度低的难题。为此，本中深入探索了一种基于多维CS的AMI(AMI-mdCS)优化构建方法，利用多个智能电表间的数据相关性提高重构精度。首先，根据AMI的结构特征，分析了AMI-mdCS的基本原理；然后，以提升模型对AMI的适应性为目标，分别基于克罗内克CS(KCS)和多测量向量（MMV）构建高维AMI-KCS模型和二维AMI-MMV模型，并给出了两个模型的具体流程；最后，针对模型中关键要素的设计，提出了一种基于奇异值分解的稀疏基和测量矩阵联合训练（JTSM-SVD）算法。相比于一维模型，AMI-KCS模型和AMI-MMV模型可明显提升重构信噪比且前者模型的提升效果更优。相比传统训练算法，JTSM-SVD算法亦可进一步优化重构效果。

关键词：压缩感知高级量测体系克罗内克多量测向量联合训练奇异值分解

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园区多微网P2P电-碳耦合交易市场设计

高电压技术 2023年第4期49卷 1341-1349页

作者：葛少云程雪颖刘洪李俊锴李吉峰天津大学智能电网教育部重点实验室天津300072 国网辽宁省电力有限公司大连供电公司大连116001

针对园区多微网交易多以单纯经济性为导向而忽略碳排放效益的问题,设计了端对端(peer-to-peer,P2P)能量交易与碳交易的耦合市场,以期进一步实现园区低碳运营。首先,基于电力系统在配电网节点处的边际碳排放因子,提出了分布式可再生能源... 详细信息

针对园区多微网交易多以单纯经济性为导向而忽略碳排放效益的问题,设计了端对端(peer-to-peer,P2P)能量交易与碳交易的耦合市场,以期进一步实现园区低碳运营。首先,基于电力系统在配电网节点处的边际碳排放因子,提出了分布式可再生能源发电低碳贡献的度量方法,构建了各微网基于电-碳交易的收益度量模型。其次,运用基于博弈的P2P交易机制,设计了完全竞争条件下保障各微网能够根据实时电-碳价格灵活调整发用电行为与购售角色的日前电-碳联动市场,并证明了所设计市场博弈均衡点的存在性。再次,基于电能和碳配额的供求关系,推导了电价与碳价的表达式,并提出了可有效保证用户隐私的迭代优化算法。最后,通过算例验证了所设计市场可以有力支撑园区多微网交易中经济效益和低碳效益的融合。

关键词：多微网端对端交易碳电耦合不确定性低碳度量分布式求解

柔性互联配电网分布式电源承载能力分布鲁棒优化模型

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电力系统自动化 2023年第13期47卷 140-148页

作者：葛少云侯亭玉吴鸣朱越刘洪李俊锴智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市300072 国网上海能源互联网研究院有限公司上海市201210

在分布式电源(DG)接入位置未能事先确定的情形下,为给电网公司的DG接入工作提供参考,提出一种计及DG出力不确定性的鲁棒承载能力评估方法。首先,定义鲁棒承载能力以描述适用于任意接入位置的DG最大并网容量,并分析传统求取思路在柔性互... 详细信息

在分布式电源(DG)接入位置未能事先确定的情形下,为给电网公司的DG接入工作提供参考,提出一种计及DG出力不确定性的鲁棒承载能力评估方法。首先,定义鲁棒承载能力以描述适用于任意接入位置的DG最大并网容量,并分析传统求取思路在柔性互联配电网中的局限性,进而构建计及智能软开关和网络重构的min-max双层鲁棒承载能力评估模型。其次,针对DG出力不确定性对评估结果准确性的影响,在双层模型的基础上,增加内层min以找到Wasserstein模糊集内最恶劣的场景,形成min-max-min三层承载能力评估模型。再次,提出基于对偶理论以及McCormick松弛等手段的模型线性化转化方法及在此基础上的系统化求解流程。最后,在IEEE33节点算例上验证了所提模型和方法的有效性。

关键词：柔性互联配电网分布式电源分布鲁棒优化承载能力智能软开关网络重构不确定性

计及激励型响应不确定性的变电站规划分布鲁棒优化方法

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电力系统自动化 2023年第24期47卷 80-89页

作者：葛少云范庆飞刘洪韩俊程亮徐正阳蔡超智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市300072 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院江苏省南京市210008 国网江苏省电力有限公司江苏省南京市210000

针对现有变电站规划未充分考虑因激励型需求响应不确定性而带来的方案不够精细的问题,提出一种变电站规划的分布鲁棒优化方法。首先,综合考虑需求响应的签约成本、响应成本与惩罚收益,建立计及源荷匹配和激励型需求响应的变电站选址定... 详细信息

针对现有变电站规划未充分考虑因激励型需求响应不确定性而带来的方案不够精细的问题,提出一种变电站规划的分布鲁棒优化方法。首先,综合考虑需求响应的签约成本、响应成本与惩罚收益,建立计及源荷匹配和激励型需求响应的变电站选址定容混合整数线性规划模型;其次,构建基于1-范数和∞-范数的需求响应与分布式电源出力的不确定模糊集,在对混合整数线性规划模型改进的基础上,建立基于多离散场景的两阶段三层分布鲁棒优化模型;然后,采用基于列与约束生成的主问题-子问题迭代算法,利用商业求解器实现求解;最后,通过某地区实际算例,验证了文中提出方法的有效性和实用性。

关键词：变电站规划需求响应不确定性分布鲁棒优化

基于分布鲁棒优化的车-站-网日前能量管理与交易

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电力系统自动化 2023年

作者：葛少云杜咏梅郭玥崔凯刘洪李俊锴国网经济技术研究院有限公司智能电网教育部重点实验室(天津大学)

为考虑上级电网电价、光伏出力等多重多层级不确定性对“车-站-网”互动博弈模型的影响，且充分体现配电网主动管理技术支撑效果，文中提出了一种基于分布鲁棒优化的车-站-网能量管理与交易方法。首先，针对主动配电网内多元主体能量管... 详细信息

为考虑上级电网电价、光伏出力等多重多层级不确定性对“车-站-网”互动博弈模型的影响，且充分体现配电网主动管理技术支撑效果，文中提出了一种基于分布鲁棒优化的车-站-网能量管理与交易方法。首先，针对主动配电网内多元主体能量管理与交易问题，建立了配电网运营商、充电站和电动汽车的日前市场互动框架。其次，融合主动管理技术和网络约束，在配电网运营商与聚合了电动汽车的多个充电站之间构建了以多主体各自利益最大为目标的双层Wasserstein分布鲁棒互动博弈模型。然后，提出了结合Karush-Kuhn-Tucker条件、对偶原理和大M法的化简方法解决多层级不确定性造成的求解难题，将双层Wasserstein分布鲁棒模型转化为单层混合整数二阶锥规划模型，并利用商业求解器YALMIP/GUROBI进行了求解。最后，通过算例仿真验证了所提模型和方法的有效性。

关键词：分布鲁棒优化能量管理与交易主动配电网互动博弈多层级不确定性

内嵌运行优化与动力电池梯次利用的光储充换电站多阶段规划

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电力自动化设备 2022年第10期42卷 149-156页

作者：葛少云孙睿刘洪徐正阳李维宇天津大学智能电网教育部重点实验室天津300072

针对目前电动公交车充换电站规划过程中未充分考虑建设方案的过渡过程、运行策略与规划的交互影响、退役动力电池的充分利用等问题,提出了一种内嵌多时间尺度运行优化与动力电池梯次利用的光储充换电站多阶段规划方法。充分考虑不同的... 详细信息

针对目前电动公交车充换电站规划过程中未充分考虑建设方案的过渡过程、运行策略与规划的交互影响、退役动力电池的充分利用等问题,提出了一种内嵌多时间尺度运行优化与动力电池梯次利用的光储充换电站多阶段规划方法。充分考虑不同的时间尺度,构建包含动力电池与储能单元多阶段容量配置、阶段内设备使用方案确定与日内优化运行的3层优化框架;分别针对容量配置和日内运行构建优化数学模型,并制定动力电池正常使用、预备退役、梯次利用直到淘汰的具体使用策略;基于充换电站规划与运行的相互作用关系,提出一种嵌套优化的求解方法,分别采用变种群规模的遗传算法和CPLEX求解器求解上、下层优化模型。通过算例仿真分析验证了所提模型和方法的合理性与有效性。

关键词：光储充换电站动力电池多阶段规划梯次利用内嵌运行优化