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基于智能电表集总数据的家庭电动汽车充电行为非侵入式辨识与负荷预测

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电网技术 2022年第5期46卷 1897-1906页

作者：周润向月王杨夏世威刘友波刘俊勇四川大学电气工程学院四川省成都市610065 中国电建四川电力设计咨询有限公司四川省成都市610095 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

未来规模化电动汽车的发展趋势适应当前国家“新基建”的号召,且为缓解化石能源危机以及环境问题提供了新的契机。然而,大量电动汽车充电具有随机性及不确定性等特点,是保证电网安全稳定运行所面临的巨大挑战。其中家庭用户的充电无序... 详细信息

未来规模化电动汽车的发展趋势适应当前国家“新基建”的号召,且为缓解化石能源危机以及环境问题提供了新的契机。然而,大量电动汽车充电具有随机性及不确定性等特点,是保证电网安全稳定运行所面临的巨大挑战。其中家庭用户的充电无序性更强,因此,对家庭充电负荷进行实时监测与提取,制定相应的需求响应策略或能效管理模式对其充电行为加以引导具有重要意义。为此,该文提出了一种利用电动汽车充电负荷低频特性的非侵入式充电负荷提取方法。首先,采用两阶段分解技术提取智能电表低频分量,在此基础上,利用事件监测和动态时间翘曲(dynamictime warping,DTW)方法来估计最接近的充电时间和振幅。然后,以分解得到的电动汽车充电负荷和集总智能电表功率为输入,采用CNN-Attention-LSTM神经网络算法进行训练,预测家庭用户短期内的电动汽车充电情况。并通过多个算例验证了算法的有效性。

关键词：家庭电动汽车非侵入式辨识两阶段分解负荷预测智能电表

基于图卷积神经网络的直流送端系统暂态过电压评估

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电力系统保护与控制 2023年第23期51卷 71-81页

作者：刘浩宇刘挺坚刘友波丁理杰史华勃四川大学电气工程学院四川成都610065 国网四川省电力科学研究院四川成都610000

随着新能源接入电力系统并通过直流送出,送端系统的暂态过电压问题逐渐突出。因此,为快速准确估计送端系统在直流闭锁、换相失败等预想扰动场景下各直流近区节点暂态过电压严重度,提出一种基于图卷积神经网络(graph convolutional netwo... 详细信息

随着新能源接入电力系统并通过直流送出,送端系统的暂态过电压问题逐渐突出。因此,为快速准确估计送端系统在直流闭锁、换相失败等预想扰动场景下各直流近区节点暂态过电压严重度,提出一种基于图卷积神经网络(graph convolutional network,GCN)的直流送端系统暂态过电压评估模型。该模型以电网发生直流故障前的潮流状态参数与网络拓扑作为输入特征,可以同时预估电网多个关键节点(如风电场汇集节点)的暂态过电压严重度。利用含跨区直流异步互联的两区域系统进行算例分析,验证该模型可以适应多种网架拓扑结构、不同新能源发电占比等差异化电网运行方式,具有较强的泛化能力。同时,所提模型揭示了对过电压严重度影响最大的关键因素,具有一定的可解释性,可为暂态过电压的预防控制提供有效指导。

关键词：直流送端系统闭锁换相失败暂态过电压深度学习图卷积神经网络

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基于两阶段鲁棒博弈的交直流混合配电网调峰运行管控

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中国电机工程学报 2022年第15期42卷 5550-5564页

作者：钟磊高红均杨艳红刘友波刘俊勇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海淀区100190

由于交直流混合配电网具有灵活性和可控性的特点,得到广泛的应用,同时电动汽车和空调的规模化接入使得配电网尖峰负荷持续增大。基于此,提出基于两阶段鲁棒博弈的交直流混合配电网调峰运行管控模型。首先,考虑电网公司与电动汽车代理商... 详细信息

由于交直流混合配电网具有灵活性和可控性的特点,得到广泛的应用,同时电动汽车和空调的规模化接入使得配电网尖峰负荷持续增大。基于此,提出基于两阶段鲁棒博弈的交直流混合配电网调峰运行管控模型。首先,考虑电网公司与电动汽车代理商、储能运营商之间的主从博弈,构建运营收益最大和峰谷差最小的电网公司(领导者)多目标两阶段鲁棒优化模型,以及储能运营商和电动汽车代理商(跟随者)收益优化模型,并证明该主从博弈均衡的存在性与唯一性;其次,将跟随者模型采用KKT条件等效为领导者模型中均衡约束,双层主从博弈模型等效为单层两阶段鲁棒优化模型,并采用CCG算法求解;最后,通过仿真计算,结果表明所提的调峰管控策略可以实现交直流配电网的削峰填谷和多主体间的利益均衡。

关键词：交直流混合配电网电动汽车(EV) 互动博弈调峰运行管控两阶段鲁棒优化

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基于可迁移强化学习的断面输电极限计算方法

电网技术 2023年第12期47卷 5147-5157页

作者：李康文邱高刘挺坚刘友波刘俊勇丁理杰四川大学电气工程学院四川省成都市610065 国网四川省电力科学研究院四川省成都市610000

断面输电极限是电网安全边界在断面割集的降维投影,其实质是考虑电压无功优化和多类稳定约束的复杂混合整数非凸非线性问题,而新能源的引入进一步扩大了其计算维度,传统方法难以求解。为此,提出一种基于可迁移强化学习的断面输电极限计... 详细信息

断面输电极限是电网安全边界在断面割集的降维投影,其实质是考虑电压无功优化和多类稳定约束的复杂混合整数非凸非线性问题,而新能源的引入进一步扩大了其计算维度,传统方法难以求解。为此,提出一种基于可迁移强化学习的断面输电极限计算方法。首先,考虑暂态功角及电压稳定约束,计及包括电容器组等无功资源,建立含微分代数方程的输电极限混合整数计算模型;然后,将该模型转化为混合整数的马尔科夫决策过程,提出基于混合Categorical分布的近端策略优化求解方法;最后,引入策略分布熵最大化目标,确保智能计算模型在未见运行方式下的迁移能力,实现运行方式或边界条件切换下的输电极限快速分析。IEEE39节点系统的算例结果表明,相比传统元启发式黑盒优化算法,所提方法在几乎不牺牲精度的前提下效率提升了97.15%。

关键词：输电极限无功优化可迁移强化学习近端策略优化策略分布熵

基于CEEMDAN和改进时间卷积网络的短期风电功率预测模型

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电力系统保护与控制 2022年第1期50卷 42-50页

作者：赵凌云刘友波沈晓东刘代勇吕霜四川大学电气工程学院四川成都610065 国网四川省电力公司德阳供电公司四川德阳618000 国网四川省电力公司成都供电公司四川成都610000

近年来,风力发电逐渐成为可再生能源发电的关键部分。为了提高风力发电功率短期预测的准确度,提出了一种将自适应噪声完备集成经验模态分解与改进时间卷积网络结合的短期风电功率预测模型。首先,利用CEEMDAN对风电功率序列进行分解,得... 详细信息

近年来,风力发电逐渐成为可再生能源发电的关键部分。为了提高风力发电功率短期预测的准确度,提出了一种将自适应噪声完备集成经验模态分解与改进时间卷积网络结合的短期风电功率预测模型。首先,利用CEEMDAN对风电功率序列进行分解,得到子序列分量,并分别与关键气象变量数据构成训练集。然后,使用基于时间模式注意力机制的时间卷积网络对子序列分量分别进行预测。最后,重构预测结果后得到最终的预测值。整个预测过程有助于精准刻画风电的分量特性,并通过TPA机制捕捉变量间的关联性,有效地提高风电功率的预测准确率。

关键词：风电功率预测自适应噪声完备集成经验模态分解时间卷积网络时间模式注意力机制

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基于高斯过程回归的电网运行方式快速置信评价

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电力系统自动化 2022年第11期46卷 181-190页

作者：刘季昂刘友波邱高王吉利丁茂生刘挺坚四川大学电气工程学院四川省成都市610065 国家电网公司西北分部陕西省西安市710048 国网宁夏电力有限公司宁夏回族自治区银川市750001

高比例新能源接入使得电网运行不确定性增加、运行方式调整更频繁、评价指标更多。然而,复杂关联的多维指标随运行方式而变化,仅依靠人工已难以准确把握运行方式的优劣,且重复的安全校核易导致评价指标计算缓慢。因此,为提升运行方式调... 详细信息

高比例新能源接入使得电网运行不确定性增加、运行方式调整更频繁、评价指标更多。然而,复杂关联的多维指标随运行方式而变化,仅依靠人工已难以准确把握运行方式的优劣,且重复的安全校核易导致评价指标计算缓慢。因此,为提升运行方式调整效率,快速、准确的运行方式评价十分必要。首先,从安全性、稳定性、经济性3个维度提取基于电压-无功直流潮流、暂态稳定评估等计算的指标;然后,通过熵权-模糊层次分析法对多维指标进行融合标定,增强运行方式评价的可观性;最后,为实现运行方式快速评价,引入具备置信解析度的高斯过程回归来构建评价模型。采用改进的IEEE 39节点系统与中国西北某省级电网进行验证,结果表明所提方法能快速、准确、灵活地评价运行方式,可在运行方式编制过程中提供快速调整反馈结果,辅助提升运行方式的编制效率。

关键词：电网运行方式人工智能层次分析法高斯过程回归

城市高压配电网负荷转供辅助决策关键技术与系统

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电力自动化设备 2023年第10期43卷 192-199页

作者：刘友波曾宇张曦刘畅金勇刘俊勇杨翔谢卓越四川大学电气工程学院四川成都610065 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司南宁局广西南宁530021 西南石油大学电气信息学院四川成都610500 国网四川省电力公司电力科学研究院四川成都610041 国网成都供电公司四川成都610041

城市电网灵活性不足是造成系统调峰与输电阻塞问题的根本原因,为解决这一问题,提出了一种考虑城市高压配电网负荷转供及储能充放电策略的协同优化策略,并开发了一套可实现高压配电网灵活运行调度的在线辅助决策系统。通过分析城市高压... 详细信息

城市电网灵活性不足是造成系统调峰与输电阻塞问题的根本原因,为解决这一问题,提出了一种考虑城市高压配电网负荷转供及储能充放电策略的协同优化策略,并开发了一套可实现高压配电网灵活运行调度的在线辅助决策系统。通过分析城市高压配电网的拓扑特点,在其变电单元简化拓扑建模的基础上,分别以最小化220 kV输电网运行成本和110 kV高压配电网负荷削减成本为上、下层目标,建立时序双层优化模型,通过上下层模型的不断交替迭代,实现对高压配电网拓扑状态及储能运行状态的求解;基于高压配电网标准化站内接线的电气拓扑聚合通用方法,开发了一套可满足高压配电网灵活调度的运行控制与决策支持系统,以实现城市高压配电系统分布式新能源和储能广泛发展的运行方式优化以及调峰与负荷转供策略制定。最后,以某地区电网为例进行方法建模和实用性分析,测试并验证了所提方法的可行性与应用前景。

关键词：变电单元负荷转供高压配电网储能电站辅助决策系统双层优化

基于改进多分类器的用户电表采集数据修复方法

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电力系统自动化 2023年第21期47卷 137-146页

作者：唐冬来李玉何为刘友波欧渊吴磊四川中电启明星信息技术有限公司四川省成都市610074 国网四川省电力公司四川省成都市610041 四川大学电气工程学院四川省成都市610065

用户电表位于配电网末端,是开展新型电力系统新兴业务的关键环节。受电表故障、信道噪声等因素影响,用户电表采集数据存在缺失、错误等异常情况,进而影响配电台区“源网荷储”控制的准确性。为解决传统用户电表采集数据修复方法中存在... 详细信息

用户电表位于配电网末端,是开展新型电力系统新兴业务的关键环节。受电表故障、信道噪声等因素影响,用户电表采集数据存在缺失、错误等异常情况,进而影响配电台区“源网荷储”控制的准确性。为解决传统用户电表采集数据修复方法中存在的时序变化规律挖掘不足、异常值修复误差大的问题,提出一种基于改进多分类器的用户电表采集数据修复方法,从而改进多分类器的结构,提取异常数据中的完整区块进行多分类器模型训练,并对用户电表采集数据进行分类。在此基础上,通过变分自编码器学习分类数据的真实变化规律,采用分类集合方式生成修复数据。最后,以某小区用户电表为例进行仿真,得出在异常数据为60%情况下的修复误差为2.8%。该结果表明,所提方法与长短期记忆网络、生成对抗网络相比,具有更好的异常数据修复效果。

关键词：多分类器变分自编码器用户电表采集数据数据修复电力线载波

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市场环境下配电网分布式光储协同规划

中国电力 2022年第1期55卷 178-188页

作者：饶萍向月姚昊天刘友波刘俊勇四川大学电气工程学院四川成都610065

在分布式发电市场化环境下,为均衡配电网与分布式光储协同规划时各主体利益,保障规划后各主体的合理效益,提出一种考虑分布式交易机制和不同储能运行策略经济性的规划运行模型。首先,基于代理交易模式,建立考虑光伏预测误差和代理费用... 详细信息

在分布式发电市场化环境下,为均衡配电网与分布式光储协同规划时各主体利益,保障规划后各主体的合理效益,提出一种考虑分布式交易机制和不同储能运行策略经济性的规划运行模型。首先,基于代理交易模式,建立考虑光伏预测误差和代理费用的规划层主体利益耦合模型。具体而言,制定考虑光伏预测误差的代理交易结算规则,建立考虑运营商传输成本、网络损耗和合理收益的代理费用模型。其次,建立以各主体投资规划效益为优化目标的双层规划模型;此外,在运行层基于利益耦合模型和储能运行策略得到典型场景下配电网时序运行结果。采用双层改进粒子群算法对所建模型进行求解。以某实际配网为例进行规划求解和分析,比较不同储能运行策略的经济性,分析利益耦合模型的合理性。仿真结果验证了所提方法对保障各主体效益的有效性。

关键词：配电网分布式光储代理交易利益耦合储能运行策略