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新型电力系统电力电量平衡的挑战、应对与展望

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中国电机工程学报 2024年

作者：董昱孙大雁许丹陶洪铸李立新国家电网有限公司中国电力科学研究院有限公司

新型电力系统构建过程中，风电、光伏等出力不可控机组的装机容量快速增长，源荷双侧不确定性大幅增加，传统源随荷动平衡模式将难以满足新型电力系统的运行要求。本文结合近年来实际运行情况，深入分析了由多种要素引发的电力供应不足... 详细信息

新型电力系统构建过程中，风电、光伏等出力不可控机组的装机容量快速增长，源荷双侧不确定性大幅增加，传统源随荷动平衡模式将难以满足新型电力系统的运行要求。本文结合近年来实际运行情况，深入分析了由多种要素引发的电力供应不足、新能源消纳困难等电力电量平衡问题；然后，从源荷两侧不确定性增加、系统调节能力不足、电力平衡极端场景频发、大范围余缺互济需求增强等方面，剖析了新型电力系统电力电量平衡面临的具体挑战；针对上述问题和挑战，从全网统筹-分布自治的时空协同平衡模式、考虑一次能源供给的发电能力量化评估技术、负荷侧资源精准预测及调节能力量化评估技术、互联大电网统筹平衡优化决策技术、多周期平衡能力分析、预警及预决策技术、多场景平衡决策及控制技术等六个方面，详细介绍了支撑新型电力系统电力电量平衡的调控关键技术；进而，介绍了基于研究成果研制的全景协同的电力电量平衡决策支撑系统；最后，从市场激励、灵活调控、电碳协同以及多能源系统协同运行等方面，针对新型电力系统电力电量平衡的发展进行展望。

关键词：新型电力系统电力电量平衡平衡模式不确定性

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超/特高压GIS绝缘可靠性提升研究综述

高压电器 2024年

作者：陈刚郭冲李平冯英葛栋张鹏飞黄河许渊国家山东省电力公司中国电力科学研究院有限公司国家电网有限公司

超/特高压GIS绝缘故障率升高，严重威胁电力系统的安全稳定运行，其绝缘可靠性提升已经成为普遍关注和亟待解决的重大问题。文中从GIS放电原因与防控措施、真型试验及设计改进、缺陷识别与监测预警等方面入手，综述了超/特高压GIS绝缘... 详细信息

超/特高压GIS绝缘故障率升高，严重威胁电力系统的安全稳定运行，其绝缘可靠性提升已经成为普遍关注和亟待解决的重大问题。文中从GIS放电原因与防控措施、真型试验及设计改进、缺陷识别与监测预警等方面入手，综述了超/特高压GIS绝缘可靠性提升的关键措施与研究进展：产品设计方面，超/特高压GIS设计与工艺匹配度不足，未充分考虑工艺实施、运输及运行等因素，造成盆式绝缘子表面积聚异物、合闸片破损等问题；零部件制造工艺与检验方面，GIS关键组部件质量管控不严与卡脖子问题并存，常规的工频耐压、局部放电、冲击耐压等静态耐压试验可以在一定程度上检出绝缘缺陷，但对潜伏性缺陷存在检测盲区，绝缘考核的针对性和灵敏度有待提升；带电检测方面，现行的GIS局部放电在线监测策略对绝缘沿面缺陷的检出率较低，偶发性局部放电的检测往往被忽略，导致故障预警的及时性与准确性不高，采用“偶发性局部放电+X射线+高灵敏组分”相结合的检测技术可以有效提升故障预警的成功率。进一步需要推进全寿命周期异物产生与放电机理研究，深化GIS绝缘设计与微粒抑制技术，提升绝缘试验对缺陷检出的有效性，同时加快GIS关键组部件质量提升及国产化，提高GIS故障预警能力，并在此基础上构建GIS全寿命周期健康评估能力，切实提升超/特高压GIS绝缘可靠性。

关键词：超/特高压GIS 绝缘可靠性异物防控试验有效性带电检测

全国统一电力市场环境下的电力辅助服务市场体系设计

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电力系统自动化 2024年第4期48卷 13-24页

作者：孙大雁史新红冯树海徐立中杨争林杨春祥国家电网有限公司国家电力调度控制中心北京市100031 中国电力科学研究院有限公司(南京) 江苏省南京市210003

全国统一电力市场体系设计及建设重点围绕电能品种展开,辅助服务作为保障电力系统安全的重要品种,也需适应主能量市场、从全国辅助服务市场体系角度开展顶层设计。文中分析了中国区域及省级辅助服务市场机制的总体情况。在全国统一电力... 详细信息

全国统一电力市场体系设计及建设重点围绕电能品种展开,辅助服务作为保障电力系统安全的重要品种,也需适应主能量市场、从全国辅助服务市场体系角度开展顶层设计。文中分析了中国区域及省级辅助服务市场机制的总体情况。在全国统一电力市场的基本框架下,基于对电能量市场基本发展形态的分析,从市场层级维度、市场品种维度、市场周期维度出发,梳理层级之间、品种之间的衔接关系,提出适应不同市场发展阶段的全国辅助服务市场整体框架及建设发展路径。

关键词：新型电力系统统一电力市场市场框架辅助服务市场

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电网数字孪生分析模型建模及应用

电力系统及其自动化学报 2024年第9期36卷 105-114页

作者：冯东豪蒋国栋刘涛徐遐龄于文娟赵林国网电力科学研究院北京100092 国家电网华中电力调控分中心武汉430077

为支撑新一代调度技术支持系统全局分析计算业务融合,提出一种基于数据孪生的电网分析模型构建方法。基于实际电网设备的物理和逻辑关系,构建出标准化、对象化的完整电网分析模型,并接入实时量测,使其成为真实空间物理电网的数字孪生。... 详细信息

为支撑新一代调度技术支持系统全局分析计算业务融合,提出一种基于数据孪生的电网分析模型构建方法。基于实际电网设备的物理和逻辑关系,构建出标准化、对象化的完整电网分析模型,并接入实时量测,使其成为真实空间物理电网的数字孪生。在传统通用数据库与专业计算应用间构建出更贴近电网分析计算业务的数据中台,为在线分析计算应用提供统一数据服务。通过在新一代调度支持系统华中试点工程的建设成效,展示了基于数字孪生模型的分析计算应用的性能提高效果。

关键词：电网分析模型数字孪生数据中台新一代调度支持系统

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腐蚀对架空输电线路铁塔承载力特性影响

有色金属科学与工程 2024年第05期 723-731页

作者：黄耀苏志钢朱彬荣陈云翔万涛庹祖雄中国电力科学研究院有限公司国网福建省电力有限公司电力科学研究院国家电网湖北省电力恩施市供电公司

为有效评估腐蚀对长期服役杆塔承载力特性造成的影响，采用扫描电镜、拉伸试验、轴压承载力试验和模拟仿真的方法，研究了不同腐蚀程度对杆塔构件腐蚀率、屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、弹性模量和杆塔构件承载力的影响。结果表明：... 详细信息

为有效评估腐蚀对长期服役杆塔承载力特性造成的影响，采用扫描电镜、拉伸试验、轴压承载力试验和模拟仿真的方法，研究了不同腐蚀程度对杆塔构件腐蚀率、屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、弹性模量和杆塔构件承载力的影响。结果表明：随着腐蚀程度的增加，杆塔构件屈服强度、抗拉强度、断后延伸率会呈非线性降低，而弹性模量基本不受腐蚀的影响；截面损失率越大，构件承载力越低，中间位置的腐蚀对构件的影响大于边部位置。

关键词：腐蚀程度架空输电线路承载力计算腐蚀率稳定系数

来源：博看期刊

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计及负荷调峰容量不确定性的发用双侧协同调峰调度优化

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电网技术 2024年

作者：吕建虎郭晓蕊梁志峰李增辉周竞耿建夏秋中国电力科学研究院有限公司国家电网有限公司国家电力调度控制中心

随着新能源渗透率不断增高，电力系统的调峰需求不断提高而能够承担调峰任务的传统机组在系统中的占比日趋下降，亟需协同发用双侧共同参与调峰调度。然而，负荷侧资源的可调节能力受自身状态影响较大，其执行调峰指令时的实际出力存在... 详细信息

随着新能源渗透率不断增高，电力系统的调峰需求不断提高而能够承担调峰任务的传统机组在系统中的占比日趋下降，亟需协同发用双侧共同参与调峰调度。然而，负荷侧资源的可调节能力受自身状态影响较大，其执行调峰指令时的实际出力存在不确定性，会给调峰调度带来挑战。为此，提出了一种计及负荷调峰容量不确定性的发用双侧协同调峰调度优化。针对负荷侧资源既是决策变量又存在不确定性且受到时间耦合约束的特点，提出了对传统Chebyshev不等式的变形方法，将模型重构为混合整数优化模型。通过118节点的算例，所提模型在实际调度过程中产生的切负荷和弃风量更小，更有利于电网的安全稳定运行。

关键词：调峰负荷侧资源分布鲁棒优化矩信息模糊集

基于关联特征筛选的双层聚类区域配变电压越限特征分析及预测

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南方电网技术 2024年

作者：郭少东赵晓莉孙改平杨秀杨帆刘俊国家电网上海电力科学研究院上海电力大学电气工程学院

针对区域配变数量多，大量新型负荷、分布式光伏等接入，配变电压随机性波动增强，台区用户电压质量面临挑战。为更好的对区域配变电压进行越限特征分析及预测，提出基于关联特征筛选的双层聚类区域配变电压预测方法。首先，将区域配变... 详细信息

针对区域配变数量多，大量新型负荷、分布式光伏等接入，配变电压随机性波动增强，台区用户电压质量面临挑战。为更好的对区域配变电压进行越限特征分析及预测，提出基于关联特征筛选的双层聚类区域配变电压预测方法。首先，将区域配变的越限天数作为第一层聚类特征，获得电压性质正常以及越上限的配变。其次，针对越限配变，提出结合Pearson相关系数和欧氏距离（Euclideandistance）的最优度量矩阵，提取原有数据的内含信息，作为K均值聚类（K-means）的输入，实现对区域配变双层聚类。在此基础上，选取该集群中代表配变表征该类别配变，利用CNN-BiLSTM-Attention模型对配变电压进行预测，该模型能够提取输入数据的双向信息特征，并对重要特征加权，从多时间尺度上获得双向特征信息用于预测。最后，在上海市某区域配变验证了该方法的有效性。

关键词：区域配变最优度量矩阵双层聚类降维电压预测

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中国变电站二次系统技术发展趋势分析

电网技术 2024年第1期48卷 1-11页

作者：李明节刘宇舒治淮周泽昕李仲青窦仁晖窦雪薇国家电网有限公司北京市西城区100031 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

变电站二次系统担负着对电网及其设备的保护、控制、测量、监视任务,实现运行、告警、监视等数据和信息的实时采集与上送,对保障电力系统安全稳定运行至关重要。总结了我国变电站二次系统几个主要发展阶段的技术特征和近年来智能变电站... 详细信息

变电站二次系统担负着对电网及其设备的保护、控制、测量、监视任务,实现运行、告警、监视等数据和信息的实时采集与上送,对保障电力系统安全稳定运行至关重要。总结了我国变电站二次系统几个主要发展阶段的技术特征和近年来智能变电站二次系统的建设经验,分析了二次系统现阶段存在的不足。通过剖析推动二次系统技术进步的因素,对二次系统技术发展趋势进行了研判,从整体架构、监控水平、业务可靠性、安全防护能力等方面提出新的发展思路。在整体架构方面,重点阐述了全站在数据高效可靠采集、设备功能优化整合、通信网络部署实施、变电站系统配置描述文件(substation configuration description,SCD)应用水平提升等优化方案;在提升监控能力方面,从满足设备监控和方便运维的角度,阐明了监控系统的通用平台和开放应用功能相结合的架构,以及提升远方集中监控能力和监控运维能力的支撑手段;在提升业务运行可靠性方面,提出了提升保护系统全环节可靠性、提升宽频测量能力、提升预警能力和高并发数据处理能力等措施;在加强安全防护方面,在已经建立的变电站边界防护体系基础上,提出加强设备内生安全的方案,在保障变电站信息安全的基础上,实现多种新型传感信息的无线安全接入。国家电网公司将对上述技术方案开展应用实践,并在建设应用中不断总结提升。

关键词：变电站二次系统保护监控安全防护

基于多时间尺度建模自动特征提取和通道注意力机制的锂离子电池健康状态估计

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储能科学与技术 2024年第9期13卷 3059-3071页

作者：柯学洪华伟郑鹏李智诚范培潇杨军郭宇铮蒯春光武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072 国家电网福建省电力有限公司营销服务中心福建福州350001 国家电网福建省电力有限公司福建福州350001 国家电网福建省电力有限公司电力科学研究院福建福州350007

准确估计锂离子电池(lithium-ion battery,LIB)的健康状态(state of health,SOH)对于确保储能电站的安全稳定运行至关重要。然而,现有的数据驱动方法通常依赖手工特征提取,并且特征的时间尺度比较单一,很难进行高效且精确的电池健康状... 详细信息

准确估计锂离子电池(lithium-ion battery,LIB)的健康状态(state of health,SOH)对于确保储能电站的安全稳定运行至关重要。然而,现有的数据驱动方法通常依赖手工特征提取,并且特征的时间尺度比较单一,很难进行高效且精确的电池健康状态评估。为了解决这些问题,提出了一种基于多时间尺度建模自动特征提取和通道注意力机制的健康状态估计模型。该模型首先将充电过程信息输入多个并行的膨胀卷积模块(dilation convolution module,DCM),从不同时间尺度进行自动特征提取,获得丰富且全面的特征表示。随后,不同尺度的特征通过融合后结合门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)提取时间序列的长期依赖关系。模型进一步融入通道注意力机制(efficient channel attention,ECA),对历史信息进行相关性动态权重分配,关注显著特征。最后,在两个公开数据集上验证了本方法的优越性,并与其他常用深度学习模型进行了比较。结果表明,本模型具有较高的SOH估计精度和良好的迁移性,两个数据集上的均方根误差分别仅为0.0110和0.0095,在跨数据集的迁移实验中均方误差仅为0.0092。

关键词：锂离子电池健康状态卷积神经网络注意力机制时间序列