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柔性负荷虚拟电厂参与削峰需求响应的自适应控制方法

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电力建设 2024年

作者：周吉星王康桑刘伟峰吴海杰孟超何光宇南方电网数字电网集团(海南)有限公司电力传输与功率变换教育部重点实验室(上海交通大学)

以空调负荷为主体的柔性负荷虚拟电厂(virtual power plant， VPP)在实际运行中易受控制时延、模型与量测误差等不确定性的影响，使削峰需求响应(demand response， DR)的效果偏离预期。导致该现象的重要原因为现有的DR策略往往依据静... 详细信息

以空调负荷为主体的柔性负荷虚拟电厂(virtual power plant， VPP)在实际运行中易受控制时延、模型与量测误差等不确定性的影响，使削峰需求响应(demand response， DR)的效果偏离预期。导致该现象的重要原因为现有的DR策略往往依据静态的目标负荷曲线进行负荷跟踪，难以适应时变的运行环境。为此，以园区大规模分体式变频空调为例，提出柔性负荷VPP参与削峰DR的自适应控制方法，在需求响应邀约允许范围内依据当前的运行环境来调整后续DR时段的目标负荷曲线，有效提升了削峰DR的经济性和鲁棒性。在所提闭环控制模型中，被控过程被解耦为小规模且线性的进度偏差模型和削峰电量修正模型，二者分别置于控制器和反馈环节。其中，进度偏差模型将计划削峰电量分摊至空调，其解满足功率约束和用户舒适度约束；削峰电量修正模型结合削峰DR的响应实况来自适应调整后续控制时刻的目标负荷曲线，用于抵消不确定性对控制效果的负面影响。算例以实际削峰DR政策为背景，从削峰模式、模型与量测误差、控制时延方面验证了所提方法的有效性。

关键词：虚拟电厂(VPP) 自适应控制削峰需求响应目标负荷曲线变频空调

边缘计算在电力系统供需互动应用的研究进展与展望

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电网技术 2024年

作者：朱斌刘东刘天元王静王振尚唐文俊电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 电力科学研究院(深圳供电局有限公司)

供需互动通过电力系统需求侧与供应侧的信息交互可构建灵活的能源调控体系，是实现电力系统高效经济运行的可靠保障，是新型电力系统的重要特征。随着电力物联网的不断发展，电力系统供需终端所产生的数据量急速上升，传统的云计算架构... 详细信息

供需互动通过电力系统需求侧与供应侧的信息交互可构建灵活的能源调控体系，是实现电力系统高效经济运行的可靠保障，是新型电力系统的重要特征。随着电力物联网的不断发展，电力系统供需终端所产生的数据量急速上升，传统的云计算架构难以适应海量数据处理需求的增长。作为一种新兴的计算范式，边缘计算通过边缘侧具备一定计算能力的设备在数据源附近就近处理部分数据，具有低时延、高效率和分布式的特点。通过将边缘计算应用到电力系统供需互动领域，可以有效提高供需互动的效率，提升数据的安全性，增强互动的灵活性。文中首先总结了边缘计算在电力系统中的发展现状，然后阐述了边缘计算应用于供需互动领域的关键技术，最后对边缘计算与供需互动在未来进一步的研究前景进行了展望。

关键词：边缘计算云计算云边协同供需互动区块链

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基于功率同步控制的逆变器并网相位误差机理

中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1962-1973,I0025页

作者：侯川川刘澳朱淼吴志坚电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市闵行区200240 上海交通大学国家电投智慧能源创新学院上海市闵行区200240 国网江苏省电力公司苏州供电分公司江苏省苏州市215100

在并网逆变器中,以锁相环(phase-locked loop,PLL)为代表的电网同步技术得到了广泛应用。然而,由于PLL的引入降低了并网系统的稳定性,使得包括功率同步控制(power synchronization control,PSC)在内的无PLL逆变器控制技术逐渐受到重视... 详细信息

在并网逆变器中,以锁相环(phase-locked loop,PLL)为代表的电网同步技术得到了广泛应用。然而,由于PLL的引入降低了并网系统的稳定性,使得包括功率同步控制(power synchronization control,PSC)在内的无PLL逆变器控制技术逐渐受到重视。针对PSC的同步技术,现有研究缺乏小扰动下的相位误差模型和理论分析,其同步特性与PLL之间的异同也尚未涉及。为此,在小扰动下首先建立PSC的相位误差模型,并对影响PSC相位误差特性的控制参数进行理论分析。利用所建立模型的频率特性,在相等带宽条件下,对比PSC与传统PLL相位误差之间的差异。仿真和实验证明了PSC相位误差模型的准确性,并且在相等带宽下PSC的同步响应速度显著优于PLL。该文结果可为PSC的控制参数设计、同步理论分析提供一定参考。

关键词：功率同步控制逆变器相位误差锁相环

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基于离散状态空间小步合成的固态变压器大步长仿真方法

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中国电机工程学报 2024年

作者：张勇徐晋李子润汪可友李国杰邢法财电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 国网山东省电力公司电力科学研究院

固态变压器(solid state transformer，SST)在新型电力系统中的应用逐渐增加，因其复杂的拓扑结构、节点数多、子模块内开关频率高等特点，使得面向SST的电磁暂态仿真计算效率低，目前针对SST大步长仿真方法的研究较少。为此，提出一种... 详细信息

固态变压器(solid state transformer，SST)在新型电力系统中的应用逐渐增加，因其复杂的拓扑结构、节点数多、子模块内开关频率高等特点，使得面向SST的电磁暂态仿真计算效率低，目前针对SST大步长仿真方法的研究较少。为此，提出一种基于离散状态空间小步合成的SST大步长仿真方法。首先，建立了小步长建模、小步长仿真的离散状态空间模型。然后，根据离散状态空间方程的特点，采用小步迭代合成法构建离散状态空间大步长仿真模型，从而实现小步长建模、大步长仿真。最后，给出大步长仿真模型的二次等效方法，减少了系统整体建模的系数矩阵维度，降低计算复杂度。结果表明，所提方法不仅能减少数值积分误差和电力电子开关动作误差，实现100kHz开关频率下SST换流系统的精确仿真，还能显著提升SST的仿真效率。

关键词：离散状态空间模型固态变压器小步迭代合成大步长仿真

基于薄弱点定位的电力电子化交流配用电系统振荡抑制方法

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上海交通大学学报 2024年

作者：沈冰柴炜王凯李骁远吕敬上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室国网上海市电力公司电力科学研究院

近年来，电力电子变流器的可控性与灵活性等特点使得其在交流配用电系统中得到了大量应用。然而，随着电力电子设备接入比例的不断提高，由高度电力电子化带来的振荡稳定性问题成为目前新型配用电系统面临的关键技术难题之一。在实际交... 详细信息

近年来，电力电子变流器的可控性与灵活性等特点使得其在交流配用电系统中得到了大量应用。然而，随着电力电子设备接入比例的不断提高，由高度电力电子化带来的振荡稳定性问题成为目前新型配用电系统面临的关键技术难题之一。在实际交流配用电系统中，次/超同步振荡问题频发，严重影响了工业生产和电网安全稳定运行。为此，本文提出一种基于薄弱点定位的电力电子化交流配用电系统振荡抑制方法，通过构建电力电子化交流配用电系统的频域阻抗网络，建立该系统的节点导纳矩阵模型，基于主导特征值分析了多机系统的次/超同步稳定性；进一步计算得到系统薄弱模态的节点参与因子矩阵，确定系统薄弱节点，并定义节点耦合度，量化评估节点间的交互作用强弱；最后，提出了一种基于直流电压反馈有源阻尼的振荡抑制方法。通过某实际电力电子化交流配用电系统算例验证了所提方法的有效性。

关键词：电力电子化电力系统次同步振荡薄弱点定位频域模态分析节点参与因子

考虑能流-物流耦合的港口综合能源系统规划关键技术及挑战

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中国电机工程学报 2024年

作者：张沈习宋琪程浩忠方斯顿吕佳炜电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学电气工程系) 重庆大学电气工程学院

能流系统和物流系统深度耦合是未来港口综合能源系统（port integrated energy system， PIES）的关键特征之一，开展考虑能流-物流耦合的PIES规划对港口绿色低碳转型具有重要意义。该文首先从传统港口、绿色港口、近零碳港口三个典型... 详细信息

能流系统和物流系统深度耦合是未来港口综合能源系统（port integrated energy system， PIES）的关键特征之一，开展考虑能流-物流耦合的PIES规划对港口绿色低碳转型具有重要意义。该文首先从传统港口、绿色港口、近零碳港口三个典型阶段展现了PIES的形态结构演变，阐述了其发展现状和趋势；其次，分析了港口物流系统的用能时空可调性，探究了PIES能流-物流耦合机理；在此基础上，分析并构建了考虑能流-物流耦合的PIES规划一般性模型，提炼并对比了跨（港）区级、港区级和码头级三个层级的PIES规划模型特点和建模要素，梳理并评述了不同层级PIES规划关键技术的研究现状；最后，着眼于当前考虑能流-物流耦合后PIES规划中的突出问题，对其未来可能发展方向及挑战进行了展望。

关键词：港口综合能源系统用能时空可调性能流-物流耦合规划

三有源桥变换器开关开路故障诊断与容错运行策略

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2374-2385,I0025页

作者：杨伟业马建军朱淼胡存刚文书礼刘碧安徽大学电气工程与自动化学院安徽省合肥市230601 上海交通大学国家电投智慧能源创新学院上海市闵行区200240 电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市闵行区200240

作为一种典型多端口变换器,三有源桥(triple active bridge,TAB)DC-DC变换器广泛应用于分布式直流系统中,其开关器件开路故障将严重影响系统运行。为降低开关故障带来的影响,该文提出TAB变换器开路故障诊断方法与容错运行策略。首先,分... 详细信息

作为一种典型多端口变换器,三有源桥(triple active bridge,TAB)DC-DC变换器广泛应用于分布式直流系统中,其开关器件开路故障将严重影响系统运行。为降低开关故障带来的影响,该文提出TAB变换器开路故障诊断方法与容错运行策略。首先,分析TAB变换器正常运行特性以及开关管开路故障暂态过程,提出利用TAB变换器各桥臂中点电压平均值实现开路故障定位。通过闭锁故障开关所在桥臂的驱动信号消除开路故障导致的直流偏置;然后,分析闭锁状态下TAB变换器的运行特性,确定能够保证TAB变换器实现开路故障容错运行的移相角范围,当开路故障发生于直流母线侧,调节移相角使得直流母线吸收功率,当开路故障发生于储能侧时,调节移相角使故障储能切除。实验结果验证所提方法可准确快速实现各开关管开路故障诊断,并实现容错运行,提升TAB变换器的可靠性。

关键词：分布式直流系统三有源桥变换器开路故障故障诊断故障容错运行

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经DRU-HVDC送出的海上风电场汇集网电气调节特性分析及集群构网控制策略

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中国电机工程学报 2024年

作者：于浩天蔡旭杨仁炘杨明扬汤广福电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 先进输电技术国家重点实验室(国网智能电网研究院有限公司)

基于构网型风电场与二极管不控整流单元(diode rectifier unit，DRU)的低成本直流送出方案是目前大规模远海风电开发的热点问题。风电机组的构网控制策略是该送出方案的关键，针对现有风机构网策略控制率设计原理不完善、控制结构改造... 详细信息

基于构网型风电场与二极管不控整流单元(diode rectifier unit，DRU)的低成本直流送出方案是目前大规模远海风电开发的热点问题。风电机组的构网控制策略是该送出方案的关键，针对现有风机构网策略控制率设计原理不完善、控制结构改造难度大、缺乏同步机理分析等问题，本文提出使用电压/功率因数节点(voltage/power factor node，U/PF node)来刻画DRU的基频功率特性，并利用BP-神经网络实现考虑换流特性及多重化后的DRU节点特性拟合。在此基础上，通过节点-潮流关系揭示风电汇集网络的等效负荷特性、电压/频率构建机理和对风电机组控制率设计的要求。进而提出一种基于锁相环与频率-无功下垂实现自同步的机组网侧变换器集群构网控制策略，完善下垂增益的设计和机组间的同步机理，并采用阻抗法分析验证所提控制策略在系统不同工况的宽频交互稳定性。最后，通过PSCAD/EMTDC仿真验证分析建模的准确性和构网控制策略的有效性。

关键词：海上风电 DRU U/PF节点构网控制宽频交互稳定性

考虑多能互补灵活性和用户低碳意愿的区域综合能源系统鲁棒优化调度

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电网技术 2024年第7期48卷 2691-2701,I0001,I0002,I0003页

作者：熊展王素王玲玲蒋传文周士超郭明星兰莉吴恩琦电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市闵行区200240 国网上海市电力公司经济技术研究院上海市徐汇区200233

为了解决区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)中由于新能源出力不确定性和多能负荷波动所导致的灵活性不足问题,该文提出了一种考虑多能互补灵活性和用户低碳意愿的鲁棒优化方法。首先,计及新能源出力与负荷的共... 详细信息

为了解决区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)中由于新能源出力不确定性和多能负荷波动所导致的灵活性不足问题,该文提出了一种考虑多能互补灵活性和用户低碳意愿的鲁棒优化方法。首先,计及新能源出力与负荷的共同影响,通过净负荷波动来刻画RIES电力子系统灵活性需求。为了计及用户低碳意愿对新能源消纳的影响,分别构建用户购买普通和零碳电能的效用函数。考虑多能耦合设备的灵活备用容量,建立包含多能灵活性供需平衡约束的目标为RIES总运行成本最小及用户总效用最大的三层鲁棒优化调度模型。引入设备最优运行区间对模型内时间耦合约束进行解耦,并采用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件和嵌套列与约束生成(nested column and constraints generation,NC&CG)算法进行求解。算例分析表明,所提模型可提升RIES运行的灵活性,促进新能源消纳,实现了RIES的低碳经济运行。

关键词：区域综合能源系统运行灵活性优化调度用户低碳意愿鲁棒优化

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