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风光制氢合成氨系统的多时段可调度域分析

中国电机工程学报 2024年第1期44卷 160-173,I0013页

作者：周步祥朱文聪朱杰邱一苇臧天磊贺革陈刚四川大学四川省成都市610065 国网四川省电力公司电力科学研究院四川省成都市610041

为直观描述风光发电制氢合成氨(power-to-ammonia,P2A)系统的柔性负荷调节潜力,计及制氢、合成氨化工过程的负载调控特性,基于动态规划思想和计算几何理论,提出其多时段可调度域(multi-stagedispatchableregion,MSDR)的刻画方法。所提... 详细信息

为直观描述风光发电制氢合成氨(power-to-ammonia,P2A)系统的柔性负荷调节潜力,计及制氢、合成氨化工过程的负载调控特性,基于动态规划思想和计算几何理论,提出其多时段可调度域(multi-stagedispatchableregion,MSDR)的刻画方法。所提方法将多时段间相互耦合的鲁棒约束变换为“氢缓冲罐贮量–合成氨产率”状态空间中的确定性多面体约束,使得对于可调度域内的任意系统状态,均存在满足完整调度过程安全约束的“制氢流量–氨产率爬坡速率”控制序列,从而实现P2A系统可调度能力的可视化。所提MSDR模型可进一步用于构造多时段鲁棒优化调度,在保证可行性的前提下优化P2A系统的经济收益。最后,基于内蒙古自治区某在建示范工程构造算例,验证所提方法的有效性。

关键词：电制氢绿氨可调度域工业负荷调控动态规划鲁棒优化计算几何

基于校准窗口集成与耦合市场特征的可解释双层日前电价预测

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1272-1285,I0003页

作者：刘慧鑫沈晓东魏泽涛刘友波刘俊勇白元宝四川大学电气工程学院四川省成都市610065 四川能投综合能源公司四川省成都市611130

随着电力市场之间耦合程度不断加深,只局限于单个市场内部的传统特征集不足以支撑高精度预测的需求。而且模型预测性能对校准窗口的选择敏感,而传统电价预测仅使用一个固定时间长度的数据集,同时预测模型的“黑盒”结构导致预测结果在... 详细信息

随着电力市场之间耦合程度不断加深,只局限于单个市场内部的传统特征集不足以支撑高精度预测的需求。而且模型预测性能对校准窗口的选择敏感,而传统电价预测仅使用一个固定时间长度的数据集,同时预测模型的“黑盒”结构导致预测结果在工程应用中可信度偏低。针对上述问题,该文提出一种考虑校准窗口集成与耦合市场特征的可解释双层日前电价预测框架。内层框架为基于改进自适应噪声完备集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition,ICEEMDAN)的择优预测,首先分解原始电价序列,然后应用Lasso估计回归(lassoestimated autoregressive,LEAR)、长期和短期时间序列网络(long-term and short-term time-series networks,LSTNet)、卷积神经网络-长短记忆神经网络(convolutionalneuralnetworks-longshort termmemory,CNN-LSTM)、移动平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)和核极限学习机(kernel extreme learning machines,KELM)模型预测子序列并选择最优预测算法。外层框架为基于贝叶斯模型平均(bayes modelaveraging,BMA)的校准窗口集成预测,针对每个不同校准窗口长度数据集下的预测分配权重并集成得到预测电价。最后,通过可解释方法沙普利加性解释模型(shapley additiveexplanations,SHAP)分析耦合市场特征如何影响预测电价。该文通过北欧电力市场数据集的算例分析证明了所提算法的优越性和校准窗口集成方案的有效性。

关键词：校准窗口集成耦合市场特征双层预测框架改进自适应噪声完备集合经验模态分解(ICEEMDAN) 贝叶斯模型平均(BMA) 沙普利加性解释模型(SHAP)

考虑生物质能和农业柔性负荷的农业产业园区综合能源系统规划方法

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电网技术 2024年第5期48卷 1836-1845,I0003,I0004-I0006页

作者：姜德威高红均贺帅佳黄媛刘俊勇张江林四川大学电气工程学院四川省成都市610065 成都信息工程大学自动化学院四川省成都市610225

农业产业园区规划是实现农业产业园区用能低碳灵活的基础,而生物质资源高值化利用和农业柔性负荷对于促进农业产业园区的合理规划十分重要。因此,该文提出了一种考虑生物质能和农业柔性负荷的农业产业园区综合能源系统(integrated energ... 详细信息

农业产业园区规划是实现农业产业园区用能低碳灵活的基础,而生物质资源高值化利用和农业柔性负荷对于促进农业产业园区的合理规划十分重要。因此,该文提出了一种考虑生物质能和农业柔性负荷的农业产业园区综合能源系统(integrated energy system,IES)规划方法。首先,为实现秸秆高值化利用,引入热解气化炉生产生物质气和生物炭,并通过高厌氧发酵粪污制沼,实现生物质的充分利用。其次,引入农作物日积温作为确定种植业热负荷参与需求响应量的衡量指标,并结合农业负荷特性建立农业柔性负荷模型。然后,以园区投资运行总成本最小为优化目标,考虑设备投资约束和满足农业生长需求的农业用能约束及生物质能成本等运行约束,建立农业产业园区规划模型。随后,为减小天气概率分布不确定性对农业生产和园区供能的影响,基于历史天气数据生成盒式不确定性集合,构建农业产业园区IES分布鲁棒优化模型。最后,通过算例结果分析得出,该文所提的农业产业园区IES规划方法可以显著减少碳排放和系统总成本,并充分利用生物质资源。

关键词：生物质能综合能源系统农业产业园区农业柔性负荷分布鲁棒

基于多向差分进化算法的氢燃料电池市域动车组运行协同优化

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中国电机工程学报 2024年第3期44卷 1007-1019,I0013页

作者：刘普仁李奇孟翔罗舒钰李荦一刘述奎陈维荣西南交通大学电气工程学院四川省成都市610031 国网四川省电力公司成都供电公司四川省成都市610000

为提高氢燃料电池市域动车组的运行经济性,该文提出一种基于多向差分进化算法的氢燃料电池市域动车组运行协同优化方法。针对氢燃料电池市域动车组运行速度曲线与能量管理的耦合影响,以日均损耗价值成本评价运行综合经济性,通过多向差... 详细信息

为提高氢燃料电池市域动车组的运行经济性,该文提出一种基于多向差分进化算法的氢燃料电池市域动车组运行协同优化方法。针对氢燃料电池市域动车组运行速度曲线与能量管理的耦合影响,以日均损耗价值成本评价运行综合经济性,通过多向差分进化算法离线优化运行速度和能量管理规则,并根据离线优化结果,对燃料电池和锂电池进行实时功率分配。最后,基于硬件在环平台验证所提方法在单运行区间和多运行区间下的有效性。结果表明,所提方法能够有效降低氢燃料电池市域动车组的日均损耗价值,并保证收敛精度和维持锂电池荷电状态。而且在单运行区间下,所提方法的日均损耗价值分别比优化前、仅速度优化、仅能量管理优化方法降低了15.21%、6.9%、9.51%;在多运行区间下,所提方法的日均价值损耗比分步优化方法降低了5.07%。

关键词：燃料电池能量管理方法市域动车组运行速度曲线协同优化方法

虚拟电厂两阶段准线型需求响应优化及收益共享-风险共担决策方法

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电网技术 2024年第2期48卷 799-808页

作者：成雨阳高红均王仁浚高艺文刘俊勇四川大学电气工程学院四川省成都市610065 国网四川省电力公司电力科学研究院四川省成都市610041

末端分散式资源的需求响应(demand response,DR)是支撑电力系统灵活调节的重要形式,但末端资源通常规模大且单体容量小,迫切需要虚拟电厂(virtual power plant,VPP)等市场主体进行聚合代理,从而间接参与电网公司的调节服务。聚焦于准线... 详细信息

末端分散式资源的需求响应(demand response,DR)是支撑电力系统灵活调节的重要形式,但末端资源通常规模大且单体容量小,迫切需要虚拟电厂(virtual power plant,VPP)等市场主体进行聚合代理,从而间接参与电网公司的调节服务。聚焦于准线型需求响应这一新兴的响应模式,重点研究VPP内部分散式资源的利益-风险互动协调策略,提出面向准线型DR的VPP两阶段优化及收益共享-风险共担决策方法,构建VPP与电网、内部用户互动协调新模式。首先,在准线型激励下VPP以整体收益最大化为目标,考虑柔性负荷响应积极度与新能源准确度因子,进行日前-日内两阶段DR优化;其次,在收益共享-风险共担决策方法下,VPP与柔性负荷共享准线型激励、与新能源共担不确定性风险,并以改进的Shapley法对内部柔性负荷进行利益分配。仿真结果表明,相较于传统DR,准线型DR给出全时段响应目标,更具有优越性;共享-共担决策吸引柔性负荷参与VPP调节,促使VPP与用户双赢。

关键词：虚拟电厂准线型需求响应收益共享-风险共担改进Shapley

电力系统暂态电压稳定评估的混合智能特征双重筛选方法

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电网技术 2024年第4期48卷 1532-1542,I0044,I0046,I0047页

作者：王渝红朱玲俐赏成波李晨鑫杜婷郑宗生四川大学电气工程学院四川省成都市610065

含高比例新能源与直流接入的电力系统暂态电压稳定特征呈高维冗余性,影响基于数据驱动评估模型的效率和性能。为此,在构建一组适应含高比例新能源和直流接入场景的完备特征集合基础上,提出一种基于改进Relief算法和改进群智能优化算法... 详细信息

含高比例新能源与直流接入的电力系统暂态电压稳定特征呈高维冗余性,影响基于数据驱动评估模型的效率和性能。为此,在构建一组适应含高比例新能源和直流接入场景的完备特征集合基础上,提出一种基于改进Relief算法和改进群智能优化算法双重筛选的混合智能特征选择方法,以降低原始特征维度,提高模型稳定评估的效率和准确率。首先,通过时序分层处理对原始Relief算法进行时序改进,并利用该改进算法进行特征的有效性度量,以消除分类低效特征,得到降维后的初筛特征子集;随后,融合特征有效性度量值对群智能优化算法进行搜索性能增强。再以此增强算法为寻优策略,并以时序分类模型卷积门控循环单元(convolution gated recurrent unit,ConvGRU)为分类器,构成基于群智能优化算法的封装式特征选择方案,进一步实现特征子集寻优。最后,通过算例对比分析,该方法下高维特征维度能压缩80%以上,且所选特征子集能有效提高评估模型的准确率,验证该方法对于高维时序特征筛选处理的有效性及必要性。

关键词：暂态电压稳定评估特征选择 Relief算法群智能优化卷积门控循环单元

基于网源协同多阶段投资规划的配电网过网费机制设计

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电力系统自动化 2024年第6期48卷 194-204页

作者：魏震波牛文蕙罗紫航张雯雯四川大学电气工程学院四川省成都市610065

针对分布式电源就地消纳会造成电网企业输配电成本流失,且现行输配电价制定机制尚不能真实反映“余电上网”模式下分布式电源对配电网的实际使用情况,提出一种基于网源协同多阶段投资规划的配电网过网费机制设计。首先,根据负荷增长情况... 详细信息

针对分布式电源就地消纳会造成电网企业输配电成本流失,且现行输配电价制定机制尚不能真实反映“余电上网”模式下分布式电源对配电网的实际使用情况,提出一种基于网源协同多阶段投资规划的配电网过网费机制设计。首先,根据负荷增长情况,以投资年份、投资容量为决策变量,将分布式电源规划周期分为若干阶段,在此基础上利用所提过网费模型分别求出各阶段对应的过网费。其中,源网协同多阶段规划模型的建立以分布式电源投资主体效益最大及配电网网损和电压波动最小为目标,过网费计算模型则依据分布式发电市场化交易的输配电资产占用情况、电压等级和电气距离等关键影响要素,构建了含基础费用、阻塞附加费用和交叉补贴费用的分布式电源过网费。仿真结果表明,所提出的与分布式电源投资规划相结合的过网费机制能够保证投资主体的效益和配电网的资产回收,并能在一定程度上提高分布式电源的渗透率和消纳率。

关键词：网源协同过网费多阶段投资规划分布式电源经营权损失风电消纳

基于三次谐波注入的桥臂交替换流器子模块电容优化方法

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电力系统自动化 2024年第12期48卷 165-176页

作者：王顺亮廖鑫张芮马俊鹏李金铭刘天琪四川大学电气工程学院四川省成都市610065

桥臂交替换流器(AAC)具有子模块数目少和电容小等优点,在交直流系统功率互联和柔性直流输电中具备广阔应用前景。针对AAC存在的固定调制度运行缺陷和工程应用子模块电容经济性问题,提出了一种基于三次谐波注入的AAC子模块电容优化方法... 详细信息

桥臂交替换流器(AAC)具有子模块数目少和电容小等优点,在交直流系统功率互联和柔性直流输电中具备广阔应用前景。针对AAC存在的固定调制度运行缺陷和工程应用子模块电容经济性问题,提出了一种基于三次谐波注入的AAC子模块电容优化方法和闭环控制策略。文中首先介绍了AAC的拓扑结构和运行原理,根据换流器能量平衡方程给出注入三次谐波后AAC的宽调制度运行条件,并设计了AAC的闭环控制策略;然后,基于子模块电压波动数学模型,建立了AAC的能量波动方程,能够精确生成不同调制度和功率因数角下的能量波动模型,定量分析了注入三次谐波后能够降低的能量波动峰值和子模块电容优化率,所提出的子模块电容优化方法和闭环控制策略在实现AAC宽调制度稳定运行的同时,注入的三次谐波不改变AAC能量平衡条件,最高能够降低AAC子模块电容大小为传统控制方式下的12.1%;最后,在电磁暂态仿真软件和StarSim半实物平台中搭建模型,验证了所提分析方法和控制策略的有效性。

关键词：高压直流输电桥臂交替换流器电容优化能量波动方程能量平衡移相导通

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偏远地区能源自洽系统源储容量协同配置方法

电网技术 2024年第5期48卷 2031-2042,I0065页

作者：伍峻杭刘继春吴沂洋四川大学电气工程学院四川省成都市610065

目前与风光新能源密切相关的城市源储容量配置研究较多,但在偏远地区进行源储容量配置具有显著不同的两个特点:一是普遍缺失气象历史数据,难以评估风、光时序运行特性;二是与主网联系薄弱,离网运行可能性较高。上述特点给偏远地区源储... 详细信息

目前与风光新能源密切相关的城市源储容量配置研究较多,但在偏远地区进行源储容量配置具有显著不同的两个特点:一是普遍缺失气象历史数据,难以评估风、光时序运行特性;二是与主网联系薄弱,离网运行可能性较高。上述特点给偏远地区源储容量配置带来了挑战,需要构建以自给自足为特征的能源自洽系统。为此提出一种基于风光自然资源评估且兼顾并/离网两个运行状态、以能量自给自足为主要目标的源-储双层优化配置策略。首先建立由太阳辐射强度和风速等资源禀赋确定的风光出力特性模型,并在此基础上构建风光出力典型时序场景集;然后建立包含风光、储能、电动汽车等在内的系统源-储-荷规划-运行双层容量优化配置模型,并提出相应模型转化和求解策略。其中,规划层以系统综合成本最小为优化目标,确定风电、光伏和储能配置容量;运行层基于并网和离网综合指标,实现兼顾并/离网两个状态的年运行成本最小以及并/离网指标最优的多目标优化。最后算例仿真结果证明了所提模型适用于偏远地区能源自洽系统,所得源储配置可减少系统对电网依赖,促进新能源就地消纳,减少负荷缺电损失。

关键词：偏远地区能源自洽可再生能源场景容量配置多目标进化算法