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基于两阶段深度强化学习算法的多智能体自由合谋竞价机理研究

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4626-4638,I0004页

作者：刘飞宇王吉文王正风王蓓蓓东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 国网安徽省电力有限公司安徽省合肥市230022

电力市场建设初期,不完善的监管机制为发电商提供了暗中交流,联合竞价的机会。然而,如何找到潜在的发电商合谋组合是相对困难的事情。针对这一问题,该文建立一种允许发电商自由联合的竞价模型,并提出全新的两阶段深度强化学习算法,来求... 详细信息

电力市场建设初期,不完善的监管机制为发电商提供了暗中交流,联合竞价的机会。然而,如何找到潜在的发电商合谋组合是相对困难的事情。针对这一问题,该文建立一种允许发电商自由联合的竞价模型,并提出全新的两阶段深度强化学习算法,来求解由离散的合谋对象选择和连续的报价系数确定组合形成的离散、连续动作混合决策问题。在不同阻塞情况下,对发电商联合策略形成过程进行分析,并在大算例中验证了算法的有效性。仿真结果表明,所提出的方法可以对市场主体的自由联合行为进行有效模拟,发现潜在的合谋组合。

关键词：两阶段深度强化学习自由联合多智能体仿真合谋竞价

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基于组合拍卖的广义共享储能运营机制设计

中国电机工程学报 2024年第16期44卷 6307-6319,I0004页

作者：高赐威林固静宋梦张紫涛陈涛张伟时周佳妮东南大学电气工程学院江苏省南京市210018 安徽电力交易中心有限公司安徽省合肥市230022

共享储能已经成为缓解可再生能源大规模并网带来的一系列问题的有效途径,但现有共享储能机制未充分考虑用户对于储能的互补性和替代性需求,严重影响用户购买意愿。此外,当前共享机制也未考虑储能的电量约束、充放电功率约束和荷电状态... 详细信息

共享储能已经成为缓解可再生能源大规模并网带来的一系列问题的有效途径,但现有共享储能机制未充分考虑用户对于储能的互补性和替代性需求,严重影响用户购买意愿。此外,当前共享机制也未考虑储能的电量约束、充放电功率约束和荷电状态的影响,不利于运营商的投标策略设计,使其面临经济损失风险。因此,该文设计基于组合拍卖的广义共享储能运营机制。首先,考虑基站备用储能、空调、电动汽车充电站等资源具有储能特性而运行行为迥异的特性,利用广义储能模型对其进行统一聚合封装,降低多种需求侧资源的调度难度;其次,对储能使用权进行划分,设计广义储能功率使用权和容量使用权两种交易品种,并为卖方设计计及储能荷电状态的投标曲线,为买方设计不同时段、不同品种耦合需求的组合形式,以满足用户对储能的多种需求,提高用户满意度;然后,基于组合拍卖理论,设计包含投标、竞胜标决定、资源定价与资金结算等环节的共享储能运营机制,以实现广义共享储能资源的高效利用和社会福利的公平分配;最后,算例仿真结果表明,所述运营机制可满足用户灵活性需求,降低储能服务成本。

关键词：共享储能广义储能运营机制组合拍卖

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基于等微增率并计及机组功率约束的火电机组最优负荷分配精确解

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1446-1459,I0016页

作者：丁涛黄雨涵张洪基方万良冯凯冯树海王正风梁肖西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049 中国电力科学研究院有限公司江苏省南京市211102 国网安徽省电力有限公司安徽省合肥市230061

火电机组最优负荷分配是电力系统经济运行的重要模型,也是电力系统本科生专业基础课《电力系统分析》的重要教学内容之一。经典教科书采用等微增率方法求解该问题,并给出了相应的物理含义。由于等微增率法是基于不考虑火电机组上下界物... 详细信息

火电机组最优负荷分配是电力系统经济运行的重要模型,也是电力系统本科生专业基础课《电力系统分析》的重要教学内容之一。经典教科书采用等微增率方法求解该问题,并给出了相应的物理含义。由于等微增率法是基于不考虑火电机组上下界物理约束而推导出来的,部分教科书补充了计及火电机组上下界物理约束时的情况,即如果某台机组的无约束最优解违背了上(下)界约束,则将该机组对应的最优解限制到相应的出力上(下)界,然后对其余火电机组再进行重新的等微增率分配。然而,简单算例表明,补充求解方法的适用范围是有限的。为此,该文对火电机组最优负荷分配问题进行重新探索,推导教材方法适用的一个充分条件与一个必要条件。面向本科生与研究生,分别提出考虑机组上下界约束后的最优负荷分配方法,并进行严格的理论推导。理论推导与大量的仿真算例表明,在机组数量较少时,教材中的求解方法有可能适用,而机组数较多时,可能出现不适用的情况。该文所提方法可以将适用范围扩展到机组数量较多的场景,并且进行严格理论推导。希望该文可以为《电力系统分析》教学过程与教材修订提供帮助。

关键词：经济调度最优负荷分配等微增率卡罗需-库恩–塔克(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件

子模块故障下基于变执行频率的MMC功率损耗优化控制

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中国电机工程学报 2024年第3期44卷 1133-1143,I0023页

作者：赵纪峰谷超越杭俊郭小璇徐斌丁石川安徽大学电气工程与自动化学院安徽省合肥市230601 教育部电能质量工程研究中心(安徽大学) 安徽省合肥市230601 广西电网有限公司电力科学研究院广西壮族自治区南宁市530023 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院安徽省合肥市230601

模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)因其高度模块化和低谐波失真而逐渐成为最适合大功率应用的拓扑之一。当子模块(submodule,SM)发生故障时,故障桥臂中SM电容电压和开关频率将升高,这会导致MMC故障桥臂的功率损耗... 详细信息

模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)因其高度模块化和低谐波失真而逐渐成为最适合大功率应用的拓扑之一。当子模块(submodule,SM)发生故障时,故障桥臂中SM电容电压和开关频率将升高,这会导致MMC故障桥臂的功率损耗不平衡,从而影响MMC的寿命。文中提出一种基于变执行频率的功率损耗优化控制(variable execution frequency-based power losses optimization control,VEF-PLOC),该控制通过调整电容电压平衡控制的执行频率来调节功率器件的开关损耗,从而优化故障桥臂中功率器件的损耗。提出的VEF-PLOC能够优化SM故障下故障桥臂功率损耗,从而有效地提高MMC的寿命。最后,在时域专业工具PSCAD/EMTDC上进行仿真,并在小型MMC样机上进行实验,仿真和实验结果皆验证了提出的VEF-PLOC的有效性。

关键词：模块化多电平变流器功率损耗优化控制子模块故障变执行频率

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永磁无刷轮毂电机轮对系统同步工况下的协调控制策略

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2418-2427,I0028页

作者：杨东旭贾少锋梁得亮冯帅电工材料电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学电气工程学院) 陕西省西安市710049 国网安徽省电力有限公司合肥供电公司安徽省合肥市230000

针对双轮毂电机在负载不平衡工况下转速同步精度不够及同步响应速度不快的问题,该文提出速度环补偿PID交叉耦合同步控制和电流环补偿PID交叉耦合同步控制策略。首先,建立双轮毂电机的数学模型,采用双闭环六步方波控制。基于该模型,采用... 详细信息

针对双轮毂电机在负载不平衡工况下转速同步精度不够及同步响应速度不快的问题,该文提出速度环补偿PID交叉耦合同步控制和电流环补偿PID交叉耦合同步控制策略。首先,建立双轮毂电机的数学模型,采用双闭环六步方波控制。基于该模型,采用速度环补偿PID交叉耦合同步控制代替单增益交叉耦合控制器,使转速同步调节精度提升。在两侧电机负载不平衡工况下,用电流环补偿PID交叉耦合控制方法进一步提升转速同步精度,同时加快同步响应速度,并兼顾了转矩精度。仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。

关键词：双轮毂电机负载不平衡工况同步运行电流环补偿PID控制交叉耦合控制

基于时变价格弹性矩阵的深谷电价多目标定价策略

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电网技术 2024年第3期48卷 958-967页

作者：任恒宇韩冬任曦骏梁霄上海理工大学电气工程系上海市杨浦区200093 国网安徽省电力有限公司经济技术研究院安徽省合肥市230022

随着碳中和、碳达峰目标的提出,构建高比例新能源的新型电力系统已成为未来能源电力的发展形态,由此导致的高比例新能源渗透使系统净负荷曲线呈现剧烈的波动性和显著的深谷特征,对电力系统安全运行以及供需平衡提出了新挑战。为此,提出... 详细信息

随着碳中和、碳达峰目标的提出,构建高比例新能源的新型电力系统已成为未来能源电力的发展形态,由此导致的高比例新能源渗透使系统净负荷曲线呈现剧烈的波动性和显著的深谷特征,对电力系统安全运行以及供需平衡提出了新挑战。为此,提出了一种基于时变价格弹性矩阵的需求侧深谷电价多目标定价模型。首先,确立基于模糊隶属度的深谷时段划分方法,并利用贝叶斯判别法对时段划分结果进行合理性评估。其次,针对用户需求响应的动态性,建立具有时变特征的价格弹性矩阵模型衡量用户的响应程度。最后,以用户满意度和系统峰谷差作为待优化的两个目标,建立多目标混合整数规划的深谷电价定价模型,并用非支配排序遗传算法求解模型并得到其Pareto最优解。为了检验所提模型的有效性,将其应用于中国华东地区某省的实际场景进行仿真分析。结果表明,上述模型可在高比例新能源渗透情景下降低峰谷差,促进用户用电行为向深谷时段转移,缓解电力系统在深谷时段的运行压力。

关键词：深谷电价需求响应时变价格弹性矩阵贝叶斯判别 Pareto解集

计及弱磁效应的直驱式波浪发电系统变系数模型预测控制策略

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中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3531-3540,I0016页

作者：秦川姜安妮孙铱萌金默涵丁维吴峰河海大学能源与电气学院江苏省南京市211100 国网安徽省电力有限公司天长市供电公司安徽省滁州市239300 国网江苏省电力有限公司超高压分公司江苏省南京市211100

为提高波浪发电系统(wave energy converter,WEC)能量捕获效率,并保证其在运行过程中满足系统的各种约束条件,该文以平均捕获功率最优为目标,提出计及弱磁效应的直驱式波浪发电系统变系数模型预测控制(model predictive control,MPC)策... 详细信息

为提高波浪发电系统(wave energy converter,WEC)能量捕获效率,并保证其在运行过程中满足系统的各种约束条件,该文以平均捕获功率最优为目标,提出计及弱磁效应的直驱式波浪发电系统变系数模型预测控制(model predictive control,MPC)策略。针对波浪激励力过大导致的变流器输出电压过调制问题,将弱磁控制引入优化算法,在满足发电机弱磁极限的前提下增大发电系统的运行范围,提高WEC的能量捕获效率。此外,基于仿真分析,发现了规则波下MPC目标函数的正则系数与平均捕获功率的对应关系。在此基础上,引入快速傅里叶变换(fast Fourier transformation,FFT)与叠加定理,构建了适用于不规则波输入的直驱式WEC变系数MPC控制策略。仿真结果表明,在不规则波浪下,所提方案能在满足系统约束条件的同时,有效提高能量捕获效率。

关键词：直驱式波浪发电最大功率捕获模型预测控制弱磁控制变系数

计及产消者的激励型需求侧响应对配电网可靠性影响

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上海交通大学学报 2024年

作者：赵耀于文强李东东高少炜王岩上海电力大学电气工程学院国网安徽省宁国市供电公司

随着用户中产消者占比上升，用户参与需求侧响应不再局限于单向购电模式，且产消者向配电网输送的电能具有间歇性等特点，对配电网可靠性及其评估带来新挑战。基于此，本文提出计及产消者的激励型需求侧响应（Incentive-Based Demand-Si... 详细信息

随着用户中产消者占比上升，用户参与需求侧响应不再局限于单向购电模式，且产消者向配电网输送的电能具有间歇性等特点，对配电网可靠性及其评估带来新挑战。基于此，本文提出计及产消者的激励型需求侧响应（Incentive-Based Demand-Side Response including Prosumers，IBDR-P）下配电网可靠性评估方法。首先利用双层优化构建普通用户和产消者共存的用户最大收益模型，并分析该模型对可靠性评估的影响；接着提出计及配电网满意度可靠性评估的指标SDSR（Satisfaction with Demand-Side Response，SDSR）与计及产消者相对波动率的可靠性评估指标PRV（Prosumer Relative Volatility，PRV）并介绍使用方法；最后基于马尔可夫链蒙特卡洛法利用指标SDSR和指标PRV对IEEE RBTS-Bus6模型进行可靠性评估。算例结果表明，产消者在夏季能发挥提升可靠性的最大效用，但同时也存在最突出的潜在波动风险。

关键词：激励型需求侧响应配电网可靠性产消者马尔可夫链蒙特卡洛法

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逆变型电源场站故障稳态电流实用化计算方法

电力系统自动化 2024年第10期48卷 182-191页

作者：汤亚芳宋国兵郝正航蒋嘉桁常娜娜郎学毅贵州大学电气工程学院贵州省贵阳市550025 西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049

单机倍乘法常用于逆变型电源场站的故障稳态建模,可简单估算场站短路电流水平,但计算精度有待提升。文中首先分析了低电压穿越控制策略约束下,有功出力、电压跌落程度对发电单元输出的稳态电流的决定性作用,得出故障稳态电流输出特性曲... 详细信息

单机倍乘法常用于逆变型电源场站的故障稳态建模,可简单估算场站短路电流水平,但计算精度有待提升。文中首先分析了低电压穿越控制策略约束下,有功出力、电压跌落程度对发电单元输出的稳态电流的决定性作用,得出故障稳态电流输出特性曲线,基于此分析了场站电气距离及有功出力差异对单机倍乘法计算误差的影响。在误差分析的基础上,提出了计及发电单元分布特性的改进单机倍乘法。该方法在发电单元接入点电压计算中,利用等值阻抗来等效发电单元与并网点的电气距离;将场站分群等值为两台机组,减小发电单元间有功出力差异对短路特性的影响。不同场景下的仿真分析表明,改进方法计算精度较单机倍乘法有着较大的提升。所提方法仅需通过简单计算即可实现场站分群和短路电流聚合,有较好的工程实用性。

关键词：逆变型电源故障电流短路电流单机倍乘法误差分析