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计及电解铝高耗能负荷调控和火电深调的高比例风电系统分层优化策略

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电网技术 2024年第8期48卷 3186-3196,I0041-I0043页

作者：岳晓宇廖思阳付立军徐箭柯德平王会继李玲芳和学豪湖北省交直流智能配电网工程技术研究中心(武汉大学) 湖北省武汉市430072 电磁能技术全国重点实验室(海军工程大学) 湖北省武汉市430033 云南电网有限责任公司电网规划建设研究中心云南省昆明市650011

对于高比例风电系统,风电出力典型的随机波动性和反调峰特性极大增加了其调峰负担,火电机组深度调峰虽已常态化,但系统调峰资源仍显不足,弃风问题有待解决。提出利用电解铝高耗能负荷(electrolytic aluminum energy-intensive load,EAL... 详细信息

对于高比例风电系统,风电出力典型的随机波动性和反调峰特性极大增加了其调峰负担,火电机组深度调峰虽已常态化,但系统调峰资源仍显不足,弃风问题有待解决。提出利用电解铝高耗能负荷(electrolytic aluminum energy-intensive load,EAL)作为新的调峰资源参与电网调度。首先,根据电解铝高耗能负荷的真实生产调节特性,耦合电流、温度及产量等多种因素,建立电解铝负荷参与电网调峰的精细化调节模型;然后,结合火电机组深度调峰模型,以系统弃风量最小和运行成本最小为目标,建立电解铝负荷和火电深调联合调峰的分层优化模型;最后以某实际区域系统为例,采用商业优化软件GUROBI进行求解分析,验证了所提方案可大幅减少系统弃风量,改善系统调峰运行经济性,并优化了火电机组深度调峰结构和发电经济性。

关键词：高比例风电电解铝高耗能负荷火电深调联合调峰分层优化

基于全纯嵌入及帕德近似零极点侦测的电压稳定裕度评估算法

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电网技术 2024年第9期48卷 3790-3800,I0075页

作者：刘承锡罗永建董旭柱武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072 交直流智能配电网湖北省工程中心湖北省武汉市430000

针对电力系统电压稳定裕度评估问题,在预测校正框架下,提出了基于全纯嵌入方法以及帕德近似零极点侦测的电压稳定裕度快速计算方法。算法主要步骤包括预测、步长选择、校正、帕德近似及其零极点计算。在预测和步长选择步骤,采用变步长... 详细信息

针对电力系统电压稳定裕度评估问题,在预测校正框架下,提出了基于全纯嵌入方法以及帕德近似零极点侦测的电压稳定裕度快速计算方法。算法主要步骤包括预测、步长选择、校正、帕德近似及其零极点计算。在预测和步长选择步骤,采用变步长可拓展全纯嵌入法实现其他运行工况下的电压值预测,并基于预测误差分析选择合适步长。在校正步骤,当预测电压达到设定误差限值后采用灵活全纯嵌入对电压进行校正,提升算法的收敛性;最后求取电压幂级数的帕德近似的最小零极点,以实现快速的电压稳定裕度计算。此外,通过预测步骤获得的发电机无功出力的幂级数,可预判发电机无功出力越限,实现节点类型的快速转换。在多个IEEE标准算例中进行测验并与常用的连续潮流方法进行对比,验证了算法的准确性及计算快速性。

关键词：全纯嵌入预测校正帕德近似零极点电压稳定裕度

基于电力电子变换器虚拟同步构网控制的电力系统暂态稳定极限提升方法

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中国电机工程学报 2024年

作者：梁帅姚良忠徐箭程帆喻恒凝邓靖雷潘尚智交直流智能配电网湖北省工程中心(武汉大学电气与自动化学院)

以电力电子变换器为并网接口的风电及光伏等可再生能源因其电源特性与同步发电机相比存在巨大差异，其高比例接入将使电力系统的暂态稳定性特征发生重大改变，给电力系统的暂态稳定性控制带来了新挑战。本文利用电力电子变换器的虚拟同... 详细信息

以电力电子变换器为并网接口的风电及光伏等可再生能源因其电源特性与同步发电机相比存在巨大差异，其高比例接入将使电力系统的暂态稳定性特征发生重大改变，给电力系统的暂态稳定性控制带来了新挑战。本文利用电力电子变换器的虚拟同步构网特性及灵活切换控制功能，提出了一种提升电力系统暂态稳定极限的构网控制方法。首先基于电力电子变换器虚拟同步构网控制的典型控制结构与控制策略，分析并给出了变换器与同步机并联系统的暂态稳定分析模型，然后基于虚拟同步构网控制变换器有功输出占比对系统暂态稳定性的影响分析，给出了通过灵活控制变换器有功输出提升系统暂态稳定极限的基本原理，在此基础上，以电压跌落深度为判据，设计了基于虚拟同步构网控制反馈模式自适应切换的变换器有功灵活控制方法，实现了电力系统暂态稳定极限的提升。最后通过对电力电子变换器并网系统的仿真分析，验证了本文所提暂态稳定极限提升控制方法的有效性。

关键词：电力电子变器构网控制虚拟同步控制高渗透率暂态稳定极限提升相平面

基于TCN的跟网/构网混合型新能源场站并网系统小干扰稳定性快速评估

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电力科学与技术学报 2024年第4期39卷 169-177页

作者：林涛林政阳李晨李君武汉大学交直流智能配电网湖北省工程技术研究中心湖北武汉430072 武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072

为支撑跟网/构网混合型新能源场站中机组控制方式快速切换,实现可适应电网强度变化的新能源场站安全稳定运行,提出基于时间卷积神经网络(temporal convolutional network,TCN)的跟网/构网混合型新能源场站并网系统小干扰稳定性快速评估... 详细信息

为支撑跟网/构网混合型新能源场站中机组控制方式快速切换,实现可适应电网强度变化的新能源场站安全稳定运行,提出基于时间卷积神经网络(temporal convolutional network,TCN)的跟网/构网混合型新能源场站并网系统小干扰稳定性快速评估方法。首先,构建跟网/构网混合型新能源场站聚合阻抗模型,通过特征值计算得到并网系统小干扰稳定裕度。然后,以并网系统短路比和新能源场站跟网/构网控制方式信息作为输入特征,以并网系统小干扰稳定裕度和阻尼比作为输出特征,训练TCN得到混合型新能源场站并网系统小干扰稳定性快速评估模型。经过训练的模型可根据短路比和跟网/构网混合型新能源场站中各机组的控制方式快速输出对应的小干扰稳定裕度和阻尼比。最后,以一个含10台风电机组的新能源场站为对象进行算例分析。结果表明:所提TCN方法相比于长短期记忆神经网络方法,在小干扰稳定裕度和阻尼比预测上的平均绝对百分比误差分别降低16.76%、14.75%;所提方法的计算耗时相对于特征值计算方法降低98.54%,从而验证所提小干扰稳定性快速评估方法的准确性与时效性。

关键词：新能源场站跟网型控制构网型控制小干扰稳定时间卷积神经网络

考虑电力网络约束的工业园区虚拟电厂调控边界求解方法

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电力系统自动化 2024年第18期48卷 66-75页

作者：廖思阳贺聪李玲芳徐箭孙元章柯德平交直流智能配电网湖北省工程中心(武汉大学) 湖北省武汉市430072 武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072 云南电网有限责任公司电网规划建设研究中心云南省昆明市650011

构建以新能源为主体的新型电力系统,亟须挖掘负荷侧灵活调节资源参与电网调控。含电解铝、矿热炉等高耗能负荷的工业园区具备良好的调控潜力,但是考虑园区内部电力网络约束,其精确调控边界求解面临着变量维数高、约束非线性的难题,现有... 详细信息

构建以新能源为主体的新型电力系统,亟须挖掘负荷侧灵活调节资源参与电网调控。含电解铝、矿热炉等高耗能负荷的工业园区具备良好的调控潜力,但是考虑园区内部电力网络约束,其精确调控边界求解面临着变量维数高、约束非线性的难题,现有方法不能较好地兼顾计算效率和精度。对此,文中将上述问题抽象为高维非线性状态空间在P-Q耦合平面的投影问题:分别建立考虑工业园区安全运行线性化和非线性约束的调控边界投影求解模型,采用一种新颖的高维状态空间投影算法,通过顶点“搜索-映射”的两步式求解过程,得到工业园区型虚拟电厂调控边界的精确投影。算例结果表明,采用所提方法求解的调控边界可由线性不等式组完全表征,与现有调度系统完全兼容,结合与叠加柔性资源调控能力和传统采样方法的对比,验证了该方法的可行性以及高求解精度和效率。

关键词：工业园区虚拟电厂调控边界电力网络约束高维状态空间投影

电动汽车空间可调度特性影响下配电网承载能力计算方法

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电网技术 2024年第10期48卷 4252-4263,I0107,I0108,I0106页

作者：黄梦旗李勇汇杨军王梦珂交直流智能配电网湖北省工程中心湖北省武汉市430072 武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072

高渗透率分布式电源与电动汽车融合带来的波动性和随机性将对电网的安全稳定运行产生重大影响。如何准确计算配电网的承载能力已成为一个亟待研究和解决的问题。针对配电网承载能力的计算问题,提出了一种电动汽车空间可调度特性影响下... 详细信息

高渗透率分布式电源与电动汽车融合带来的波动性和随机性将对电网的安全稳定运行产生重大影响。如何准确计算配电网的承载能力已成为一个亟待研究和解决的问题。针对配电网承载能力的计算问题,提出了一种电动汽车空间可调度特性影响下配电网的承载能力分布鲁棒计算方法。首先,从电动汽车充电选择的角度出发,考虑车主自身利益、充电效率和配电网承载能力的提高,建立了电动汽车的空间可调度模型;然后,建立了两阶段分布鲁棒的分布式电源和充电站承载能力计算模型,不确定性概率分布的置信集同时受到1-范数和∞-范数的约束;最后,使用列和约束生成算法来解决该问题。通过相应的实例,分析了各种设备和EV空间可调度性对配电网承载能力的影响。通过与确定性模型和鲁棒模型的比较,验证了该模型的优越性。

关键词：充电导航分布鲁棒优化配电网承载能力列与约束生成算法电动汽车空间可调度特性

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配电网多馈线负荷协同的直控型虚拟电厂自动功率控制

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电力系统自动化 2024年

作者：徐箭雷熙淳廖思阳柯德平孙元章交直流智能配电网湖北省工程中心(武汉大学) 武汉大学电气与自动化学院

配电网内具有有功快速调节能力的分布式资源及柔性负荷的增多，为电网运行控制提供了新的方式。研究了配电网多馈线负荷协同的直控型虚拟电厂自动功率控制策略，实现对自动功率控制指令的主动跟踪。首先，分析馈线负荷调节特性，建立基... 详细信息

配电网内具有有功快速调节能力的分布式资源及柔性负荷的增多，为电网运行控制提供了新的方式。研究了配电网多馈线负荷协同的直控型虚拟电厂自动功率控制策略，实现对自动功率控制指令的主动跟踪。首先，分析馈线负荷调节特性，建立基于电能质量等级的调控成本模型，并考虑广泛存在的分布式资源，构建了计及多类型有功资源调节潜力的直控型虚拟电厂。其次，构建分布式资源聚合与控制指令分解模型，通过聚类算法实现资源分群，并基于经济性原则分解聚合体控制指令；构建了基于解析电压灵敏度的多类型有功调节资源协同优化模型，决策自动功率控制指令的分解策略。最后，结合MATLAB和实时数字仿真（RTDS）平台搭建中国广东某区域实际配电网仿真模型，验证了所提策略的有效性。

关键词：馈线负荷控制分布式资源聚合直控型虚拟电厂调控成本自动功率控制

基于一致性算法的区域网络集中式共享储能共享机制

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电力自动化设备 2024年第7期44卷 231-237页

作者：余心悦李高俊杰王馨刘倩李勇汇杨军交直流智能配电网湖北省工程中心湖北武汉430072 武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072 国网安徽省电力有限公司经济技术研究院安徽合肥230071

现阶段共享储能市场的交易机制存在准入门槛高、交易成本高、交易过程复杂等问题。在高渗透率新能源接入背景下,传统集中式调度方法存在调度中心通信压力大、可靠性差等问题,而分布式调度方法能通过降低市场交易成本来提高市场效率。针... 详细信息

现阶段共享储能市场的交易机制存在准入门槛高、交易成本高、交易过程复杂等问题。在高渗透率新能源接入背景下,传统集中式调度方法存在调度中心通信压力大、可靠性差等问题,而分布式调度方法能通过降低市场交易成本来提高市场效率。针对多座新能源场站与共享储能的标准纳什博弈关系,提出了基于价格一致性的共享储能实时共享机制。基于共享储能的实时交易机制,构建了新能源场站与共享储能运营商的分布式个体决策模型;为了实现去中心化共享,在区域共享网络中提出了基于一致性算法的共享储能实时共享机制,参与者通过交互共享电价达成价格认同,最终实现共享储能社会福利最大化。以新能源场站-共享储能网络为算例进行仿真,验证所提分布式调度方法能达到与集中式调度方法相同的效果,且适用性更优。

关键词：共享储能一致性算法标准纳什博弈共享机制商业模式

考虑电力-交通交互的配电网故障下电动汽车充电演化特性

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电力系统自动化 2024年第5期48卷 88-98页

作者：吴赋章杨军柯松向慕超凌在汛邓桂平交直流智能配电网湖北省工程中心湖北省武汉市430072 武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院湖北省武汉市430077

由于配电网与交通网间的耦合交互作用,高渗透率电动汽车接入下的配电网故障可能对两网的运行产生扩大影响,厘清故障下电动汽车充电负荷对电网和交通网运行状态的影响以及充电站充电负荷分布是及时阻断故障影响的基础。针对此,提出了考... 详细信息

由于配电网与交通网间的耦合交互作用,高渗透率电动汽车接入下的配电网故障可能对两网的运行产生扩大影响,厘清故障下电动汽车充电负荷对电网和交通网运行状态的影响以及充电站充电负荷分布是及时阻断故障影响的基础。针对此,提出了考虑电力-交通交互的配电网故障下充电特征演化分析方法。首先,考虑配电网故障下充电负荷变化对配电网的影响,提出了计及充电负荷变化灵敏度的变步长重复潮流模型以计算配电网最大供电能力。其次,结合用户有限理性决策和动态交通均衡,构建了配电网故障影响下的交通运行状态演化模型。进一步,以电动汽车出行和充电为耦合单元,基于改进的Davidson函数描述供电能力对充电行为的影响,建立了两网交互的作用关系。最后,仿真分析了考虑网络耦合的配电网故障下充电负荷演化规律及其影响。

关键词：高渗透率电动汽车配电网交通网故障充电最大供电能力