Modeling the value of integrated U.S. and Canadian power sector expansion

The U.S.-Canadian power system has evolved into a highly integrated grid. Cross-border transmission and coordination of system operations create an interconnected power system with combined imports and exports of electricity of greater than 77?TWh per year. Currently, more than 5 GW of new international transmission lines are in various stages of permitting and development. These transmission lines may enable even greater integration and coordination of the U.S. and Canadian systems, which can in turn increase the reliability and flexibility of North America’s electricity grid and help address challenges associated with integrating high levels of variable renewables. Using a version of the National Renewable Energy Laboratory’s Regional Energy Deployment System (ReEDS) model that incorporates Canada, this analysis quantifies the differences in the evolution of the power system under scenarios in which cross-border transmission capacity is restricted to today’s levels, and scenarios in which new transmission is less restricted. These impacts are analyzed under a “business-as-usual” reference scenario and a scenario in which deep cuts in power sector carbon dioxide emissions levels are achieved. A set of key impact metrics is analyzed, including 1) the composition of generating capacity by technology, 2) system costs, 3) wholesale electricity prices, 4) international electricity exports and imports, 5) transmission capacity, and 6) carbon dioxide emission levels. When new cross-border transmission is not allowed, the United States needs additional capacity (primarily natural gas and renewable energy) to meet domestic needs, while total Canadian capacity is lower because less capacity is needed to export to the United States. This effect is amplified under the carbon cap scenario. Impacts vary on a regional basis, largely due to the different relative sizes of the generation portfolio between countries and regions and the relative impact from cross-border electricity trade. The total impact from restricting cross-border trade on carbon emissions and average wholesale electricity prices is limited, due to the relative size of the domestic power systems and the cross-border trade volume. Cross-border transmission capacity is projected to more than double under the unrestricted transmission capacity scenarios, which exceeds the rate of projected domestic transmission capacity additions in each country.     

计及需求响应和储能技术发展的未来区间电力流规模分析

区间电力流未来面临可再生能源比例升高,储能和需求响应技术发展、远距离输电经济性下降等机遇和挑战。首先介绍了区间电力流的发展与现状;然后考虑负荷和可再生能源出力的时序曲线、区域电网的电力平衡和现有互联通道,建立了以区间输电通道新增容量最小为目标函数的优化模型。最后,利用6个区域电网的预测数据进行了求解,结果表明应用需求响应和储能技术能有效削减区间输电通道新增容量需求,避免输电通道的过度建设,同时可以促进可再生能源消纳,在较高比例可再生能源场景下实现资源的优化配置。     

基于分时电价的企业负荷转移优化控制模型及其应用

企业可利用分时电价通过合理转移负荷用电时间达到节约电费开支的目的.分析了企业生产流程中制约负荷转移优化控制的因素,介绍了建立的一种基于分时电价的企业负荷转移优化控制模型,在煤矿生产系统的应用表明可有效节约电费开支.     

炼化企业热电厂热电负荷优化分配研究及应用

针对炼化企业自备热电厂以热定电的发电特点,建立了基于供热量平衡的负荷优化分配模型（模型1）和基于不同燃料价、电价的负荷优化分配模型（模型2）,同时在全厂生产过程监控及优化系统基础上进行了在线实施。通过对优化前后现场运行数据分析,采用模型1运行时可节约煤耗至少4.5 g/（kW·h）;采用模型2运行时可增加收益6 492.16元/h。提出的热电负荷优化分配模型可应用于其他电厂。     

新能源环境替代效用与传输价值研究

研究了新能源的环境效用和新能源对常规能源的环境替代效用,并以此为基础提出了新能源环境电价的定价策略。研究了新能源在单一电网消纳时的环境边际替代率和确定环境电价的方法,讨论了新能源远距离输送时送受端环境效用的相互影响,讨论了输送比例和区域间边际环境效用系数对区域间环境电价的影响,证明了环境电价可以体现新能源远距离输送的作用和价值。     

基于模型预测控制的含岸电混合能源系统优化运行

针对港口中包含岸电、海上风机与储能的混合能源系统,提出一种系统优化运行方法.该方法建立混合能源系统模型,其中包括岸电负荷预测模型、岸电动态电价模型、风机模型与储能模型.针对岸电负荷不确定性导致的预测精确度较小的问题,提出一种分频段预测方法,该方法利用小波包分解进行信号分频并根据不同频段特点选择不同的预测方法,提高了预测准确率;针对岸电供售电价格机制不明确的问题,提出与岸电用电量线性相关的阶梯服务费模型和随负荷变化动态调整的电价模型,平衡了港口企业、航运企业与电网企业三方利益;针对整数变量引入形成的混合整数非线性规划问题,采用模型预测控制滚动优化方法,利用CPLEX+YALMIP进行求解,改善了开环优化方法在不确定性环境下误差较大的问题,得到了系统总运行成本最小的优化结果.     

基于预测–校正内点法ATC计算

20世纪70年代,电力工作者开始对系统区域间的可用输电能力(Available Transfer Capability,ATC)进行研究。在联邦能源管理委员会(Federal Energy Regulatory Commission,FERC)下达要求输电网的运行单位需计算ATC的命令之后,ATC的研究受到了广泛的关注。快速、可靠地评估ATC对系统的输电可靠性和电力市场交易顺利进行有着重要的作用。基于预测校正内点法计算速度快、鲁棒性好、快速收敛等优点,将预测校正内点法(Predictor-corrector Primal-dual Interior-point Method,PCPDIPM)应用于电力系统ATC计算;通过对模型进行仿真分析,与传统原对偶内点法(Primal-dual Interior-point Method,PDIPM)计算ATC进行比较,验证模型的实用性和算法的有效性及快速收敛性。     

基于交替方向乘子法的电-气互联系统分布式协同规划

逐渐增多的燃气机组和日益发展的电转气技术使得电力、天然气系统的耦合愈加紧密,因而对电力、天然气系统的规划也需要考虑两个系统的耦合作用。目前中国的电力系统、天然气系统分属不同的投资决策主体,两个系统通常只进行部分信息交互。针对这一特点,基于交替方向乘子法构建了电-气互联系统的分布式协同规划算法。首先考虑电力系统和天然气系统的相关运行约束,建立了以燃气机组、电转气为耦合元素的电-气互联系统的集中协同规划模型;其次,采用交替方向乘子法在电力系统源、网协同规划子问题和天然气网络规划子问题的基础上,通过耦合变量的信息传递,构建了两个子问题交替迭代求解的机制。最后以修改的IEEE 39节点电力系统和比利时20节点天然气系统所构成的电-气互联系统为例,说明了所提方法的可行性和有效性。     

CTS预付费标准安全体系研究*

CTS预付费电能表计量与传统和STS预付费电能表计量相比,是以货币值表示电能消费的信息系统,CTS更能促进消费者的节能意识,并能有效解决电量囤积问题,方便电价随着供求关系的变化经常调整,目前国外的应用量比较大。文章对CTS付费计量系统相关的国内外标准进行了对比分析,对CTS付费计量系统的通用实体模型进行了研究,并结合实际应用需要重点论述了CTS安全认证系统,包括安全框架、Token码的产生和使用过程、密钥生成、加解密方式、售电模式和密匙管理等方面。     

应用电力仿真软件PSS/E计算网络可用传输能力

可用输电能力(ATC)是指导电力市场交易的重要指标,对系统规划与运行具有重要影响;PSS/E是一种有效的机电暂态分析软件,利用其快速的潮流计算功能及扩展接口可进行ATC指标的计算分析,为电网规划与系统分析人员提供便利。引入ATC指标的定义及主要解算方法,详细分析了PSS/E软件基于直流潮流和交流潮流的ATC计算模型和流程,以及用于N-1故障严重性排序的两种行为性指标。针对IEEE30节点系统算例进行比较分析,计算结果表明了软件ATC指标计算和应用的可行性。     

中长期交易机制下售电公司购电策略优化

随着电力体制改革的不断推进,售电公司作为新的市场主体,准确把握市场机遇,明确市场交易策略尤为重要。为此,立足于中长期电力交易机制,全面考虑多样化市场交易品种,引入合同转让交易和偏差电量考核作为市场化电力电量平衡机制,建立售电公司购电策略优化模型,以售电公司收益最大化为目标,采用混合自适应细菌觅食优化的改进粒子群算法（ABFO-PSO）进行模型求解,最后通过算例分析,验证所建模型和方法的有效性;该研究可为售电公司参与市场竞争提供参考。     

基于输配电成本监审的转移交叉补贴测算模型应用

随着我国电力体制改革的深入,工、商业用户转移参加市场化交易电量增加,对电网公司来说,其售电收入减少,且由于兜底售电,其需承担工、商业用户参与市场化交易后转移的交叉补贴。分析了我国现阶段管制市场及开放市场并存环境下的市场结构及定价机制,梳理了工、商业用户参与市场化交易对电网公司售电收入的影响,构建电力市场化交易下转移交叉补贴测算模型。以某省实际数据为基础,测算了该省电网公司承担的转移交叉补贴规模,并对其进行了敏感性分析。     

PLC在“一线两站”备用电源自动投入中的应用

以S7-200PLC为核心,对某供电局110 kV电网"一线两站"的备用电源自动投入装置(简称备自投)进行了控制.实际运行表明,由PLC控制的备自投装置使两所变电所的供电可靠性得到了很大的提高.     

美国得州2·15大停电事故分析及对中国电力发展的启示

受极寒天气影响,2021年2月15日—19日美国得克萨斯州发生大停电事故,最多影响人口达450万人,得州电网进入三级紧急状态,最大切负荷2 000万kW,实时市场价格超过9 000美元/(MW·h)。依据得州电力可靠性委员会等机构的公开报告和数据,梳理事故过程,在提出的停电原因分析体系基础上,剖析该事故原因,并总结对中国电力发展的启示。应坚持发挥统一规划、统一调度、统一管理的体制优势,重视极端场景电力应急保障问题,构建适应高比例可再生能源和高比例电力电子装备电力系统的多元供给体系,筑牢能源电力安全物理基础,探索具有中国特色的电力市场模式。     

基于TD—LTE的电力应急通信系统

依托现有电力系统的通信资源,设计了一种基于分时长期演进（TD—LTE）的电力应急通信系统,为电力应急指挥中心提供突发事件现场音视频数据,同时也为电力通信故障恢复提供高带宽的临时通道。该系统的建设提高了电力系统通信应对突发事件的能力,保障电网的安全稳定运行。     

基于SDAE和双模型联合训练的低压用户窃电检测方法

用户窃电行为是电网企业运营管理的痛点,基于数据驱动的低压用户窃电检测是当前的重要发展方向.由于窃电数据集具有自身高维度且样本不平衡的特点,对窃电检测模型的拟合能力和泛化能力要求极高.为此,文章利用堆栈降噪自编码器对低压用户日用电量数据进行特征提取,通过挖掘数据的深层特征减少窃电产生的极端数据对检测模型的影响;进而提出逻辑回归与深度神经网络联合训练模型进行低压用户窃电检测,将逻辑回归模型的记忆能力与深度神经网络模型的泛化能力相结合,进一步提升窃电检测的精度.通过实际电网数据的实验仿真,从AUC值、准确率和召回值三个评价指标验证了所提出方法相对于传统机器学习算法具有明显的性能优势.     

区块链支持下的微网电力市场设计及调度优化

为了发挥微网电力市场的活力,实现清洁能源的优化配置,在区块链支持下,针对微网电力市场的调度优化进行了研究。基于微网市场和区块链相似的网络拓扑结构,构建了基于区块链的微网市场总体框架。通过区块链管理平台获取数据信息,结合模型预测控制(MPC)方法,对微网市场调度运行进行优化。以IEEE 33节点系统为算例进行分析,结果验证了区块链支持下的微网交易模型的有效性,表明通过区块链管理平台结合MPC进行优化调度,增强了微网市场的鲁棒性,提高了电力交易过程中负荷功率预测的准确性以及能源利用率。     

基于深度循环卷积模型的非侵入式负荷分解方法

电力分项计算是智能电表的一个重要环节,即对接入户线的各个电器设备进行用电消耗检测。对电力公司进行精准预测,提高系统稳定性可靠性,制定调度方案,设计“错峰用电”费率结构,发现设备老化和故障有着重要意义。为了实现电力分项计算,文中提出了一种基于深度循环卷积神经网络的非侵入式负荷分解方法。对目标电器的不同功率状态进行编码,用循环卷积神经网络提取输入负荷总功率的空间时间特征。对输入数据进行归一化提高模型训练速度,用drouput技术降低模型过拟合,用迁移学习技术实现对不同目标电器的功率状态预测建模。并和传统的隐马尔可夫模型进行对比。文中采用公开的redd数据集,结果证明文中所提出的模型能很好预测目标电器的功率状态。     

基于物联网技术的电力应急救援智能通信系统

电力系统应急救援信息化工作是电力应急体系的重要技术发展领域之一,基于物联网技术的电力应急救援系统是电力信息化和智能电网发展的趋势。文章将物联网技术引入到电力现场应急救援现场,利用无线传感网络、RFID、云计算与数据挖掘技术,建立了一个全新的基于物联网的电力应急通信系统解决方案,全面解决了电力应急现场信息报送、指挥调度、救援决策的信息传送问题,为电力应急救援智能化和高效率提供了坚强的技术依据。