实时无功优化研究及其在线实现

分析了无功调节对系统的影响和无功补偿设备的调节特性,讨论了实时无功优化的应用特点及其在线应用的相关影响因素。建立了以有功网损最小为目标,电压与无功越限为罚函数的无功优化数学模型。然后,按EMS的在线应用要求设计了实时无功优化软件的体系结构,优化求解上采用了一种具有分解-协调效能的协同进化算法。最后用一个实际电网进行了算例分析,以验证其可行性与有效性。     

大能源思维与大数据思维的融合:(一)大数据与电力大数据

大能源思维将电力视为能源生产与消费全流程中的枢纽环节,藉此推动上游一次能源的清洁替代与下游终端能源的电能替代,支撑能源的可持续发展。大数据思维将各种数据资源从简单的处理对象转变为生产的基础要素。这两种思维的融合,使电力大数据成为大能源系统广泛互联、开放互动及高度智能的支撑,包括:广域多时间尺度的能源数据及相关领域数据的采集、传输和存储,以及从这些大量多源异构数据中快速提炼出深层知识并发挥其应用价值。作为两篇论文中的开篇,在演绎大数据基本概念、结构类型及本质特征的基础上,归纳电力大数据的特点。针对综合能源,通过基于数学模型的因果型数据、无因果关系的统计型数据以及参与者博弈型数据的融合,构建信息能源系统的知识挖掘平台。其续篇将讨论信息能源系统,并通过若干案例,反映大数据思维对提高大能源经济性与可靠性的贡献。     

低惯量下电力系统频率特性分析及电池储能调频控制策略综述

随着“碳达峰、碳中和”及建立新型电力系统战略目标的提出,越来越多的传统机组被新能源机组逐步替代,造成电力系统的惯量水平持续走低,低惯量下有功冲击事件愈演愈烈,电力系统频率稳定性正面临严峻的挑战。从电力系统惯量定义出发,介绍影响惯量水平的相关因素。基于惯量定义分析高比例新能源并网后系统惯量水平的变化趋势,剖析惯量水平与频率稳定的关联关系。分析了低惯量水平给电力系统带来的3点新特性：传统惯量支撑资源稀缺、惯量水平评估难度加大和多种频率调整资源协调难度增加。在此基础上,从发电侧、电网侧、负荷侧和储能等角度介绍了提升电力系统频率稳定的方法和策略。从不同应用场景重点分析了电池储能在参与电力系统频率调整时的控制策略并对其优缺点进行详细的分析。最后,展望了低惯量电力系统中储能参与频率调整的协调控制策略。     

备用容量服务市场的风险决策

电力市场的备用服务决策一般采用确定性方法,即使计及事件概率,也由于未考虑相关损失而难以体现风险理念,不能优化各类备用的组合。为有效协调安全性和经济性,应将安全性用货币来量化,并用广义的经济利益最大化作为技术决策的准则。文中采用风险管理和协调优化的观点,结合电力可靠性与可中断负荷价值化理念,提出一种基于风险量化的优化决策方法,对各类备用资源实现优化组合。仿真结果表明了方法的有效性。     

电力市场稳定性及其风险管理

介绍了风险管理的基本理论,比较了确定性分析、概率分析及风险分析方法,综述了电力系统与电力市场中风险管理的研究和应用情况;从传统体制到市场环境之间义利重构的角度,探讨了电力市场稳定性和风险管理的问题;最后提出了计及风险的电力市场稳定量化分析方法。     

风电低电压穿越和脱网并存下电网暂态频率轨迹在线预测

国外大停电事故表明,海量不同新能源在受扰后可能存在低电压穿越和脱网并存的场景,对系统整体功率冲击呈现出复杂的非线性动态变化,暂态频率轨迹预测愈加困难。现有频率轨迹预测分析方法通常仅考虑低电压穿越或脱网的单一扰动形式,且缺乏实用可行的工程应用方案,难以对频率不安全的场景进行预警或预控。为此,文中首先分析了低电压穿越过程中风电出力分布特性引起有功功率恢复差异的机理及对系统功率冲击的影响;其次,考虑阶跃、非阶跃等多种功率扰动形式,提出了计及风电低电压穿越复杂恢复和脱网并存下的电网频率响应模型;然后,提出了基于“离线分档建模、在线快速预测、临界追加校验”的工程应用方案;最后,通过美国新英格兰10机39节点测试系统和某实际电网算例仿真验证了所提模型及方法的有效性和实用性。     

考虑最大转子动能储备的直驱式风力发电机组群优化控制

针对风电场参与紧急功率速增控制的情景,以直驱式风力发电机组(direct drive wind power system, DDWPS)为研究对象,对其超速减功率运行进行了研究。搭建了基于Simulink的DDWPS,对不同风速条件下的机组超速减功率与发电机转子动能存储性能进行了仿真。由于转子储能可以有效提高紧急功率速增的支撑,因此以最大转子动能储备为优化目标,利用GUROBI优化软件对某风电场多台DDWPS的超速减载率进行优化。结果表明,额定风速条件下的风机与低于额定风速条件下的风机相比,其减载率应较小,以增加整个风电场多台机组的转子总动能。方法的实现可为风电场参与紧急功率速增控制提供理论与工程基础。     

基于实测数据因果推断的燃煤机组低碳经济运行评估决策

作为首批参与全国碳市场的控排行业,火电企业需要依据市场规则完成履约,其供电碳排放强度与供电量共同影响火电企业在碳市场中的履约需求。随着新型电力系统建设深化,燃煤机组将承担越来越多系统调节责任,供电碳排放强度将更多地受到其运行工况的影响。针对火电企业现状,提出一种基于实测数据因果推断的燃煤机组低碳经济运行评估决策方法,通过先验知识刻画各变量间的因果关系图,构建广义倾向得分匹配模型评估供电量对供电碳排放强度、供电标煤耗的影响函数,实现对燃煤机组低碳运行的辅助决策。燃煤机组碳排放实测数据的算例分析结果验证了方法的可行性和有效性,为燃煤机组低碳经济运行评估决策提供了一种高效便捷的新思路。     

基于DHT和区块链技术的电网安全稳定控制终端分布式认证

电网安全稳定控制系统终端资源有限、业务实时性要求高,现有认证方案难以兼顾系统的安全性、实时性和存储效率。将分布式哈希表（distributed Hash table, DHT）技术与区块链技术相结合,提出基于跳图（skip graph）结构DHT的区块链分布式存储优化方法;设计了基于DHT和区块链技术的电网安全稳定控制终端分布式认证方案,给出了终端注册、入网和认证的流程与关键算法;分析了该方案的安全性和时空复杂度;对认证方案进行系统实现,从平均认证时延和平均终端存储开销2方面进行了实验测试,验证了该方案的可行性和在时空效率方面的优势。方案在不影响电网安全稳定控制系统终端间通信效率的同时提升了终端间通信安全性,进而保障了电网的安全稳定运行。     

能源转型碳减排效益的货币价值化评估

气候变化已成为人类可持续发展面临的核心挑战,低碳能源转型已成为减缓气候变化的关键举措。碳减排是能源转型的关键效益之一,若能对其进行货币价值化评估,将有助于在统一货币量纲下,对不同能源转型目标和路径进行成本效益分析。分析了国际主流碳排放货币价值化评估方法,认为碳排放社会损失更适用于长期能源转型问题的评估。进而,对碳排放社会损失评估模型中社会经济、气候变化、损失评估、结果折现各子模块进行了详细介绍,并明晰了评估模型的不确定性来源。最后,选择典型评估模型对中国碳排放社会损失进行了试算,并对折现率这一关键参数进行了灵敏度分析,为能源转型方案碳减排效益货币价值化提供了评估思路。