城市高压配电网负荷转供辅助决策关键技术与系统

城市电网灵活性不足是造成系统调峰与输电阻塞问题的根本原因,为解决这一问题,提出了一种考虑城市高压配电网负荷转供及储能充放电策略的协同优化策略,并开发了一套可实现高压配电网灵活运行调度的在线辅助决策系统。通过分析城市高压配电网的拓扑特点,在其变电单元简化拓扑建模的基础上,分别以最小化220 kV输电网运行成本和110 kV高压配电网负荷削减成本为上、下层目标,建立时序双层优化模型,通过上下层模型的不断交替迭代,实现对高压配电网拓扑状态及储能运行状态的求解;基于高压配电网标准化站内接线的电气拓扑聚合通用方法,开发了一套可满足高压配电网灵活调度的运行控制与决策支持系统,以实现城市高压配电系统分布式新能源和储能广泛发展的运行方式优化以及调峰与负荷转供策略制定。最后,以某地区电网为例进行方法建模和实用性分析,测试并验证了所提方法的可行性与应用前景。     

含偏差风险规避的新能源和储能协同参与市场策略

为了提高新能源发电效益,可利用储能配合新能源主动参与市场以获得更多盈利的机会,因此提出了含偏差风险规避的新能源和储能协同参与市场的运行模型。偏差风险被定义为日内弃电损失与惩罚费用之和,其源于新能源不确定性所产生的偏差功率。为了降低新能源参与市场交易的偏差风险,以新能源总期望收益最大为目标、以日前计划功率为变量、以储能最大充放电功率等为约束建立协同运行模型,通过场景分析法模拟新能源出力的不确定性,采用条件风险价值度量风险并引入风险规避因子。根据是否考虑预测偏差功率,提出以新能源发电功率预测值、以考虑预测偏差功率后的发电功率预测值作为申报功率上限的2种申报策略。算例分析结果表明：在所提2种申报策略中,考虑预测偏差功率的申报策略具有更高的综合效益,可为新能源提供重要参考;储能协同新能源参与市场可有效规避偏差风险,有利于推动新能源为主体的新型电力市场中能量市场和辅助服务市场的并重发展。     

计及统一潮流控制器的电力系统双层协调弹性调度

极端天气造成的故障会引发潮流转移,触发连锁故障,从而增加了大规模停电事故发生的概率。高比例电力电子设备接入电网的趋势增加了电网调度的灵活性。因此,提出计及统一潮流控制器的电力系统双层协调弹性调度策略。采用随机场景生成的方法模拟极端天气事件;通过潮流熵定量描述极端天气下潮流分布的不均衡性,以表征发生连锁故障的风险;将弹性调度代价最低和潮流熵最低分别作为上下层模型的目标函数,同时基于统一潮流控制器的调节潮流特性,构建双层弹性调度模型;基于KKT条件和对偶原则,将原双层调度模型转化为单层混合整数线性优化模型进行求解,并通过装有统一潮流控制器的IEEE 39和IEEE118节点系统进行算例仿真,验证了所提模型在降低大规模停电事故概率和提升系统弹性方面的有效性。     

计及变压器短期急救负载的城市高压配电网负荷优化分配

为深度挖掘变压器在N-1故障短时过载工况下的紧急支撑能力，保障城市电网在该工况下的供电可靠性，提出一种计及变压器短期急救负载的城市高压配电网负荷优化分配模型。首先，推导变压器的绕组热点温度、顶层油温参数计算式。在此基础上，引入变压器短期急救负载耐受时间及约束，构建短期急救负载下以负载系数、耐受时间为决策变量的变压器过载能力非线性约束，利用凸包方法将其线性化。结合高压配电网典型拓扑约束、有功功率平衡约束等组成约束集，以变压器短期急救负载耐受时间和最大、110 kV线路开关操作次数及220 kV变压器有功切负荷量最小为目标函数，提出计及变压器短期急救负载的城市高压配电网负荷优化分配模型。该模型为混合整数线性规划问题，采用Cplex工具箱进行求解。最后，通过实际220 kV/110 kV城市电网仿真分析，验证了所提模型的有效性。     

考虑输配协同的电网机组组合与技改计划联合优化模型

进行考虑输配协同的电网机组组合与技改计划联合优化,对于提高输配整体新能源消纳率、保障系统中短期可靠经济运行具有重要意义。分别构建输电网、配电网的机组组合与技改计划联合优化模型。针对中短期优化中新能源随机性较大的问题,采用机会约束规划进行处理并将约束转化为确定性约束。分析输配分立式优化、集中式协同优化、分布式协同优化求解模型的可行性,综合比较后采用基于目标级联分析法的分布式协同优化算法实现模型的输配解耦与并行求解。算例分析表明,所提模型能够合理安排输配电网的机组启停机状态及技改项目的施工计划,并验证了目标级联分析法对于解决输配协同优化问题的有效性。     

考虑疏散需求的城市电力-交通系统协同应急恢复方法

突发灾害后，考虑城市电力-交通系统耦合影响及疏散需求，协同两部门实现人员快速疏散与关键负荷快速恢复，有利于减少人员伤亡、降低灾害损失。首先，提出考虑疏散需求的电力-交通协同应急框架；然后，以应急疏散时间最短为目标，考虑充电站动态车流量特点及关键用电设施恢复情况，建立交通网最优疏散模型，得到关键交通用电设施的用电需求；进一步，以供电恢复效果最大化为目标，考虑移动应急资源可用性以及影响疏散关键用电设施用能需求等约束，建立配电网应急恢复的混合整数线性规划模型。采用改进的电力-交通耦合系统作为算例进行对比测试，验证了所提协同应急恢复方法的有效性和优越性。     

提升局部区域新能源外送能力的储能容量优化配置方法

局部区域内的新能源大规模集中开发会造成严重的弃电问题,配置一定规模的储能装置可显著减少弃电。文中基于时序生产模拟软件和概率统计分析方法研究了考虑新能源发电不确定性和弃电率约束的局部断面储能容量配置问题。首先,介绍了主流的时序生产模拟软件的算法框架;基于该软件在考虑新能源出力的不确定性下获取局部区域断面的弃电曲线。然后,考虑弃电率限制,利用恒功率法确定储能的初始配置规模,再对断面弃电时长进行累积概率统计分析以得到储能最佳时长;进而对储能进行优化配置,得到满足弃电率约束的储能最佳配置规模。最后,针对中国西北某省实际电网进行了算例分析,并对储能配置规模与新能源装机占比和新能源利用率开展敏感性分析,验证了所提方法在求解方面的便捷性。     

台风灾害下电网韧性评估及差异化规划

台风灾害易使电网产生群发性地断线从而演化为大型停电事故，造成巨大经济损失。文中针对极端台风灾害下电网韧性评估及差异化规划方法展开研究。首先，基于Batts风场模拟，构建电网线路故障恢复模型，提出一种考虑重要负荷供电韧性的评估指标。然后，构建差异化规划两阶段优化模型：第1阶段基于差异化规划方案优化线路加固策略；第2阶段通过优化储能供电支撑负荷恢复策略，进一步校验规划方案的韧性提升效果。最后，通过椭圆函数修正惯性权重的粒子群优化算法进行求解。通过仿真结果验证了所提方法的有效性。     

面向新能源就地消纳的园区储能与电价协调优化方法

为促进园区新能源就地消纳,充分利用电价的优化调节能力和储能作为灵活资源的调节手段,提出一种储能与电价协调优化方法,构建双层源荷储协调优化模型以提高新能源就地消纳能力。首先,上层优化模型根据预测的净负荷功率曲线对分时时段进行划分,以园区运营商收益最大为目标对分时电价进行优化;其次,在下层优化模型中计及储能电池的容量损耗,综合考虑运营商成本和新能源消纳能力,以新能源就地消纳率最大为目标对储能进行优化配置。在此基础上,提出飞蛾火焰优化-粒子群优化（MFO-PSO）智能优化算法对模型进行求解。最后,算例分析验证了所提方法能够有效促进新能源就地消纳,并提高储能配置的经济性。     

计及压缩空气储能的发输电系统可靠性评估

压缩空气储能（CAES）是一项清洁的储能技术，其接入电力系统在为实现高比例可再生能源消纳提供一种新的解决途径的同时，也会对发输电系统可靠性评估产生影响。首先，运用马尔可夫方法对CAES建立了通用的故障概率模型，并且该模型能够考虑储气容器损坏的情形；其次，针对该模型提出了能反映储能侧能量损失的系统指标，并探讨了CAES的不同控制参数对发输电系统指标的影响；接着，在修改后的IEEE RTS-79系统中利用灵敏度分析方法来识别影响CAES中的组合模块、整体装置和发输电系统指标的关键元件，并结合经典二分法理论来挖掘CAES并网的容量价值；最后，探讨了风电场与CAES协调配合对系统可靠性的影响，评估结果可为CAES的设计及配置方案提供有益的参考。     

计及台风的含高渗透率风电大电网多时间尺度防御调度策略

为解决我国沿海地区大规模风电接入电网场景下对台风灾害鲁棒性不足的问题，提出一种计及台风的含高渗透率风电大电网多时间尺度防御调度策略。首先，根据台风气象数据建立台风灾害下可调度风电资源评估模型及典型电网元件故障率模型，生成台风灾害下电网故障场景；其次，考虑台风场景下风电出力及故障情景，提出电网失负荷和电网风险指标量化的电网故障损失及概率，分析电网的风险成本；进一步，根据响应速度及能量时移特性对电网的多源调度资源进行分类，以电网风险成本及运行成本之和最低为目标函数构建多源电网多时间尺度防御调度模型，并应用改进海鸥算法对模型进行求解。最后，通过IEEE-39节点算例结果表明，所提出的防御调度策略能协调源-荷的灵活资源，提高电网面对台风灾害的鲁棒性。     

面向电网调峰的负荷友好性评价

为合理评价新型电力系统中需求侧负荷对净负荷峰谷特性影响的优劣，提出面向电网调峰的负荷友好性评价思路。首先，分析了新型电力系统中净负荷特性，针对峰谷调节困难的需求，提出友好负荷的概念，并基于此提取负荷的友好性特征；其次，为客观核定特征指标的重要性，提出基于特征指标对评价目标贡献的赋权思想；再次，针对特征参数的随机性，构建指标云模型计算评价目标的隶属度，确定指标贡献权重。同时，为避免异常特征值影响云模型分布，提出了异常值折算方法。最后，选取中国某区域的负荷聚合商作为评价对象，验证了所提评价思想的合理性及所提评价方法的有效性。     

计及静态电压稳定性的风光电站选址定容协同规划方法

为了降低风光电站并网给电力系统电压稳定性带来的负面影响,提出了计及静态电压稳定性的风光电站选址定容协同规划方法。分析了风光电站的发电特性,并对其建立数学模型;考虑并网等值阻抗和静态电压稳定性的内在制约关系,进一步综合风光电站及其汇集站选址定容、并网点位置等优化目标,建立了风光电站选址定容协同规划模型;基于地图栅格化和分段线性化方法,将所提规划模型转换为混合整数线性规划模型;在此基础上,利用K-means算法提取典型场景,并给出了所提模型的求解流程。基于西南某地区的实际数据进行算例验证,结果表明所提规划方法能够充分发挥规划区域内自然资源的禀赋特性和风光发电互补性,有效提高了风光电站并网后的静态电压稳定性。     

基于电池特性的风电场综合储能优化配置

为应对高风电渗透率，对其所在区域的电网稳定性提出了更高要求。储能作为应对高风电渗透率的关键因素，其配置与系统最终稳定性密切相关。为解决单纯依靠增加单一储能配置来提升电网稳定性将会造成投资成本高等问题，兼顾储能的可靠性与经济性，基于不同类型电池特性提出了一套储能配置方案：将锂电池功率调节性强与液流电池容量储存度大的优势相结合，依据通过实际需求所设立的技术指标，结合储能平均使用成本最小化的目标函数，利用免疫算法进行求解，得到所提储能功率与容量的综合配置方案。最后利用山东某风场数据进行实例分析，评估所提方案下的储能配置对于风场出力的改善情况，验证此方案的经济性与可靠性。     

新型电力系统直控式负荷多层级协同调控关键技术综述

风能和太阳能等可再生能源的规模持续扩大,对电力系统的安全稳定运行造成了严重的威胁。负荷侧调控潜力的深入挖掘为电力系统的调频、调峰以及紧急控制提供了新的调控手段。围绕负荷控制中多物理量耦合、强时变性以及弱可观性的关键难题,面向集中式的蓄热型工业负荷、分布式配电网馈线负荷2类负荷,综述了新型电力系统下直控式负荷多层级协同调控关键技术,包括连续自适应的有功调节技术、安全精细化的分级切除技术、多时间尺度互动控制技术等。针对上述内容,结合文献调研结果对关键技术难点进行了展望,并介绍了部分技术在示范工程的应用情况。     

基于高维模型表达方法的新能源电力系统小干扰失稳风险评估

受新能源电力系统中随机变量多和概率分布复杂等特点影响,小干扰失稳风险评估面临高效性和准确性两方面挑战。因此,提出基于高维模型表达方法的新能源电力系统小干扰失稳风险评估方法。首先,使用核密度估计法构建单变量概率分布模型,使用Pair-Copula函数模型构建高维相关变量联合分布模型,刻画变量复杂概率分布特征。然后,提出基于移动最小二乘法和高维模型表达方法的小干扰失稳风险评估方法,通过对非线性耦合相关性变量的稀疏逼近,提高建模求解效率。并针对风-光-负荷实际概率分布特征,提出了与概率结合的采样法以提高计算准确性。最后,以新能源接入的2区域4机系统和新英格兰-纽约16机系统为例进行分析,验证了所提方法的准确性和高效性。     

柔性互联配电网故障恢复的云边协同优化算法

柔性互联配电网是未来新型配电网的新发展方向,系统对故障恢复策略及其算法提出了更高的响应速度要求。为提升配电网故障恢复优化算法的响应速度,以柔性互联设备为网络边界,采用云边协同技术,在遵循云边端网络架构的约束下,将健全边缘网络的最优潮流计算前移到配电网正常运行时,采用定时或阈值触发扫描计算并拟合边缘网络最优运行指标与网间交互功率的分段线性关联函数,从而提出基于边缘网络前置预计算的柔性互联配电网故障恢复优化算法及其云边协同调控逻辑。由于各边缘网络的优化计算前置到正常时,且优化模型被限制在边缘网络内,优化模型维度被有效限制,配电网故障恢复算法的响应速度得到提高。算例分析与对比验证表明,所提方法准确且计算效率高。     

电网厂站接线图人工智能识别关键方法

矢量化的电网厂站接线图需要调度运维人员参考设计图纸进行人工绘制及导入，工作量巨大且极易出错。针对电网厂站接线图中图元、文字以及接线关系3个核心的识别问题，提出一套基于人工智能的完整电网厂站接线图识别方法，显著提升识别的效率和准确性。通过结合分级预处理的重叠滑窗机制与YOLOv4算法，解决电网厂站接线图的“大图像小图元检测”问题；通过迁移学习与卷积循环神经网络结合，提升包含中文电气文本的识别率；通过嵌入电气领域知识与规则，提升接线识别的准确率。最后，根据获取的电气元件信息、文本信息、连接线信息，完成其他下游任务。采用实际调度系统导出的电网接线图数据集，设计了图元、文字、接线识别三方面的对比实验，验证了所提方法的有效性。     

高比例新能源下含调频控制的储能系统多目标优化

储能在高比例新能源系统中有非常重要的作用,比如调峰、调频和调压等,而储能的作用能否充分体现出来,取决于其容量和位置的配置。为解决高比例新能源下含调频控制的储能系统的优化配置问题,首先研究了一种基于非线性变K系数的储能一次调频控制策略并对其控制参数进行优化,在此基础上,提出了面向高比例新能源电力系统的储能定容选址多目标优化配置方法。该方法采用改进多目标粒子群优化算法,将储能容量、位置作为决策变量,并将系统频率波动指标、电网脆弱性指标和储能成本指标最小作为优化目标,求得帕雷托解集后,通过信息熵求得各个目标的权重后采用优劣解距离法计算得到最优方案。最后,对安阳市某区域电网数据进行实际算例分析,得到了该区域电网的储能最优配置方案,并验证了所提储能定容选址配置方法和控制策略的有效性与优越性。     

保供电型光储微电网运营策略分析

针对传统应急电源车保供电存在的资产利用率不足、成本较高等问题,结合微电网的发展趋势,提出了一种保供电型光储微电网的运营策略,重点讨论了微电网应用于保供电领域的经济性。提出了光储微电网代替应急电源车的保供电思路,从初始投资成本、运维成本、收益三方面初步分析了微电网应用于保供电领域的经济性;为了解决现阶段储能投资效益差的难题,提出了供电企业向储能投资商给予补贴的建议,并为此提出了虚拟保电量的概念;为了合理确定供电企业给予储能投资商的补贴数额,提出了非博弈和博弈2种补贴方案,并对3种运营模式中共同博弈投资模式的内部交易和定价机制进行了详细讨论。基于算例分析了不同的运营模式下供电企业和社会资本的经济效益,以确定最优的运营策略。