考虑工业用户安全用电风险的分轮次负荷控制与恢复策略

针对目前工业用户分轮次控制及恢复过程的安全用电缺乏一套全面合理风险评估指标体系的现状,该文构建工业用户安全用电综合风险评估指标体系,并提出一种考虑工业用户安全用电综合风险的分轮次负荷控制与恢复策略。该文首先构建由21个指标组成的工业用户安全用电综合风险评估指标体系;其次,结合博弈赋权和云模型的风险评估方法获取工业用户风险等级,进而提出基于可控制风险阈值动态调整调控量的分轮次负荷控制策略和基于重要负荷受控制总量与负荷设备风险严重程度序列集的分轮次负荷恢复策略;最后,以IEEE-RTS-24系统为实际场景,以钢厂为例验证所提分轮次负荷控制与恢复策略的有效性,所提策略既可保障工业用户以低风险等级参与分轮次控制与恢复过程,也可满足电网安全可靠运行的需求。     

多类型热电机组群实时负荷动态分配方法

在运行灵活性提升背景下,考虑热电厂内不同类型热电机组的可行运行区间及其相关辅机运行动态安全边界,以实现热电厂整体效益最大为目标,提出一种多类型热电机组群实时负荷动态分配方法。该方法计及热电厂的售电收益、运行成本、辅助调峰市场收益、负荷跟踪惩罚,并通过设置机组出力最小调整量降低各机组出力调整频次。基于东北地区某热电厂实际数据的算例结果验证了所提方法的有效性和优越性。     

面向负荷特征分析的地理分布式协同聚类方法

能源互联网架构下,用户数据传输延迟和电力公司管理规定促使电力数据中心在全国各地建立,电力数据因而呈现地理分布式,对此研究了在地理分布式情景下的用户负荷特征聚类算法。首先,对于地理节点内用户负荷的特征分析,在采用主成分分析与负荷指标特征加权组合算法的基础上,提出了考虑密度峰值信息的K-means算法,并为地理节点间的信息共识提供了支撑。其次,针对用户需求的地理分布式网络化感知结构,构建了考虑特征迁移的分布式聚类模型框架,提出将节点局部信息通过参数共识得到全局聚类模型的分布式K-means算法,在节点间仅传递公开信息的前提下,实现了用户特征的全局聚类。最后,通过爱尔兰、中国北方部分城市的负荷数据对模型及算法进行验证。结果显示,分布式K-means能利用全局信息、考虑不同区域的差异来更好地识别典型用电曲线,并且算法具有较好的可迁移性。     

面向新能源并网的低压用户链路识别算法

针对新能源并网带来的电压特性变化和低压拓扑关系辨识颗粒度细化需求,提出了基于图信号处理的用户链路识别模型。该识别模型利用相邻节点间的电压相似性表征图信号的平滑性,结合节点电流定律对网络结构的约束,克服新能源并网带来的同相用户电压相似性变差的影响;利用图结构固有的链路属性,实现低压拓扑识别下沉至用户之间的上下游连接关系识别。最后,利用真实用户数据搭建仿真模型验证了所提算法的有效性,探讨了所提算法在不同场景下的性能表现,并与已有识别算法进行了比较分析。算例表明,所提算法与已有算法相比,可有效识别用户链路关系,且对新能源并网渗透率和数据误差率有较好的鲁棒性。     

计及需求响应下典型工业负荷排放特性的环境经济调度

水泥厂等工业用户一方面具有高排放属性,另一方面也具有相当可观的需求响应潜力,可作为电力系统应对风电等新能源发电不确定性的重要手段之一。为此,在含风电电力系统环境经济调度问题中充分考虑水泥厂大气污染物和碳排放特性及其需求响应能力,实现电力系统源荷协同的绿色低碳运行。首先,分析了电源侧火电机组和负荷侧水泥厂的大气污染物排放特性,并计及大气污染物的时空分布特性和污染源附近区域的环境容量裕度,提出了火电机组及水泥厂环保成本计算模型。同时,考虑了火电机组及水泥厂的碳排放特性,并采用阶梯型碳排放成本模型计算火电机组和水泥厂的碳排放成本。在此基础之上,提出了水泥厂负荷优化模型,以阶梯型分时电价的方式调动水泥厂参与需求响应,构建了源荷协同的含风电电力系统环境经济调度模型。最后,基于改进的IEEE 39节点系统进行了算例分析。结果表明,所提模型不仅可以实现电网侧和水泥厂成本均降低的双赢局面,还能够降低电力系统源荷整体的碳排放量。     

基于改进下垂控制的贯通同相系统负荷分配方法

贯通同相供电系统中,相邻牵引变电站同时给机车负载供电。各牵引变电站与机车间线路阻抗及分配的负荷功率随机车位置变化,传统下垂控制无法实现功率的有效分配。提出了一种基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制策略。针对功率变化问题,通过自适应虚拟阻抗环节,补偿线路的变化量,满足传统下垂控制的使用条件。对传统下垂控制加以改进,在改进后的下垂控制中加入补偿项,提高功率分配精度。此外,提出基于改进下垂控制分析负荷分配方法,通过改变虚拟阻抗与下垂控制系数实现负荷在相邻牵引变电站间任意分配。最后,利用基于时变相量的小信号模型选取下垂参数。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

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。     

考虑电动汽车用户意愿的滚动优化调度

大规模电动汽车(EV)接入电网后,其无序充放电行为会给电力系统带来极坏的影响,因此对EV进行聚合分类并引导其有序充放电变得非常重要。然而,不同EV用户的需求具有明显的个性化、多样化,为了给不同EV用户提供精准的服务,需要对EV用户的意愿进行响应。首先,提出了行为倾向函数,其中包含了EV的剩余电量、未来出行距离、上一时段的充放电状态、停车时长等信息,以评价EV用户对主动参与调度的意愿;然后,根据EV用户的行为倾向对EV进行分类;最后,建立考虑配电网网损、风电与负荷的匹配度以及负荷方差的多目标优化函数对分类后的EV进行滚动调度,以确定最优调度策略。以改进的IEEE 33节点系统为算例进行仿真分析,仿真结果表明,所提优化调度方法准确响应了EV用户的多样化需求,既满足了EV的用车需求,又提高了EV充放电的整体效益,同时有效降低了配电网网损及负荷方差,提高了风电与负荷的匹配度。     

重要用户安全用电管理探析

分析了重要用户用电管理现状及存在问题的根本原因,结合实际工作,梳理了重要用户管理流程和思路,阐述了重要用户安全用电管理的原则和要求,并提出了加强前期管理和日常管理的具体措施。     

配电网用户侧异构电力物联设备运行安全管控分析

随着配电网用户侧异构电力物联设备(UPID)接入电力系统的规模进一步扩大,给电力系统带来了一种新型的安全威胁——需求侧操控攻击。在此背景下,电力系统有必要对配电网UPID进行运行安全管控。为此,将软件定义网络（SDN）融入电力信息物理系统,提出一种针对配电网UPID控制指令的动态路由策略。首先,针对海量的设备数据,在各变电站部署边缘计算服务器;其次,考虑控制指令关联运行功率、动态信用以及电力系统网架结构等因素,构建一种三阶段的动态路由策略;最后,利用SDN控制器对控制指令实现就地控制。仿真结果表明,所提基于SDN的动态路由策略通过拒绝转发低信用的控制指令可有效避免大规模配电网UPID异常动作给电力系统带来的恶意影响,为电力系统抵御需求侧操控攻击提供一种解决思路和实施方案。     

计及冷负荷效应时变特性的含风储联合系统负荷恢复策略

随着风电大规模接入电力系统,风电与储能结合构成的风储联合系统成为提高风电消纳能力的重要措施之一。在电力系统恢复阶段,如何构建合理的风储联合系统调度策略以加快系统恢复速度成为当前的研究热点。为此,提出了一种计及冷负荷效应时变特性的含风储联合系统负荷恢复策略。介绍了输电系统恢复后期的负荷恢复优化方案;提出了考虑冷负荷效应时变特性和风储联合系统运行约束的输电系统负荷恢复模型,将冷负荷效应描述为关于停电时间的函数,并在风储联合系统的运行约束中考虑了储能系统的寿命约束。为了提高模型的求解效率,提出了基于Benders分解的求解框架,所构建的主问题模型和子问题模型均为混合整数线性规划模型,可调用商业求解器进行高效求解。以IEEE 39节点系统为算例验证了所提模型和方法的有效性。     

考虑热舒适度的居民空调负荷调控潜力差异化评估

居民空调负荷是电力系统重要的灵活性资源,评估其调控潜力有助于负荷高效管理,促进节能减排。然而,受资金成本、数据存储和隐私保护等因素制约,居民空调状态及参数难以直接测量,差异化评估不同居民空调负荷的调控潜力存在困难。此外,居民使用空调是为了满足自身的热舒适度要求。若评估空调负荷调控潜力时忽视热舒适度限制,将导致评估值过高,降低负荷管理策略的有效性。因此,提出一种考虑热舒适度的居民空调负荷调控潜力差异化评估方法。该方法首先建立居民热舒适度及空调热动力学模型,提取影响居民热舒适度和空调负荷的关键参数;然后,利用隐马尔可夫模型和维特比算法辨识空调状态及参数;在此基础上,计算不同居民热舒适度可接受范围内的空调负荷调控潜力。基于真实居民负荷数据的算例分析表明,所提方法能够准确辨识居民空调状态并有效评估满足居民热舒适度要求的空调负荷调控潜力。     

考虑事件数据的产消者负荷预测方法及极端误差抑制策略

能源互联网技术推动了电力产消用户的规模化发展,产消者资源的优化运行与电力市场运营成为改善综合能效和投资收益的重要议题。产消用户的电力负荷精细化预测不但有益于提升分布式资源有限的容量价值,而且还能在售电侧市场全面放开时规避运营风险。首先,综述了产消者电力负荷预测技术及应用场景,提出了事件数据的含义并讨论了事件数据稀疏性带来的行为模式切变对于典型时序预测模型产生的极端预测误差问题。为避免解耦分析多元影响因素下的不确定性,构建了基于预测历史数据置信加权的短时预测修正模型,并分析了修正模型对于极限误差的收敛作用和经济性提升成效。最后,基于真实校园微电网工程运行数据验证了所提方法的有效性。     

基于多尺度上下文感知的绝缘子缺陷检测网络

针对巡检图像中绝缘子缺陷尺度不一造成检测效果不佳的问题,提出了一种基于多尺度上下文感知的绝缘子缺陷检测网络,称为上下文感知缺陷检测网络(context aware defect detection network,CAD²Net)。该网络采用ResNeSt101架构提高了对图像的特征提取能力。设计了改进特征金字塔结构,构建不同分辨率的丰富语义特征图,以更好地检测不同尺度的目标。同时,在网络的检测单元中增加感受野自适应(adaptive receptive field,Ada-RF)模块聚合多尺度上下文信息,生成更具辨别力的特征,改善网络对不同尺度目标的检测效果。在随机生成缺陷的样本集及公开数据集上的平均检测精度分别达到91.7%及91.0%。结果表明：所提出的缺陷检测网络能够对不同尺度绝缘子的缺陷进行准确识别与定位。     

面向可中断负荷的调峰辅助服务市场双边交易动态结算方法

在东北电力辅助服务市场中,引导可中断负荷用户参与双边交易是缓解电网调峰困难、提高风电消纳水平的有效措施。针对用户盲目签署交易价格、签署电量虚高的问题,提出一种“以量定价”的双边交易动态结算方法。首先,考虑风电企业考核风险,对电力辅助服务市场双边交易机制进行建模。然后,建立Shapley值收益分配模型,依据风电消纳情况评估交易双方的贡献,并据此计算双边交易一次补偿价格。在此基础上,针对交易双方运行工况进行偏差考核,约束交易双方执行双边交易合约的规范性。最后,以海水淡化厂参与双边交易为例,通过所提方法与传统双边交易结算结果的对比,验证了双边交易动态结算方法的有效性。     

基于融合FCN-TCN-LSTM的工业大用户可调节潜力分析模型

综合考虑调控成本和价格激励的影响,开展工业大用户双向可调节潜力的分时段分析是提升新型电力系统负荷管理能力的关键。建立一种基于融合全卷积网络、时域卷积网络、长短期记忆网络的模型,以分析工业大用户可调节潜力。建立全卷积网络数据集重构模型,并基于典型负荷特性指标实现对具有高可调节潜力负荷数据的工业大用户的遴选;以高可调节潜力数据集为基础,建立改进时域卷积网络模型,对工业大用户进行调控成本影响下的可调节潜力分析测算。基于实际数据对所提模型进行验证,算例结果表明,所提模型可分析出工业大用户典型设备的可调节潜力,且模型的稳定性与精确度较高。     

基于区块链的负荷聚合商及居民用户多方共治交易模式

居民用户以负荷聚合商为中介参与需求响应,在交易中往往不具有话语权和选择权,由此产生信息不透明、第三方权力过大等信任问题;同时,居民用户因信息获取能力差以及负荷实时控制能力弱,难以在聚合响应中享受平等决策权、知情权和话语权。因此,基于区块链技术设计负荷聚合商及居民用户多方共治交易模式,针对包含3类柔性负荷的居民用户及聚合商的区块链节点,以自治共享为基本原则建立区块链节点模型和配置方法;基于负荷聚合商及居民用户节点间的聚合响应新模式,构建了基于聚合商非合作博弈、居民用户间演化博弈及聚合商与居民用户间主从博弈的激励机制,设计了激励相容的智能合约算法和区块数据结构,并提出响应标识因数和激励理性系数来评估所提交易模式的有效性;最后,经算例仿真验证表明,所提交易模式在保证各交易节点效用的基础上,可确保聚合服务高效可信,有利于唤醒海量需求侧沉睡资源。     

基于时序生成对抗网络的居民用户非侵入式负荷分解

现有的非侵入式负荷分解算法往往需要大量电器设备级的负荷数据才能保证分解精度,但由于用户对隐私性的考虑以及安装成本过高等问题,很难获取这些数据。因此,构建一种能深度挖掘电力负荷数据时序特性和电器相关性的时序生成对抗网络。利用降维网络对所有电器有功功率序列组成的高维向量进行降维以降低计算的复杂度,通过复原网络将结果还原为高维向量。基于电器运行状态和深度学习的非侵入式分解方法,运用卷积神经网络-双向门控循环单元构建状态复杂电器的负荷分解回归模型,对状态简单电器利用深度神经网络构建负荷识别分类模型。通过对比其他数据生成方法,以及改变典型公开数据集中生成数据比例所得的负荷分解结果验证了所提方法的有效性。     

考虑双向能量交换型负荷的配电网最大供电能力模型

在电动汽车这种双向能量交换型负荷接入配电网背景下,提出了计及用户与电网之间电能双向传递的最大供电能力(TSC)计算模型。首先,基于负荷时序特性建立了包含负荷可持续中断供电时间和响应费用约束的柔性负荷需求响应模型。然后,提出了能计及双向能量交换型负荷需求响应的TSC模型和计算方法,以量度需求响应费用与TSC之间的量化关系。最后,通过算例计算了不同响应费用约束下的TSC分布情况。分析结果表明,相比于单向能量交换型负荷以负荷削减方式参与需求响应,双向能量交换型负荷以放电方式参与需求响应使TSC进一步增大。     

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。