“薄弱电网下的源–网–荷匹配与稳定控制”专题特约主编寄语

正近年来,随着大规模风电/光伏、直流输电、电气化交通等的快速发展,电力系统"源–网–荷"各部分中电力电子变流器占比逐年提高。当输配电线路较长(如长距离供电的高铁牵引网,光伏电站、风电场距离主干电网较远等)、区域电网中隔离变压器较多时,电网呈现以"低短路比"为特征的"薄弱电网"。而当大量电力电子变流器接入"薄弱电网"时,常存在低/高频振荡、次/超同步振荡、谐波谐振等问题,严重危害电力系统的安全稳定运行。因此,研究薄弱电网背景下"源–网–荷"系统的稳定机理、匹配机制和稳     

电力电子并网装备多尺度切换控制与电力电子化电力系统多尺度暂态问题

构建基于电力电子变换技术的高效可持续电力系统是实现我国一次能源结构清洁化转型的重要支撑。该形势下,电力系统发电、输配电、用电等各个环节的关键装备正由以同步发电机为代表的传统电磁变换装备向电力电子变换装备的规模化替代,深刻地影响着电力系统的暂态行为。近年来,国内外电网连续出现不明机理的暂态事故,严重威胁了电力系统安全稳定运行。该文从节点装备暂态特性与电力系统暂态过程特征的一般关系出发,归纳普遍存在于电力电子变换装备的暂态控制保护架构,总结对电力电子变换装备暂态特性以及电力电子化电力系统暂态过程特征的基本认识,凝练电力电子化电力系统多尺度非线性暂态问题分析的基本挑战与初步研究思路。     

特约主编寄语

<正>大力发展新能源是实现国家“双碳”战略目标的必由之路。随着新能源和电力电子装备渗透率的不断提高,电力系统的源/网/荷侧电力电子化程度日益加深。新型电力系统惯量支撑力度弱、出力不确定性强、频率调节能力和阻尼特性差,故障场景下系统频率失稳风险显著增大。新型电力系统频率响应相对传统电网呈现三个新特性。首先,其运行方式随机多变,惯量具有时变和空间分布差异特性导致了惯量时空分布差异化,频率响应精确建模难;其次,大量异质化的源/网/荷/储调频资源的引入导致频率动态稳定机理复杂,频率稳定分析难;最后,多元可控资源参与调频急剧增加了控制决策的维度和复杂度,频率稳定控制难。这些新特性给新型电力系统频率稳定分析和控制带来挑战。     

电压源型并网变流器的机–网电气振荡机理及稳定判据研究

电压源型变流器广泛地应用于可再生能源发电的并网与接入。随着可再生能源在电网中的比重不断增加,并网变流器在实际电网接入及运行中出现一系列不稳定现象,如次同步振荡和谐波振荡等。因此,揭示其内在作用机理,并提出有效的解决方法是电力系统应对电力电子化冲击的关键。为此,该文对电压源型并网变流器与电网所构成的"机–网系统"的小干扰稳定问题展开深入研究。建立了"机–网系统"的机理模型;给出了"机–网系统"RLC电路等效,并利用频域相量法从阻尼特性的角度揭示了"机–网系统"产生振荡的机理;随后,解析的推导出"机–网系统"固有谐振点频率以及临界稳定判据的表达式;最后在PSCAD/EMTDC以及RTDS硬件在环实时仿真平台上搭建"机–网系统"详细模型,验证了机理分析以及小干扰失稳解析判据的正确性。     

考虑风–光–光热联合直流外送的源–网–荷多时段优化调度方法

为解决西北地区大规模风光并网下电力系统的新能源弃电问题,提出一种考虑风–光–光热联合直流外送的源网荷多时段协调优化方法。首先,对源网荷三侧具备的调峰能力及其互补特性进行分析,充分利用源侧光热电站、网侧特高压直流联络线以及柔性负荷的灵活调节能力,提高风光资源利用率。其次,针对新能源、负荷预测精度日前–日内逐步提高的特点,结合源网荷三侧各类调峰资源具有不同响应速度的特性,并以系统综合运行成本最低为目标,构建源网荷日前–日内两阶段多时段优化调度方法;最后,以西北某省电网2025规划构造的算例仿真验证了该调度方法能够有效促进高比例新能源电网的风光消纳,降低系统运行成本。     

电力系统安全稳定标准研究

通过分析中国电力工业发展对电力系统安全稳定运行的新要求,从基本标准、规划设计、运行控制、网源协调、仿真建模等5个方面阐释中国现行电力系统安全稳定相关标准存在的不足,指出未来的发展方向,提出应在以下几个方面进行深入研究:完善电力系统安全稳定的评价标准,指导中国电网的规划设计和安全稳定运行;深化电网规划设计相关规定的内容,为电力系统规划设计中安全性和经济性的平衡提供标准化的评价方法;不断完善运行控制标准,增加运行控制措施的可靠性和灵活性;完善网源协调的标准体系,加强电源控制保护系统与电网的协调性;推动精细化仿真模拟的标准化工作,进一步发挥仿真分析在电力系统安全稳定工作中的作用。     

特约主编寄语

<正>随着风电、光伏、柔直、储能等电力装备的广泛应用,新型电力系统呈现源网荷储电力电子化发展态势,系统动力学特性及暂态稳定物理机理发生了根本变化。新型电力系统要求并网变流器逐步承担起同步发电机的任务,应从“被动适应”转变到“主动支撑和自主运行”,从而进一步保障电力系统的频率稳定性、电压稳定性和同步稳定性。电力电子化新型电力系统主动支撑技术已成为国内外学者关注的热点问题。     

基于人工智能赋能的新型电力系统关键技术综述

基于人工智能技术对推动新型电力系统智能化的重要作用,综述人工智能在新型电力系统中的应用现状、技术挑战和未来发展方向。首先,介绍新型电力系统的特点和需求。然后,讨论人工智能在新型电力系统中的关键应用领域,包括大电网安全稳定与控制、源网荷储一体化协同分析、电力系统智能运检与管理,以及主动配电网与微电网等。最后,分析人工智能在新型电力系统中面临的技术挑战并提出相关建议。     

特约主编寄语

正能源转型与结构调整催生了中国电力行业的重大变革,高比例可再生能源发电、规模化直流输电以及电气化高效用电的快速发展给电力系统带来了源—荷侧的高度双重不确定性和源—网—荷侧电力电子化的两大基本挑战。本专辑是《电力系统自动化》编辑部结合业界研究动态策划推出的"高比例可再生能源电力系统"系列专辑的第五辑,面向高比例可再生能源并网及系统安全高效运行的重大科学问题,侧重关注含高比例可再生能源电力系统的预测规划、调度运行与稳定控制。我们非常荣幸地受邀担任该系列专辑第五辑的特约     

源网荷储的优化调度技术的应用研究

近年来在电力的运行控制领域中,源网荷储协同优化运行是重要的发展及应用趋势,对于提高系统的运行 经济性和稳定性具有重要的意义.首先分析了电力系统源网荷储等资源的基本类型,然后阐述了基于改进和声搜索算 法的源网荷储的优化调度模型,最后进行了相应的案例分析,对于提高电力系统调度策略的合理性和电力系统的运行 可靠性具有重要的意义.     

面向新型电力系统源网荷储协同的电力平衡方法

在 “双碳目标”的背景下,提出了构建以新能源为主体的新型电力系统.而新能源快速发展和新型用能设 备广泛接入,对传统配电网规划提出了挑战.源网荷储协同的电力平衡是新型电力系统规划的核心,新型平衡资源考虑得越多,电网越经济,但风险也越大,反之亦然,因此需要对平衡进行折中和优化.以负荷预测为基础,综合考虑源网荷储等各方面灵活资源,通过叠加电能替代负荷、常规负荷、新能源出力、用户侧主动削峰填谷、电网侧调峰、 基于激励的需求响应、政府主导有序用电等,得到总负荷曲线、净负荷曲线、自然削峰后曲线、电网侧调峰曲线、平衡曲线与电力需求,创新性地提出了一种面向新型电力系统源网荷储协同的电力平衡方法和流程,助力新型电力系统 建设.     

考虑源网荷储协调互动的配电网无功优化

无功电压控制是保障电网安全稳定运行的基础,高比例新能源发电是新型电力系统的主要特征,挖掘新能源发电、储能以及柔性负荷等柔性可控资源的无功电压潜力能有效保障新型电力系统安全稳定运行。文中提出了一种考虑源网荷储互动的配电网无功电压控制方法,从负荷需求侧响应出发基于市场实时电价信息以负荷转移成本和用户购电成本为基础实现价格驱动需求响应的负荷平移策略;利用储能系统协调新能源发电出力和负荷平移规则,构建综合考虑源网荷储互动的配电网无功优化模型。通过调节无功补偿设备、储能充放电策略协调新能源出力,在满足负荷需求侧响应需求的基础上达到系统无功电压的最优控制。通过改进的IEEE33节点系统仿真分析,实验结果表明通过源网荷储的充分互动能够有效提高系统无功电压调节能力,实现配电网安全、经济运行。     

基于源网荷储优化的电力系统协同控制方法

受重复放电影响,电力系统各区域的调频控制偏差与电压基频波动较大,为此提出基于源网荷储优化的电力系统协同控制方法.采用多维小波分解方法分解电网系统各发电机组的调频信号频谱,降低重复放电对各区域的影响.根据分解结果结合电力系统电路构成获得微分方程,并对微分方程进行推算与Park变换.在此基础上,提出电力系统协同控制模型的构建目标,考虑源网荷储优化拓展元素构建电力系统协同控制模型.模型主要以源网荷储优化思想作为框架,对源网荷储电力系统协同优化元素进行拓展,实现多源横向互补与源网荷储纵向协调.结果 表明,源网荷储优化力度在30％～60％时,电压基频越来越稳定,并且调频控制偏差较小,说明所提方法实现了性能突破.     

新型电力系统下5G+云边端协同的源网荷储架构及关键技术初探

低碳高效的新型电力系统建设给源网荷储各环节带来了全新的挑战。面向新形势下的电力系统运行需求，提出一种5G+云边端协同的源网荷储协同运行架构并阐述了其关键技术。首先，通过对新型电力系统中源、网、荷、储各环节技术特征进行分析，明确其关键变革及特性；进而，提出了5G+云边端协同的技术概念，将原有的信息化技术有机结合，探索构建纵向贯通、横向互联的技术支撑平台，并将其应用于新型电力系统的源网荷储协同运行过程中，将源网荷之间以电网为枢纽横向串联的链式关系扩展为横向交叉连接、纵向各领域云-管-边-端拓展的多维网状关系，克服传统源网荷技术局限性；最后，对所述架构下的关键技术进行分析，明确新型电力系统下5G+云边端协同的源网荷储技术发展需求，为后续的技术推进提供可借鉴方向。     

特约主编寄语

建设新型电力系统、加速新能源的利用消纳，是推进电力能源革命和构建清洁低碳、安全高效能源体系的重大举措，也是保障我国能源安全的必然选择。随着新型电力系统建设的日益推进，高电压、大容量的传统电力装备被广泛应用于新型电力系统源、网、荷、储等多个环节中；与此同时，以高功率密度电力电子装备、大容量直流气体绝缘设备等为代表的新型电力装备被大量投入使用，其可能出现的电、热失控给电网运行带来巨大的安全隐患。     

源网荷储多元协同调度体系研究与实践

当前,"碳达峰、碳中和"是我国重要的战略目标,建立以新能源为主体的新型电力系统是实现"双碳"战略的重要手段。为适应新型电力系统的发展需求,提出一种源网荷储多元协同调度体系,通过建立适应电源侧、电网侧、负荷侧各类资源参与的电力市场机制和多类资源协作互动调控平台,有效提升了源网荷储间的协调能力和清洁能源的消纳水平。最后,经山东电网多地市源网荷储协调互动试验及试点应用,验证了所提出多元协同调度体系的有效性。     

面向高比例新能源接入的电氢耦合系统设想及分析

高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢燃气并网发电”模式的电氢耦合系统,即在送端将新能源电力汇集接入至与交流电网无电气联系的直流输电网络中,在受端满足电解水制氢直流负荷并通过氢燃气发电方式支撑交流电网,从而将大量新能源消纳和新增“西电东送”需求与送端/受端交流电网解耦。所提电氢耦合系统不仅能改善系统电力电量平衡,促进高比例新能源消纳,还能够保障电力系统的安全可靠运行,可为我国高比例新能源电力系统的演进方向提供参考。     

智能电网“源-网-荷”互动运行控制概念及研究框架

开放互动是智能电网的重要特征之一。现有的互动研究主要集中在源网协调和互动用电等局部方面,缺乏对未来电源、电网、负荷复杂互动环境下电网运行控制的整体思考和系统性研究。文中提出"源—网—荷"互动的概念并讨论了互动内涵,认为电源、负荷与电网三者之间应进行协调互动以提高电网功率动态平衡能力。在分析实现"源—网—荷"互动面临的挑战的基础上,提出了智能电网"源—网—荷"互动运行控制的研究框架,包括基础理论、复杂互动特性分析、复杂互动行为建模、互动能力辨识、电网互动安全运行分析理论与方法、柔性互动协调控制策略与技术等6个方向,并结合需求对各个研究方向进行了概括和展望。     

“电能质量监测、数据分析与治理装备”专栏征稿

正为实现“碳达峰、碳中和”战略目标,风电、光伏、储能与电动汽车等电力电子装备在电网中的渗透率逐年提高,现代电网“源-网-荷-储”各个环节呈现高度电力电子化特征,导致配电网的电能质量问题日益突出,严重危及电网的安全稳定运行。电能质量监测、数据分析与治理技术应用是提升分布式能源供电可靠性、改善配电网电能质量、促进可再生能源消纳,实现“双碳”战略目标的有力保障和有效途径。利用现代信息、控制和电力电子技术,可以实现电网在线感知、     

双碳目标下源–网–荷多层评价体系研究

双碳目标下,为促进电力行业能源升级、节能减排,需对电源、电网、用电环节低碳化发展水平进行综合分析,建立源–网–荷多层评价体系。首先,建立源–网–荷多层关键指标体系,电源侧主要考虑现有火电升级改造及新能源发展利用情况,电网侧主要考虑装备水平及运行水平,负荷侧主要考虑电能替代推广情况。其次,以主客观权重偏差平方和最小为前提,利用层次分析(analytic hierarchy process,AHP)–熵权法确定指标综合权重,AHP法基于专家经验,熵权法基于历史数据和双碳目标值。然后,结合双碳目标及指标平均水平,构造指标隶属度函数。最后,应用于中部城市电力系统,验证该模型的有效性。