一种双线性抗差状态估计方法

传统状态估计方法一般需要求解某个非线性非凸优化问题,并用基于梯度的方法予以求解,因而存在难以保证获得全局最优解、可能收敛困难等问题。文中基于国外学者提出的精确线性化量测方程构建了一种双线性抗差状态估计方法。该方法仅需求解一个线性加权最小绝对值估计问题(等价为线性规划问题)、一个非线性变换以及一个线性加权最小二乘估计问题(二次规划问题),从数学上可保证获得全局最优解,并不存在收敛性问题。最后,通过仿真算例验证了所提方法的有效性。     

面向电-气综合能源系统的MEAV抗差状态估计法

为了实现电-气综合能源系统更为协调精确的状态估计,参考电网状态估计方法,基于最大指数绝对值(Maximum Exponential Absolute Value, MEAV)状态估计建立了电力-燃气网络的稳态模型。采用牛顿法作为基本算法,对系统进行能流计算以及MEAV等价模型的求解。最后,通过30个电网节点和22个燃气节点的耦合系统的仿真实验,验证了所提出的方法在获得电-气互联网络准确运行信息和抑制不良数据方面的能力。     

基于加权最小绝对值的电-气综合能源系统抗差状态估计

天然气可大规模存储的特性及电制氢技术的支撑使得电—气综合能源系统受到了国内外的普遍关注。为实现对电—气综合能源系统的全面、实时和精确感知,需要构建电—气综合能源系统状态估计(IES-SE),而IES-SE依赖于电—气耦合模型建模、压缩机支路建模及电—气两种能流的联合估计建模。在电—气耦合模型建模方面,引入了燃气轮机和电制氢机组以考虑电—气两种能流的双向转化;在压缩机支路建模方面,提出一种新的压缩机约束模型,不仅可考虑压缩机元件对气压的约束,也可考虑燃气压缩机的耗气量。在此基础上,构建了基于加权最小绝对值的电—气综合能源系统抗差状态估计模型,并给出了其求解方法。仿真算例验证了所提出的电气耦合模型、压缩机支路模型及电—气IES-SE的有效性。     

基于MES的电-气综合能源系统鲁棒状态估计方法

随着综合能源系统的快速发展,电-气耦合互联系统成为能源互联网体系中的一种典型形式。为保证电-气互联网络安全高效运行,提高智慧能源系统的监控状态感知能力和坏数据防御能力,该文参照电网状态估计方法,分别对电网、气网和耦合元件建立稳态模型。用电网节点电压模值与相角、气网节点压力平方作为状态量,基于最大指数平方法（maximum exponential square,MES）,并考虑电网和气网零注入约束以及边界等式约束,建立了电-气耦合网络的MES状态估计模型,并对电-气耦合网络进行全局统一协调状态估计。基于一个4电网节点-12气网节点耦合系统进行仿真,仿真结果证明了该文所提方法可实现电-气耦合网络运行状态的准确感知,并在此基础上获得电-气耦合网络全局一致解,同时在两者耦合边界还可利用耦合关系,对边界坏数据实现有效辨识。     

电-热-气混联综合能源系统状态估计研究综述与展望

综合能源系统的发展在提高能源效率、减少碳排放及增加可再生能源渗透率等方面起到了巨大的推动作用,面对耦合日益紧密的电-热、电-气互联综合能源系统,现有的能量管理模式和调度手段难以充分发挥其应有的优势.因此,实现综合能源系统协同一体、高效准确的状态估计,可以为后续协同调度、安全运行提供可靠的数据支撑.鉴于此,简要概述碳中和...     

基于长短期记忆的电-气耦合综合能源系统贝叶斯状态估计

伴随着中国国家能源革命战略与电力体制改革的发展,综合能源系统作为综合各能源属性的新型能源发展形态逐步兴起,最大限度提升了能源利用效率.然而,综合能源系统存在量测数据冗余度低、量测设备的量测误差较大以及电网与气网量测设备的数据采集单位时间标尺不统一的问题,对电-气耦合的综合能源系统状态估计问题提出严峻挑战.考虑到数据驱动方法具有高度的可移植性与对不同信息提炼归纳的能力,建立了一种基于长短期记忆的电-气耦合综合能源系统贝叶斯状态估计模型.采用贝叶斯学习获取量测量的概率统计特征,利用蒙特卡洛采样生成完备量测数据,通过电-气耦合综合能源系统潮流检验所生成数据的合理性,从而得到长短期记忆深度学习网络的训练样本集合.采用均方根误差的评判标准对长短期记忆深度学习网络进行训练,有效提升了电-气耦合综合能源系统状态估计的精度.与经典模型驱动的状态估计方法比较,算例仿真验证了所提数据驱动状态估计方法的有效性与鲁棒性.     

综合能源系统状态估计研究综述

综合能源系统(integrated energy system,IES)被誉为未来人类社会能源的主要承载形式。为了保证IES的安全、可靠、优质和经济运行,亟需提出和发展面向IES的能量管理系统(integrated energy system energy management system, IES-EMS)。高性能的IES状态估计(integrated energy system state estimation,IES-SE)可为IES-EMS提供准确可靠的实时运行数据,是IES-EMS各项高级应用正常运行的保证。在当前IES快速发展之际,加快研究面向多能流的IES-SE成为当务之急。首先对IES的构成和特点进行了简要分析;接着对比分析了电力系统SE和IES-SE的异同;然后重点对已有的静态IES-SE模型和方法及动态IES-SE模型和方法进行了剖析;最后,分析了IES-SE领域所面临的挑战,展望了该领域未来可能的研究方向。     

指数型目标函数电力系统抗差状态估计的解法与性能分析

针对一个指数型目标函数电力系统抗差状态估计模型,给出一种有效的求解方法。由于指数型目标函数电力系统抗差状态估计模型的目标函数连续可微,因此可通过与加权最小二乘估计类似的牛顿法方便地进行求解,与现有状态估计程序之间具有很好的兼容性。理论分析表明新的抗差估计模型具有很强的排除不良杠杆量测的性能,并通过与加权最小二乘估计和广义M估计的数值算例比较,进行了验证。基于IEEE标准系统和2个实际省级电网的计算分析,将本文方法与现场广泛应用的含不良数据辨识环节的加权最小二乘估计程序进行比较,结果表明所提方法的抗差能力具有明显的优势。     

基于最大指数绝对值目标函数的抗差状态估计方法

为提高状态估计的抗差性,提出一种基于最大指数绝对值目标函数的状态估计(maximum exponential absolute value state estimation,MEAV)方法。首先给出了MEAV的基本模型,并介绍了其理论基础和数学性质。由于 MEAV基本模型的目标函数并非处处可导,因而无法利用基于梯度的方法进行求解。为此,给出了 MEAV 基本模型的等价模型,并详细推导了基于原-对偶内点算法的MEAV等价模型的求解方法。算例分析表明,MEAV 在估计过程中可自动抑制多个强相关不良数据,显示了良好的抗差性和较高的计算效率,因而具有良好的工程应用前景。     

基于改进粒子滤波的综合能源系统预测辅助状态估计

高效准确的状态估计是综合能源系统安全稳定的基础。粒子滤波具有精度高、对非线性系统适应性强的优点,已应用于电力系统的状态估计中。为提高综合能源系统的状态估计精度,文中提出一种基于改进粒子滤波的综合能源系统预测辅助状态估计方法。首先,构建包含电-热-气网络的区域综合能源系统模型;然后,将粒子滤波算法拓展到电-热-气网络,在粒子滤波相关理论的基础上,针对传统粒子滤波算法存在的跟踪误差问题对粒子滤波的预测步进行改进;最后,利用经典的综合能源系统算例对文中提出的改进粒子滤波算法进行验证。结果证明该方法能够有效解决传统粒子滤波算法的跟踪误差问题,提高系统的估计精度。     

基于数据驱动的电-热互联综合能源系统线性化潮流计算

电-热互联综合能源系统非线性潮流方程的线性化处理是简化电-热互联综合能源系统运行与控制分析计算的一种重要方法。基于偏最小二乘法及最小二乘法对电-热互联综合能源系统的历史数据进行处理，构建热网中节点热功率到管道流量、节点供水温度和回水温度的回归模型以及电网中节点有功和无功功率注入到节点电压相角和幅值的回归模型。结合电-热耦合单元的模型，提出一种基于数据驱动的电-热互联综合能源系统潮流线性化模型，通过历史数据与物理模型的融合克服了传统物理模型的数值稳定性问题。     

基于先进绝热压缩空气储能站的电-热综合能源系统优化运行方法

为加强先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)与综合能源系统(integrated energy systems,IES)的多能互补协同,提高系统运行效率,文中提出了一种含AA-CAES能源站的电-热综合能源系统优化运行方法。首先,构建了含AA-CAES能源站的IES基本调度架构;其次,详细分析了AA-CAES装置在压缩和膨胀工况下的储热、换热及供热等特性,建立了AA-CAES电热联供联储运行模型;接着,基于热网管道传热延迟和损耗等动态特性,建立了考虑供热网储热惯性的热网方程;在此基础上,考虑了用户侧可调度资源,提出了计及综合需求响应的含AA-CAES能源站的IES日前优化运行模型;最后,在修改的IEEE33节点配电网和巴厘岛32节点区域供热网进行算例分析。仿真结果表明,所提方法可有效降低IES运行成本,提高IES可再生能源消纳能力。     

基于点估计算法的异构能源系统运行评估策略研究

需求响应、能源供给以及负荷的复杂性会给异构综合能源系统的运行带来不确定性。因此,本文提出了一种运行评估策略,考虑系统不确定性进行异构综合能源的能量流分析。首先,提出了由电气,燃气和热能子网组成的异构综合能源系统的能量流概率模型,考虑了子网之间的耦合设备。其次,使用点估计算法对系统不确定性进行分析。此外,还提出了一种新的分析方法,以加速异构综合能源系统的能量流分解。在仿真中对所提出的方法进行测试,相比传统方法,所提出的方法在求解速度和精度方面均有较大提升。     

计及多能源集线器的电热综合能源系统分布式优化

由于电热综合能源系统各主体信息不共享、存在隐私保护等,区域内不同主体的自治决策和通信安全变得至关重要。为此,提出一种基于交替方向乘子法(ADMM)的电热综合能源分布式优化方法,以实现电热综合能源系统中能源集线器(EH)的自治决策和分布式优化。建立了电热综合能源系统与EH的优化调度模型,并建立了基于ADMM的电热综合能源系统分布式优化模型,实现了综合能源系统运营商与多个EH运营商的分布式功率交互。同时,采用自适应步长的方法求解所建立的模型,提高了算法的收敛性。     

计及多能流运行时序性的电-气互联系统协同状态估计

电-气互联综合能源系统可灵活实现多区域能源交互,但其多能流子系统存在的信息交互壁垒、量测延迟等时序不统一因素会给系统精准监测与调度带来不利影响。针对多能流子系统不同的运行时间尺度,构建计及统一时间尺度的顺序协同估计框架,并考虑多源量测设备采样周期的延迟问题,将量测时延融合思想引入估计框架中以矫正多源量测数据的时序不同步。提出基于改进卡尔曼滤波的综合能源系统实时估计算法,通过引入基于改进交替投影的对称正定理论,避免实时估计过程中因误差传播出现非正定导致的估计失败问题。仿真结果与对比分析验证了所提协同状态估计策略能够有效实现对电-气互联综合能源系统的在线精准监控,且估计结果具备更强的数值稳定性。     

基于混合量测的二次线性状态估计方法及其工程应用

基于相量测量单元(PMU)和数据采集与监控(SCADA)混合量测进行状态估计计算时,如果仍采用传统非线性估计模型,将面临PMU量测计算权值难以确定、PMU量测坏数据辨识不准、相角参考点和成熟商用程序改动等多方面问题。提出了一种基于混合量测的二次线性状态估计方法。该方法在传统非线性状态估计收敛后,利用其结果中的各节点电压幅值及相角估计值和PMU相量量测再进行二次线性状态估计计算,有效解决了上述问题。最后结合电网实例验证了该方法的有效性。     

A distributed state estimation method for power systems incorporating linear and nonlinear models

High-voltage transmission networks are commonly equipped with phasor measurement units (PMU), and some of them are PMU observable. However, PMUs are seldom installed in distribution networks due to budget limitations. The state estimation equations of PMU observable areas are linear, while those of other areas remain nonlinear. This paper proposes a new distributed state estimation method for solving multi-area state estimation problems, in which linear models are used for high-voltage transmission network, while nonlinear models are adopted for other areas. In PMU observable area, we select coordinating variables as generalized cost functions which accurately represent the sensitivity between the linear SE objective function and boundary states. Consequently, SE results identical to a centralized estimator can be obtained without iterations at the coordination level. This paper presents the problem model and theoretical analysis of the proposed method, and shows its effectiveness by numerical tests.     

电力系统抗差状态估计研究综述

状态估计是电力系统能量管理系统的重要组成部分.传统加权最小二乘估计不具备抗差性,为此产生了抗差估计理论.本文介绍了抗差估计的定义、目标及基本类型,综述了电力系统抗差状态估计的经典方法和新方法.经典方法主要包括M估计、GM估计、高崩溃污染率估计等;新方法包括新息图状态估计、最大相关熵估计、最小信息损失状态估计、最多赞成状...     

计及P2H的电-热互联综合能源系统概率能量流分析

电转热(P2H)技术可以平抑分布式可再生能源发电功率波动,促进光伏发电的消纳与电-热互联综合能源系统的协同运行。建立了含光伏的电-热互联综合能源系统概率能量流模型,采用Nataf变换对相关非正态的光伏输入随机变量进行抽样,并与拉丁超立方采样相结合,定量评估P2H对电力系统和热力系统概率能量流的影响。实际巴厘岛的算例分析结果验证了所建立模型的有效性。在含光伏的电-热互联综合能源系统中,P2H可促进分布式可再生光伏的消纳,并有效增强系统的安全性。