特约主编寄语

正2019年,国网公司提出建设"三型两网"构想,在中国能源行业掀起了一场深刻革命。作为泛在电力物联网和智能电网的典型应用,虚拟电厂得到了业界前所未有的关注,虚拟电厂通过先进的计量、通信、控制等技术手段将大量柔性负荷、储能装置、电动汽车、分布式电源等资源聚合起来,通过商业化运营平台对内实现对各种分布式资源的协调优化控制,对外形成类似传统电厂的稳定出力,具有"源-荷"双重身份。从市场价值来看,虚拟电厂不仅可以参与电力现货和辅助服务市场,提升能源系统综合利用效率和新能源消纳水平,     

柔性负荷虚拟电厂下冰蓄冷空调的优化控制策略

在构建安全稳定、经济低碳的智能电网的过程中,利用柔性负荷主动参与电网的协同控制受到高度重视。为挖掘和利用柔性负荷响应电网需求的调控潜力,提出一种专门针对柔性负荷的虚拟电厂构架;选取冰蓄冷空调作为典型受控对象,给出一种优先保障用户用电体验和经济性并计及电力系统供需关系的优化用电控制策略;结合空调系统的实际运行特性和用户用电期望,以设备运行费用最低、电网负荷波动最优为目标构建双层优化模型。通过算例在不同冷负荷需求下对冰蓄冷空调的控制结果进行仿真对比,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

适应特高压直流闭锁故障处置的批量负荷快速控制关键技术

特高压直流双极闭锁后以及重大事故等紧急情况下,受端电网功率会严重失衡进而导致重要输电断面过载、联络线超用以及系统旋转备用不足等问题,电网调控人员亟需快速准确切除大量负荷平衡区域电网功率的技术手段。文中提出了基于现有智能电网调度控制系统基础平台一体化建设的批量负荷快速控制系统,阐述了系统总体架构及关键技术实现方案,重点提出了综合考虑负荷重要等级、控制顺序、控制裕度等多目标融合的批量负荷控制策略,并实现了基于多厂站并发控制的批量负荷快速切除方法。最后,结合实例验证了该批量负荷快速控制系统的有效性,紧急情况下能够快速完成大量负荷切除操作,切实保障电网安全稳定运行。     

基于灰靶理论和谱聚类的虚拟电厂多形态柔性资源聚合模型

柔性资源通常聚合为虚拟电厂的形式参与电网调度。如何根据各类资源的特性,选择其最佳调度方案,改善电网调度运行稳定性是亟须解决的问题。首先考虑新能源发电、分布式储能、柔性负荷的响应特性,从响应时间、响应容量及日负荷波动率3方面分别建立各柔性资源通用的调频性能指标和调峰性能指标;其次,结合灰靶理论、客观赋权法和谱聚类法,将虚拟电厂内的柔性资源分成调频资源和调峰资源;最后,分别搭建调频型虚拟电厂聚合模型和调峰型虚拟电厂聚合模型并研究其聚合后的响应特性。算例仿真证明：聚合后虚拟电厂的响应时间与日负荷波动率均有所降低。调峰场景下优先利用调峰型虚拟电厂。当调峰型虚拟电厂不满足调峰需求时,调频虚拟电厂也参与调峰,以提高不同场景下的利用效率。     

变频驱动系统电网接口虚拟同步发电机控制技术

网侧功率变换器是变频驱动系统接入配电网的重要接口,随着变频驱动系统渗透率的不断提高,网侧功率变换器对配电网中的影响越发突出。借鉴传统电力系统中的同步发电机数学模型,形成电网接口虚拟同步发电机控制方案,设计具有变频驱动系统自身特性的虚拟调速器和虚拟励磁控制器,保证电网电流的低谐波畸变的同时,满足负荷功率需求,并具有响应电网电压/频率异常事件功能,可在一定程度上提高电网的稳定性。同时模拟同步发电机的转动惯量,提高电网接口的惯性和阻尼,降低变频驱动系统对电网的影响,提升电网对大规模变频驱动系统接入的适应性。为实现电网接口的柔性起动,提出一种虚拟同步预并网控制方法,可实现电网接口柔性离/并网切换,消除起动冲击电流。仿真和实验结果表明了所提控制方案的有效性。     

特高压直流故障下源网荷协调控制策略及应用

特高压直流大功率失去将对受端电网安全运行造成严重冲击。文中针对特高压直流大功率失去下的频率恢复、直流近区输电断面过载、联络线功率超用,以及系统旋转备用不足等稳态控制问题,提出了源网荷协调控制策略。利用可中断负荷,建立调度—营销协同及省地一体化的负荷控制架构,实现特高压故障情况下发电、负荷及电网的协调优化控制,为特高压受端电网应对直流大功率失去下的调度故障处置提供了参考及借鉴。     

虚拟电厂下建筑负荷与储能系统调度策略研究

传统建筑负荷控制参与电网峰谷调节时,并没有考虑实际虚拟电厂中的建筑分布式发电单元和储能单元,分布式发电单元以及其他负荷的功率波动将会带来不确定性和复杂性.提出了一种基于需求响应的建筑负荷与储能单元的协调调度策略.首先,建立了储能系统和需求响应的数学模型,将虚拟电厂调度问题转化为混合整数规划问题.其次,在GAMS环境下构...     

柔性直流输电系统

<正>系统概述柔性直流输电是一种新型直流输电技术,采用了基于可关断电力电子器件IGBT的电压源型换流器及先进的控制策略,不仅能够实现高效的功率传输,而且能够对交流系统提供动态无功功率支持和向无源系统供电。由于其有功、无功快速独立控制的特性,特别适用于可再生能源并网,例如风电场、太阳能电站、潮汐电站并网,还在分布式发电、无源孤岛供电、海上平台供电、大型城市负荷中心供电等方面有较强的技术优势。柔性直流输电技术是智能电网关键技术之一。南瑞继保的柔性输电系统中换流阀采用了多电平技术配合先进的控制策略,开关频率低、运行损耗小、维护方便且易于扩展,满足高电压大容量的应用需求。控制保护系统采用了业界领先的UAPC平台,该平台性能优异、可靠性高,已广泛应用于超、特高压直流输电领域。     

基于中央空调虚拟储能模型的调峰策略研究

中央空调负荷已成为高峰负荷的主要组成部分,利用中央空调缓解电网高峰负荷已经成为一种有效手段。首先分析中央空调系统,结合中央空调的启停控制和柔性控制建立了调控方式,并结合室内热过程模型分析了中央空调的调控潜力。获取虚拟充放电功率、虚拟储能电量、虚拟储能荷电状态参数,并通过虚拟储能充放电效率参数描述不同控制方式下的差异,将中央空调模型转化为虚拟储能模型。基于虚拟储能模型,以削减的负荷量尽量靠近计划削减负荷为目标,提出了虚拟储能群组削峰策略,并通过算例验证了该削峰策略的效果。     

基于云边协同技术的柔性负荷聚合调控系统设计

作为发电调度的补充,柔性负荷调度能够削峰填谷、平衡间歇式能源波动和提供辅助服务,是丰富电网调度运行的调节手段,在电网调频调峰和新能源消纳中具有较大的调控潜力。首先,提出了一种“柔性负荷聚合调控云平台-智能边缘计算终端-客户侧能源信息物理系统”的优化调控架构;其次,借鉴云计算和边缘计算协同的架构理念,设计一套柔性负荷聚合调控系统,实现柔性负荷的聚合调控;再次,研究柔性负荷聚合调控策略,构建云边协同的多类型弹性负荷调控算法;最后,基于苏州同里小镇的实际场景,对温控负荷、电动汽车、储能参与聚合调控进行了仿真与算例验证。     

特高压运行对山西电网联络线潮流控制的影响

长治—南阳—荆门特高压交流试验示范工程是连接华北和华中两大电网的唯一通道,由于其输送功率大,发生在任何地方的发电和负荷有功扰动都对联络线输送功率产生影响,引起特高压联络线功率在计划值的基础上产生大范围的波动,从而引起区域控制偏差的大幅波动,对山西联络线潮流控制产生较大的影响。对特高压检修及特高压投运时的山西电网区域控制偏差的波动情况进行了详细分析,对调度运行提出了建议。     

国网冀北电力调控中心感知全球能源互联网之清洁能源发展,践行“两学一做”

正建设全球能源互联网其实质是以特高压电网为载体,智能电网为手段,实现清洁能源在更大范围内的高效利用。冀北地区是国家千万千瓦新能源基地,随着特高压交流输电工程、多端柔性直流工程建设投产,虚拟同步机、深冷液化压缩空气储能等技术在风光储输示范工程中的应用,公司在全球能源互联网建设取得了重大发展。     

信息物理融合的负荷型虚拟电厂聚合方法

基于信息物理系统思想,提出一种面向大规模、多样性柔性负荷的虚拟电厂聚合方法。首先,针对单个负荷建立设备级信息物理融合系统模型,建立基于满意度的统一物理动态模型和统一投标策略,在保证用电满意度、保护用户隐私和设备安全的前提下实现设备的自治控制;然后,提出基于市场均衡机制的大规模柔性负荷协调策略,在集群内实现等满意度的公平控制,并有效降低通信带宽和控制复杂度;接着,提出虚拟电厂的系统聚合方法,从物理动态和需求特性等两方面实现多级融合;最后,通过含分布式储能、电动汽车、空调等柔性负荷的虚拟电厂算例,详细验证了本文提出方法的有效性。     

特高压直流满功率故障负荷控制策略研究

随着特高压直流大功率、满功率输送,华东电网大规模资源配置能力显著提高,但区域电网间功率交换的大幅增加,电网呈现出新的运行特性,特高压突发故障情况下,电网运行存在较大安全风险。国网南京供电公司编制了《特高压直流满功率故障营销负荷控制方案》,提出了"事故类型查表快速操作法",该方法可以与调度拉限电方案实现无缝对接,有效缩短负控应急处置时间,提高响应速度,目前已在全省范围推广使用。     

面向居民智能用电的边缘计算协同架构研究

随着电力系统的快速发展和智能家电的普及,面向居民智能用电的能源互联基于家庭应用环境,重新定义了智能用电系统各终端的功能以及终端之间广泛的互联互通与智能协同内涵。该文为常见的用户侧智能用电相关系统提出了一种边缘计算协同控制架构,可以解决多个大功率负荷同时工作导致负荷过载的问题。在边缘计算参考架构的基础上,分析了居民智能用电协同架构,不同智能用电终端各自的云平台通过统一接口连接入云协同平台,将终端边缘计算的数据信息传入云协同平台,再根据家电优先级排序,由该平台统一控制家电的开关,达到避免负荷功率过载的目的。并提出了基于层次分析法的家电优先级排序思路,对比了分布式协同与集中式协同架构。边缘计算协同架构通过设备边缘计算、协同控制中心的运维管理及云平台的智能协同,分析并处理庞杂的家电负荷数据,优化居民智能用电的运行模式,保障智能家电系统平稳高效运行。     

基于虚拟电厂多元负荷调峰控制策略

不同时间尺度的负荷控制、不同故障场景、不同负荷控制类型对象的多样化导致对电网安全稳定特性产生了一定的影响甚至危及电能质量,不利于电网发展。基于此,先应用聚类分析方法分析多元负荷分类,再建立多元负荷设备统一数据模型,并以公共建筑用电质量分析统一数据模型为例,提出基于虚拟电厂多元负荷参与电力系统调峰策略,最后进行算例分析,最终全面系统地展示了基于虚拟电厂的多元负荷参与电力系统的改进方法和策略。     

促进清洁能源消纳的全网一体化发电计划模型及求解

随着特高压交直流通道和大型能源基地的快速发展,中国电网表现出明显的全网电力电量平衡一体化特征,对现有分省平衡、各级调度弱耦合的现有调度计划业务模式提出了新的挑战。为此,文中提出了一种适用于工程实践的综合考虑发电侧多元能源发电互补特性、特高压线路输电运行特性、用电侧柔性负荷响应特性的全网发—输—用发电计划一体化优化模型。建立的发电侧多元能源互补模型,可降低清洁能源并网功率的波动性,提升清洁能源消纳;建立的用电侧柔性负荷响应模型,可配合发电侧功率调整,增加消纳清洁电能消纳空间;建立的连接能源基地与负荷中心的交直流输电通道功率模型,可全局考虑送受电网发用电特性,降低电网整体运行成本。基于中国某跨区互联电网系统的实际数据,验证了所提模型的有效性。     

电采暖聚合型虚拟电厂调峰经济优化调度方法

为发挥电采暖负荷灵活可调控性能,将电采暖负荷聚合成虚拟电厂,提出电采暖聚合型虚拟电厂调峰经济优化调度方法,为电采暖主动参与电网调峰提供解决方案。首先,分析建立电采暖聚合型虚拟电厂互动机制与管理架构;然后,建立考虑用能差异化需求的电采暖负荷需求响应模型;以虚拟电厂期望经济效益最大为目标,建立虚拟电厂经济优化调度模型。算例结果表明,所提方法可根据不同用户差异化需求经济合理地实现电采暖负荷主动参与电网运行调控,为规模化电采暖负荷参与电网调峰提供参考。     

基于次梯度投影分布式控制法的虚拟电厂经济性一次调频

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)是解决大量分布式电源(distributed generation,DG)接入电网调控运行的有效手段。分布式电源通过虚拟电厂参与电力系统的辅助服务市场,为电网提供调峰调频等辅助服务并从中获利,实现电网与分布式电源用户的双赢。文章在基于稀疏通信和点对点信息交互的全分布式协调控制方式的基础上,提出了基于次梯度投影分布式控制的虚拟电厂经济性一次调频方法,在保证自身运行成本最小化的前提下实现虚拟电厂的一次频率控制,提高了其并网友好性和对电网的频率支撑水平。相比传统下垂控制能够实现最优功率分配,避免竞争控制,相比一般分布式次梯度法能够更好地处理分布式电源功率限值的问题,并对通信时延具有较好的适应性。     

省级电网实时自动运行技术研究综述

针对特高压交直流混联电网运行特点,对现有及未来将应用的电网调控技术能够实现省级电网实时自动运行的程度及范围做了研究评估。对综合智能分析与告警、在线安全分析、动态特性分析、调控一体化等现有电网调控运行框架技术做了综述;分析论证了这些技术如何经深化应用和整合,全方位深层次地主导负荷平衡、电压控制、限额控制、倒闸操作、风险评估预警、故障协同处置等调控运行主要业务,通过SCADA、 AGC、 AVC、遥控倒闸操作等底层技术手段,实现特高压交直流混联电网频率、电压、安全性的多目标自动闭环控制,实现电网实时运行阶段的自动运行;对大数据分析、调控云平台、调度机器人、人工智能等新技术如何在电网调控的应用上全面深层次地辅助人工工作的前景做了研究和展望。