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期刊信息
中国电力
(月刊 1956年创刊)
主管:国家电网有限公司
主办:国网能源研究院有限公司
   中国电机工程学会
全球能源互联网研究院有限公司
编辑:《中国电力》编辑部
主编:汤广福 王耀华
地址:北京市昌平区北七家镇未来科学
   城滨河大道18“国家电网公
   司”园区B315
邮编:102209
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      京宣工商广字第8004号
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    2020年 第53卷 第4期 刊出日期:2020-04-05
      
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    2020, 53(4):  0-0. 
    摘要 ( 0 )   PDF (1182KB) ( 1 )  
    相关文章 | 多维度评价
    专稿
    分布式电源并网技术标准研究
    何国庆, 王伟胜, 刘纯, 张悦, 梁志峰, 孙文文, 李光辉
    2020, 53(4):  1-12,176.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.202002061
    摘要 ( 2 )   HTML ( 0 )   PDF (6369KB) ( 11 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    近年来,分布式电源(distributed resources,DR)的快速增长推动了其并网标准的发展。对国内外分布式电源并网标准的现状进行介绍,选取北美、欧洲和中国具有代表性的分布式电源并网标准,从功率控制、电网适应性、电能质量、并网与同步、安全与保护等几个方面进行对比,指出北美、欧洲与中国分布式电源并网标准的主要差异,分析分布式电源并网标准的发展趋势,对中国分布式电源并网标准的制修订提供合理建议,同时也可提升分布式电源开发商、设备制造商对标准的理解,以促进分布式电源行业的发展。
    智能配电网的规划理论与实践专栏
    基于分布因子法的主动配电网成本分摊方法
    张伊, 陈启鑫, 夏清, 施磊, 喻乐, 谢旭, 张晶
    2020, 53(4):  13-21.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201906010
    摘要 ( 1 )   HTML ( 0 )   PDF (3626KB) ( 2 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    考虑主动配电网拓扑结构灵活和潮流方式多变的特点,传统的电网成本分摊方法已不再适用。为此,提出一种基于广义负荷分布因子法(GLDF)的主动配电网成本分摊方法,通过计算节点与拓扑的分布因子,可动态适应主动配电网多变的运行方式,通过网损修正和全负荷水平使用程度,分析完善分布因子法的直流潮流模型内核。该方法不仅对主动配电网具有良好的适应性,还能够客观衡量不同负荷节点在不同运行方式下对于线路的使用程度,有利于引导市场用户调整自身用电行为。通过算例分析验证了该方法的可行性与合理性。
    考虑分布式电源“即插即用”的配电网临界条件计算方法
    姜臻, 于力, 黄彦璐, 叶琳浩, 郑爽, 耿光飞, 唐巍
    2020, 53(4):  22-31.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201906028
    摘要 ( 4 )   HTML ( 1 )   PDF (3847KB) ( 3 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为了给配电网中的分布式电源(distributed generation, DG)等要素实现“即插即用”提供理论依据,从宏观角度出发,建立考虑要素的“即插即用”的智能配电网一、二次协同体系。以DG为例,综合考虑负荷与DG功率变化、电压、线路容量、潮流倒送及DG功率因数等约束,提出一种计算分布式电源“即插即用”临界条件的数学模型,在考虑负荷及DG功率波动性的基础上提出一种临界条件执行策略。进一步通过理论分析,将临界条件模型中的约束条件进行等效化简,得到了一种求解DG“即插即用”临界条件的快速估算方法。以IEEE 33节点算例为例,对所提出的计算方法及简化算法进行对比分析,结果表明,所提的简化算法是可行的,能够实现对DG“即插即用”临界条件的快速估算。
    兼顾网损优化效益与投资成本的SNOP容量规划方法
    何英静, 沈舒仪, 何东, 张靖瑞, 李帆, 朱克平, 王松岩
    2020, 53(4):  32-40.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201911044
    摘要 ( 4 )   HTML ( 0 )   PDF (4019KB) ( 2 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    智能软开关(soft normally open point, SNOP)在配电网潮流控制方面具有强大能力,但是SNOP极高的投资成本限制了其在配电网的应用。提出一种综合考虑SNOP网损收益及投资成本的最优规划方法。首先,基于SNOP寿命周期,按时间序列合理构建电网运行场景,根据SNOP及系统运行状态约束,分析不同容量条件下SNOP的降损收益;其次,根据模块化多电平换流器拓扑结构对SNOP成本进行详细分析,对SNOP容量与成本关系进行线性拟合;最后,充分考虑日常运营中降网损收益与SNOP投资运行成本,给出SNOP最优安装位置与容量配置的规划方案。仿真算例表明,受SNOP高投资运行成本限制,在大多数仿真条件下配电网仅安装一个SNOP为可行规划方案,可为主动配电网规划提供参考。
    考虑分布式电源接入的区域配电网规划投资决策方法
    孔祥玉, 尧静涛, 崔凯, 孙方圆, 杨金刚
    2020, 53(4):  41-48.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.202002096
    摘要 ( 6 )   HTML ( 0 )   PDF (3756KB) ( 5 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    分布式电源(distributed generation, DG)作为可再生能源的重要发电方式,在配电网中的应用越来越广泛。针对配电网投资结构与投资效益方面存在较大的不确定性问题,提出一种考虑分布式电源的区域配电网投资决策方法。首先,在分布式电源对配电网的影响分析的基础上,给出配电网投资效益的关联关系解析方法,并引入配电网建设改造措施、受影响运行参数、投资效益指标等中间变量,将投资与效益进行关联。然后,以配电网综合效益最优为目标,提出配电网规划投资决策方法,并给出主要流程和关键步骤。最后,以中国北方某省所属不同供电区域为例进行分析,验证所提方法的有效性。
    分散式风电接入在不同场景下对配电网的影响
    练依情, 袁智勇, 雷金勇, 马溪原, 陶思钰
    2020, 53(4):  49-58.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201910118
    摘要 ( 4 )   HTML ( 0 )   PDF (4724KB) ( 4 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为了探究分散式风电场在不同场景下接入配电网所带来的影响,建立了考虑分散式风电接入的配电网的仿真模型,并进行对比分析。首先,在建立配电网线路基础模型的基础上,分别分析了分散式风电接入对配电网节点电压、潮流分布和网损影响的机理。然后,结合南方电网某配电网案例,研究了在不同场景下,分散式风电以不同的渗透率接入对配电网的影响规律。最后,在实验结果的基础上,分析总结了分散式风电接入对配电网影响的规律。得出了分散式风电场在配电网中不同接入位置、接入容量、接入形式下,配电网中电压和网损分布的一般规律。分散式风电场接在配电网馈线的首端、中端、末端,接入单个或多个风电场,均会对电压和网损分布造成不同的影响。因此,在实际工程中,需要合理设置接入分散式风电场的容量和位置。
    考虑天气影响的配电信息物理系统可靠性评估
    吴英俊, 范婷婷, 徐昊, 倪明
    2020, 53(4):  59-68.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201912037
    摘要 ( 3 )   HTML ( 0 )   PDF (4320KB) ( 2 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    电力与通信深度融合是配电网发展的趋势,而天气又是影响配电网可靠性最主要的要素之一,研究评估考虑天气影响的配电信息物理系统可靠性很有必要。首先,选取对电力元件故障和通信元件故障影响最大的天气要素,并对天气要素进行区间划分,构建适合分析电力元件故障和通信元件故障的天气状态模型;其次,结合配电网历史故障数据和历史天气数据,构建以天气状态为变量的电力元件故障概率模型和通信元件故障概率模型;接着,针对通信元件故障使得监视和控制失效而造成的后果评估,给出配电网失负荷量化分析方法;然后,综合考虑电力元件和通信元件故障,提出基于蒙特卡洛方法的配电网信息物理系统可靠性评方法;最后,在改进的IEEE 33节点测试系统进行仿真测试,验证了所提算法的可行性和有效性。
    基于随机矩阵和历史场景匹配的配电网无功优化
    安然, 吴俊勇, 石琛, 朱孝文, 邵美阳, 黄杏, 蔡蓉
    2020, 53(4):  69-78.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201903019
    摘要 ( 2 )   HTML ( 0 )   PDF (3925KB) ( 1 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    配电网的无功优化是保证配电网供电可靠、经济运行的一项重要工作。将大数据理论引入配电网无功优化,提出一种基于随机矩阵的无功优化方法,它不依赖于配电网的模型和参数,直接利用配电网在运行过程中产生的运行大数据以及当地的环境数据构造7种高维随机矩阵,提取57种特征指标,再应用主成分分析法对这些特征指标进行降维处理,然后匹配历史数据库中已有的场景,快速找到特征指标与当前系统最相近的场景,直接采用匹配场景的控制策略作为当前系统的无功优化控制策略,以减小有功网损和节点电压偏移。最后,在改造的IEEE-37节点配电网仿真模型上进行算例验证,其中增加了光伏/风电等分布式发电和电动汽车充电站等随机负荷模型。结果表明,方法可有效地对配电网进行无功优化,摆脱了配电网模型的限制,可快速做出控制决策。
    电网
    含电-热-冷-气负荷的园区综合能源系统经济优化调度研究
    孙强, 谢典, 聂青云, 张立辉, 陈倩, 陈杰军
    2020, 53(4):  79-88.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201912038
    摘要 ( 3 )   HTML ( 0 )   PDF (3921KB) ( 1 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    综合能源系统是实现各能源系统间有机协调优化的重要途径。剖析电-热-冷-气4个子系统,构建以建设运行总成本为目标的园区综合能源系统经济优化调度模型;其次,利用非线性问题处理办法将所构建的调度模型转化为混合整数规划问题;最后,基于子系统独立运行和耦合调度的2种场景,结合分时电价调用混合整数规划软件对模型进行求解。结果显示,相对于独立运行方式,各子系统耦合调度运行能够灵活组合各能源转换设备,大大降低系统外部购能和系统总成本。
    促进新能源消纳的交易机制及效益研究
    杨建华, 王雄飞, 肖达强, 赵佳伟, 刘敦楠
    2020, 53(4):  89-95.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201904024
    摘要 ( 1 )   HTML ( 0 )   PDF (3475KB) ( 2 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为了促进新能源高比例消纳,针对自备电厂发电权交易、备用辅助服务交易和分时电价交易三种市场机制,构建市场机制对新能源消纳贡献度模型;基于促进新能源消纳的市场机制,分析其环境效益、节省购电成本效益和供电可靠性提升效益,构建量化模型对市场机制效益进行量化。通过选取西北某地与东南沿海某地两地的数据进行效益测算,结果证明,有效的市场机制可促进高比例新能源的消纳,同时效益可观。
    考虑负荷虚拟储能特性的商业区储能优化配置
    高文浩, 赵海兵, 殷爽睿, 崔德民, 田怀源, 葛杨, 李晓博, 孙海涛
    2020, 53(4):  96-104.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201809067
    摘要 ( 0 )   HTML ( 0 )   PDF (3899KB) ( 2 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    储能技术的快速发展使得电力系统的经济性与灵活性逐渐提高,而基于需求侧管理的负荷虚拟储能则作为广义储能其中的一种获得了广泛关注。以商业区产消者为研究对象,基于人体舒适度范围建立具有时间解耦特性的空调负荷虚拟储能模型。在此基础上考虑负荷与光伏发电的季节性及气候性差异,计及全寿命周期成本建立考虑负荷虚拟储能特性的蓄电池储能双层优化配置模型,并采用Gurobi求解器与改进的差分进化算法配合求解。最后通过具体算例,证明了负荷虚拟储能的引入可有效提高商业区蓄电池储能配置的经济性,并分析储能系统对光伏消纳的影响。
    基于XGBoost算法的配网台区低压跳闸概率预测
    吴琼, 余文铖, 洪海生, 喻蕾, 段炼, 尚明远, 刘哲
    2020, 53(4):  105-113.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201908140
    摘要 ( 0 )   HTML ( 0 )   PDF (3833KB) ( 2 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对配网台区在夏季频繁出现低压跳闸故障的问题,提出基于机器学习的台区低压跳闸预警模型。首先,采用孤立森林和改进的合成少数类过采样技术(synthetic minority oversampling technique-nominal continuous,SMOTE-NC)算法的组合方法进行数据处理,在实现离群值分离的基础上,对包含多种数值类型的故障样本进行过采样,以解决样本不平衡问题。其次,利用优化的数据集训练极端梯度提升算法(extreme gradient boosting,XGBoost)分类器模型,对目标台区的低压跳闸故障概率进行预测。最后,以广州某地区的实测数据对算法的有效性进行验证,结果显示所提模型具有良好的应用效果。
    基于频域分解的短期负荷预测研究分析
    马愿, 张倩, 李国丽, 马金辉, 丁津津
    2020, 53(4):  114-121.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201809089
    摘要 ( 3 )   HTML ( 0 )   PDF (4512KB) ( 4 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为研究频域分量预测法对短期负荷预测精度的影响,利用频域分解算法分解原始负荷数据,将数据分解为4个部分:日周期、周周期、低频和高频分量。其中,日周期、周周期分量用Elman神经网络预测;低频分量采用随机森林预测;高频分量则使用Mallat算法二次分解,分别得到低频部分和高频部分,选取低频部分做训练样本与Elman神经网络结合预测高频分量;将各个频域分量结果重组,实现电力负荷的高精度预测。以某地市实际负荷数据为例进行仿真,将该方法与Elman神经网络法、随机森林法及频域分量预测法的预测结果对比,验证所提方法可以有效提高精度,减少预测值和真实值的离散程度。
    电动汽车
    考虑用户满意度的电动汽车时空双尺度有序充电引导策略
    蒋怡静, 于艾清, 黄敏丽
    2020, 53(4):  122-130.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201807075
    摘要 ( 0 )   HTML ( 0 )   PDF (5982KB) ( 1 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    规模化电动汽车的充电行为在时间和空间上具有随机性和不确定性,针对该特性,以多网融合的车联网平台系统为基础,构建有序充电引导模型架构。为了体现接入系统的用户充电时间选择的多样性,根据用户意愿将电动汽车在时间层分为接受系统调度集群和不接受系统调度集群,建立不同尺度下的用户满意度函数来充分调动电动汽车用户参与性,在此基础上提出有序充电引导调度策略。在时间层,通过引导车辆的充电时间调节负荷曲线;在空间层,规划各车辆的充电站选择。以包含4座充电站的IEEE-33节点配网为例,利用优化软件LINGO11对模型进行仿真。算例结果表明,所提引导策略具有好的控制效果,并且在保证用户满意度时,能改善电网负荷、充电站状况。
    基于实时电价的电动汽车智能充电导航
    吴芮, 周良松, 姚占东
    2020, 53(4):  131-138,146.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201904106
    摘要 ( 0 )   HTML ( 0 )   PDF (9065KB) ( 1 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    大量电动汽车(electric vehicle,EV)并网将影响电力系统规划与运行,对电动汽车的充电行为进行有序引导具有重要意义。针对这类问题,提出一种基于实时电价的EV智能充电导航策略,采用粒子群-遗传算法求解最优方案,旨在应用实时电价机制,引导EV有序充电。根据用户的不同需求,设计3种不同导航目标的充电导航策略,分别使用户的时间成本、费用成本以及综合成本最小化。最后在Matlab中建立IEEE-33节点系统模型,以地图上某一真实交通区域为背景,运用蒙特卡罗法模拟路况和EV时空分布信息,验证该方法的有效性。仿真结果表明,该方法可以降低EV用户的出行成本,同时提高配电系统的节点电压质量。
    含电动汽车的配电网双重不确定性网架规划方法
    沈依婷, 张菁, 武鹏, 柳璐, 杨建林
    2020, 53(4):  139-146.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201905117
    摘要 ( 5 )   HTML ( 0 )   PDF (5955KB) ( 9 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    考虑配电系统中电动汽车(electric vehicle,EV)充电负荷的随机不确定性和一般负荷的模糊不确定性,基于不确定规划理论,建立同时含有模糊变量和随机变量的混合机会约束配电网架规划模型。模型以规划期内配电网固定投资和模糊随机网损费用之和最小为目标,引入混合机会约束,处理线路功率约束和节点电压约束,通过设置2种不同置信水平参数值,平衡投资费用和运行风险之间的关系。提出基于混合模拟的遗传算法,求解所建模型,采用25节点算例验证所提方法的正确性和有效性。
    碳排放最小化条件下电动汽车有序充电策略研究
    张钰, 张玥, 韩新阳, 韩冰, 卢少锋, 薛飞
    2020, 53(4):  147-154.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201812092
    摘要 ( 2 )   HTML ( 0 )   PDF (6163KB) ( 1 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对清洁能源和传统能源发电设备的碳排放特性、清洁能源所在位置以及负荷的时空分布特点等因素,参考历史运行数据,建立电动汽车充电与发电设备边际出力增长关系的模型。考虑电动汽车出行特性及其电池充电特性,建立电动汽车无序充电情景下的边际碳排放增长模型。为更多地利用清洁能源,以减少电动汽车充电行为引起的边际碳排放增长,提出碳市场中电动汽车充电与清洁能源,协同的有序充电策略。最后,以碳费用计算模型为基础,提出电动汽车碳排放的评价指标。在算例中,根据提出的评价指标对电动汽车碳排放进行分析。结果表明,与电动汽车无序充电相比,电动汽车与清洁能源协同的有序充电策略可有效地减少边际碳排放增长和碳费用。
    信息与通信
    基于机器学习和图像识别的电力作业现场安全监督方法
    常政威, 彭倩, 陈缨
    2020, 53(4):  155-160.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201811057
    摘要 ( 1 )   HTML ( 0 )   PDF (2559KB) ( 2 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对电力作业现场人员误入危险区域的安全问题,开展人员闯入检测的研究,首先利用梯度方向直方图(histogram of oriented gradient,HOG)和支持向量机(support vector machine,SVM)进行完全帧的人员检测,然后利用基于OpenCV的图像处理技术判断人员是否闯入警戒区域。通过视频监控设备采集作业现场图像,采用上述方法实时识别现场人员及其危险行为,并发出告警信号。实验结果表明,检测结果准确率达到92%,实现了电力作业现场安全监督自动化,显著提升了作业现场安全水平。
    基于云雾边异构协同的无人机智慧巡检系统
    黄郑, 王永强, 王红星, 高超, 柏仓
    2020, 53(4):  161-168.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201907167
    摘要 ( 2 )   HTML ( 0 )   PDF (2960KB) ( 3 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对现有输电线路无人机巡检系统数据处理平台计算能力较低、整合程度不高的问题,提出一种基于云雾边异构协同计算的新型无人机巡检系统。详细介绍系统架构、网络架构以及作业流程,同时将先进人工智能技术与无人机巡检具体功能有机融合,以航迹自主规划、多机多任务协同以及缺陷智能识别3种主要功能为例,给出基于人工智能技术的无人机巡检整体解决方案,全面提高无人机智能化水平与自主运行能力,提升输电线路巡检效率与质量,降低运维成本。
    发电
    三种槽式太阳能热互补联合循环发电系统性能分析
    张楠, 段立强, 丁泽宇, 王建华, 曲洁, 罗娜
    2020, 53(4):  169-176.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201812088
    摘要 ( 0 )   HTML ( 0 )   PDF (5122KB) ( 1 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    太阳能热互补燃气蒸汽联合循环发电(ISCC)技术是一种高效、清洁的发电方式,既可降低太阳能的发电成本,又能减小联合循环的燃料消耗。以导热油为导热工质、太阳能直接发生系统(DSG)、以压缩空气为导热工质的3种槽式ISCC系统作为研究对象,从典型天性能、年性能及经济性能3个方面对3种ISCC系统进行对比分析。结果表明:与DSG集成的ISCC系统的热力性能及经济性能均最优。
    大型燃煤电站锅炉能效评价与节能分析
    王卫良, 王玉召, 吕俊复, 邵文君, 迟忠君, 张戟
    2020, 53(4):  177-185.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201812118
    摘要 ( 0 )   HTML ( 0 )   PDF (4605KB) ( 2 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为了分析燃煤发电能量转化与传递过程中的能效情况,挖掘燃煤发电机组的节能减排潜力,利用热平衡和㶲平衡的对比分析,揭示燃煤发电过程热损失和㶲损失的内在联系,进而揭示燃煤发电过程节能潜力的分布情况。基于节能潜力分布情况,深入讨论采用空气分级提高热风温度、富氧燃烧、降低过量空气系数和提高主蒸汽/再热蒸汽参数等节能技术方案,以确定分别降低燃烧㶲损失、传热㶲损失以及其他主要㶲损失的效果。研究表明,提高热风温度、提高空气含氧量、提高主蒸汽/再热蒸汽温度、提高主蒸汽压力等方案,可分别降低燃煤发电机组供电煤耗6~9、6~10、11和5~12g/(kW·h),为燃煤发电节能减排技术的进一步发展指明方向。
    汽轮机DEH转速控制模式下的节能优化
    徐章福, 邓彤天, 钟晶亮, 王锁斌, 张世海
    2020, 53(4):  186-192.  doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201908014
    摘要 ( 2 )   HTML ( 0 )   PDF (4812KB) ( 3 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    降低运行成本、提质增效、节能减排是目前火电行业的迫切需求。阐述汽轮机组数字式电液控制系统(digital electric-hydraulic control system,DEH)在转速控制模式下普遍存在的启机暖机时间长、暖机不充分、汽缸温升率较难控制以及甩负荷后操作复杂、转速难以稳定、短时间内重新并网困难等问题。从汽轮机调节汽门、控制机构入手,分析机组启动暖机的加热过程及甩负荷后的动态过程,对比现有技术的利弊,总结得出在机组启动过程中阀位函数设置不合理、甩负荷后DEH转速控制模式与旁路阀门特性不匹配是导致上述问题的根本原因。提出一种汽轮机DEH转速控制模式下的变阀位函数的优化方法,该方法能够实现自动暖机和机组甩负荷后的快速并网,在提高机组安全性的同时,保障机组的经济性,极大减轻了运行人员的工作压力及工作量。