Abstract:

高比例分布式电源接入后的故障配电网，具备主动恢复与自治能力，有利于提升电力系统适应气候变化和灾害风险管理的水平，顺应配电网技术的发展方向。当前，配电网主动孤岛自恢复和稳定运行的研究受到广泛关注。首先，概述多源配电网主动孤岛的内涵，以及多源配电网孤岛与微电网孤岛的区别，分析归纳配电网主动孤岛在分布式电源高比例接入下稳定运行存在的关键问题。其次，从主动孤岛划分、孤岛自组网波动平抑控制以及组网完成后主动孤岛小干扰稳定控制3个方面阐述国内外研究现状，并进行总结。最后，基于电力物联网、高电力电子化下的小干扰抑制以及能源互联网背景下的主动孤岛方案，对多源配电网主动孤岛的发展前景进行展望和总结。

Abstract:

随着电动汽车的广泛普及，交通电气化程度不断上升，配电网与交通网呈现出深度耦合的趋势。实现电动汽车与电力—交通耦合网间的高效互动，可有效提升电网运行稳定性，并缓解交通网的拥堵，因此，其成为电力系统和电动汽车领域研究的热点。全面介绍电力—交通耦合网的基本概念，并深入探讨3个关键领域：电力—交通网耦合系统建模和状态预测、两网耦合下的EV充电站规划以及两网耦合下的优化调度与控制，并分析其标准体系建设状况，对其未来的发展方向提出前瞻性的展望。

Abstract:

针对光伏电池的非线性输出特性，为提高光伏电池的利用效率，需对其输出的最大功率进行实时跟踪。从光伏电池的输出特性分析出发，在阐述MPPT控制原理的基础上，综述光伏发电系统中最大功率点跟踪技术的算法，对跟踪速度、控制精度及将来研究和应用中需要解决的问题作了探讨。通过实验对比分析不同算法以及同一算法不同参数之间的差异，比较分析电压控制与直接占空比控制的不同。根据实验结果，对各种MPPT算法进行总结，包括跟踪时间、跟踪效率、电压波动等。建议工程应用中的合适场合，从而为光伏并网控制器中重要环节的设计与实现提供参考。最后，展望未来发展趋势。

Abstract:

输电线路覆冰事故在中国冬季时常发生，基于介质损耗与集肤效应的高频融冰方法在发热方面比传统交直流融冰有着显著的优势。针对高频高压在线融冰时电源频率、电压设计问题，提出一种基于NSGA?Ⅱ的高频在线融冰电源参数的多目标优化设计方法。首先，基于均匀传输线理论，建立了高频激励下的覆冰导线的等效传输线电路模型；其次，从工程实际出发，结合高频在线融冰的热平衡原理，推导得到高频在线融冰目标函数及约束条件；再次，通过NSGA?Ⅱ算法求解得到该多目标问题的Pareto最优解集，并根据优劣解距离法?（technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS）法选择融冰电源参数；最后，利用COMSOL软件，基于有限元方法进行仿真验证。仿真结果验证该文融冰模型的正确性及所选参数的有效性。

Abstract:

电力生产活动所释放的碳排放在全球碳排放总量中占比较高。因此，电力行业成为推动“碳减排”目标达成的关键责任主体。借助量化综合评价的方式对国家电力发展水平进行评估，不仅可以清晰地描绘出各国在电力领域的发展脉络，而且有助于更准确地识别出中国与其他国家在电力发展上的差距。该文对国家电力发展水平进行综合评价与研究，提出一种基于改进多目标粒子群算法优化投影寻踪模型的电力发展水平评价方法。首先，提出改进的多目标粒子群优化算法；其次，建立2种投影寻踪模型，利用改进的多目标粒子群算法优化构建2种投影寻踪模型，得到投影向量的最优Pareto解集；再次，利用模糊综合评价，得到最优权重折中解，将最优权重代入前景理论模型，得到各个国家电力发展水平的综合评分值，并基于此评分，对各国电力发展水平优劣进行客观排序，最后，利用实际的国家电力发展水平数据集对该文所提方法进行验证。研究结果表明：该方法可实现对国家电力发展水平的有效排序，其评价准确性优于现有的电力发展水平评价方法的。

Abstract:

为有效应对大规模可再生能源接入电网的不确定性与波动性，实现配网最优运行，提出一种考虑分布式电源时变性与负荷需求特性的动态网络重构优化方法。先针对传统静态支路潮流模型的非凸性，引入松弛变量，将其转化为二阶锥约束，建立基于二阶锥松弛的最优潮流模型；再综合考虑主动配电网环境中的主动管理元素等约束，在保证电压稳定性的前提下，以网络损耗与购电量最小为优化目标，建立高比例分布式电源接入下的多时段配电网重构模型；最后，采用YALMIP工具包和Gurobi求解器进行建模求解，并通过适配IEEE 33节点模型进行实证分析。算例结果表明：所提方案得到的系统期望网络损耗值从0.176 MW减小到0.097 MW，其网络损耗值比粒子群算法的降低了11.95%，其电压水平比粒子群算法的提高了0.76%。该模型的有效性得到了验证。

Abstract:

随着电力系统的数字化和智能化发展，配变重过载预测成为了实现智能状态检修的关键技术之一。配变过载时空因子在现实场景中通常呈偏置分布。其中，部分高风险罕见（high risk and rare, HRR）因子一旦出现，将对变压器造成无法逆转的伤害。为此，该文提出一种基于提高关联规则关键重要性（improved association rules?criticality importance，IAR?CI）模型的配变过载预测方法。首先，考虑内部与外部因素，收集多个数据源并建立配变运行状态数据库，且通过ICA识别与配变重过载强关联的罕见高危时段与HRR；其次，基于关键性重要度（criticality importance，CI）度量计算，设计一种因子权重计算方法，准确衡量因子的风险权重；最后，应用TBFP?Growth算法，增强模型的运行效率。采用中国南方某地区电网数据进行算例仿真。研究表明，该方法能够提升配变重过载的预测性能，有助于后续巡检、检测策略的合理统筹和科学规划，可在降低电力设备运维检修成本的同时提高供电的可靠性。

Abstract:

电气距离（electrical distance,ED）是电网划分电压控制区域的主要依据。经典的ED计算方法与其改进方法都需利用潮流雅可比矩阵，这可能在电源和负荷随机性不断增强的背景下导致分区方案的频繁调整，增加无功电压管理的难度。因此，该文先在回顾ED经典定义的基础上，证明利用网络拓扑参数可近似地获得电力系统中一对节点在小扰动后的电压变化比值；然后，沿用经典ED的计算公式，给出一种基于网络拓扑计算ED的新方法；最后，将该文方法应用于NE?39和NE?68节点系统中，将得到的结果与经典方法的ED和分区方案进行比较，验证了该方法的有效性。

Abstract:

针对不完全可观系统提出一种基于高斯混合模型的谐波责任估计方法。依据谐波测量电压的概率分布特性估计各谐波负荷的谐波责任，规避因引入不可测的线路参数对量化谐波责任造成的困难。先根据测得的谐波电压样本训练高斯混合模型；然后，基于贝叶斯信息准则和Kullback?Leibler散度比率确定混合模型中的高斯分量的数量及位置范围，并通过Z检验实现谐波电压样本的异常检测；最后，通过IEEE 14节点测试系统检验了所提方法的有效性。

Abstract:

该文研究无线充电道的规划问题，并在规划基础上研究电动汽车在无线充电道上充电对电网造成的影响。首先，基于道路、充电站的分布和交通情况，建立新型的路网交通模型，并通过分析各道路的拥堵系数，提出无线充电道的最优规划；其次，以电网运营商为领导者，以充电行为的变化规律符合改进需求响应函数的电动汽车用户为跟随者，建立主从博弈模型；最后，采用粒子群算法对其进行求解，得到最优的分时电价和充电策略,实现电网运营商收益最大与用户充电成本最小。研究结果表明，该方法解决无线充电道的利用率和收益低的问题，并为电动汽车通过无线充电道参与电网调度提供了理论依据。

Abstract:

高比例新能源并网的新型电力系统是实现“双碳”目标的枢纽平台，但新能源出力的不确定性势必会给电力系统带来调峰困难、灵活性不足等诸多问题。为有效平衡系统的经济性与安全性，首先，引入改进最差条件风险价值(worst case conditional value at risk, WCVaR)来评估新能源出力不确定性给电力系统带来的风险；其次，引入价格型需求响应并对火电机组进行低碳灵活性改造，提高新能源消纳水平，同时缓解火电机组深度调峰带来的过度碳排放问题；再次，建立以系统总运行成本与运行风险值综合最优为目标函数的电力系统低碳经济优化调度模型；最后，基于实际算例验证了该模型的有效性。

Abstract:

非介入式负荷监测（non?invasive load monitoring, NILM）技术可以不侵入用户内部，仅通过对用户电表数据的分析就能获取用户各个用电设备的用电信息。NILM在居民负荷分解中的研究和应用很多，但在工业负荷上的应用却很少。一方面，工业负荷在负荷特性和负荷数据分布方面与民用负荷差别较大，致使许多应用于居民场景中的方法在迁移至工业场景后性能下降明显；另一方面，工业用户出于对保护隐私的考虑不会公开用电数据，利用有限的数据有效学习工业负荷设备知识是极具挑战性的。为应对这些问题，提出一种基于因子隐马尔科夫模型（factorial hidden Markov model，FHMM）的工业负荷分解方法。该方法利用FHMM的多条独立的隐状态链模拟工业负荷设备的运行状态转换过程，求解设备在各时刻所处的状态，即可结合状态能耗信息预测设备用电量。最后利用某工厂的现场能耗监测数据对所提方法进行测试，结果表明所提方法具有良好的负荷分解效果。

Abstract:

针对大型集中式风电场站中风电单元众多、运行工况多变、集电网及拓扑接线繁杂的特点，提出一种数据驱动相似度方法，实现对大型集中式风电场站的等值建模。首先，引入相似度来表征风电发电单元运行状态中的数据特征，并通过相似度，以数据驱动方式实现风电发电单元聚类分群；其次，对同一集群的发电单元进行聚合，获得等值机组的等值参数，并最终得到风电场等值模型；最后，以广东省某海上风电场为实例，对所提方法进行仿真与验证。研究结果表明，该方法能有效提升风电场的建模效率和模型精度。

Abstract:

大量新能源并网变流器接入电网极易引发小信号失稳，严重威胁系统的安全与稳定。现有的阻抗法小信号稳定性分析基于多机等效机制，仅能给出稳定性的影响因素分析，无法识别关键的稳定薄弱并网单元。该文提出一种基于广义奈奎斯特判据(generalized Nyquist criterion, GNC)的新能源多场站系统小信号稳定薄弱并网单元辨识方法。先基于GNC的稳定性分析思路，将多个不同控制参数的新能源场站解耦成多组单场站子系统；再构建每个子系统的稳定判据，分析各子系统的小信号稳定性；最后，依据子系统的小信号稳定性，找出稳定性最薄弱的子系统。研究结果表明，相较于现有方法，该方法能更准确、快速地识别小信号稳定薄弱并网单元，为系统稳定性的提升提供针对性的指导建议。

Abstract:

在风电场内优化配置储能资源，可有效平抑风电强随机性与波动性对电力系统造成的负面影响，促进电网友好型风电场建设。目前，风电场储能系统存在应用功能单一、设备利用率低、盈利能力差等问题，制约了风电场储能系统的大规模应用。为此，该文对一次调频、功率预测补偿与新能源消纳等多种储能应用功能，提出一种风电场的多功能电-氢混合储能系统容量优化配置方法。首先，提出考虑一次调频、功率预测补偿与新能源消纳3种功能的风电场储能系统运行策略，进而提出了考虑储能设备特性的电—氢混合储能的能量管理策略；其次，在此基础上，基于时序生产模拟的方法，以净收益最大化为目标建立风电场多功能混合储能系统优化配置模型；最后，通过对河北省某风电场混合储能系统优化配置进行实例计算与分析。研究结果表明：采用该策略下的容量配置方法，能在考虑储能设备特性的基础上，满足电力系统多时间尺度的需求，有效提高电力系统的经济性。

Abstract:

近年来，具有强不确定性、弱支撑能力的风电机组大规模并网，给电力系统的频率安全造成严重冲击。为提升高比例风电的电力系统稳定运行的能力，提出一种考虑频率安全约束的储能优化配置策略。首先，推导了高比例风电电力系统多主体频率响应表达式，建立全系统动态频率响应模型；其次，以电力系统年总成本值最小化为目标，建立上层储能容量优化配置模型，以系统日前调度成本最小化为目标，构建考虑频率安全约束的下层典型日优化调度模型，并采用改进粒子群算法对该双层模型进行求解；最后，基于改进IEEE 39节点系统进行算例分析。研究结果表明：该策略可以保证电力系统稳定而充裕的调频资源，在满足频率安全约束的同时，有效改善电力系统运行的经济性。

Abstract:

为了提高光伏输出功率短期预测的准确性和可靠性，提出一种基于主成分分析法（principal component analysis, PCA）、变分模态分解法（variational mode decomposition, VMD）和多元宇宙算法（multi verse optimizer, MVO）对支持向量机（support vector machine, SVM）进行优化的光伏输出功率短期预测组合模型。先利用PCA具有的数据分析能力和VMD具有的数据分解性能，对多维训练数据进行降维和分解；再将提取后的数据输入由MVO算法优化的SVM预测模型，得到不同本征模态的光伏输出功率预测分量；最后，将各预测分量的结果进行叠加。研究结果表明：该模型在晴天、多云和阴雨天时的平均绝对百分比误差分别为0.745 3%、0.510 5%和1.015?6%。以多云天气为例，该模型的平均绝对百分比误差比MVO?SVM、VMD?MVO?SVM、PCA?MVO?SVM模型的分别降低了3.820 7%、2.917 3%和1.843 8%。

Abstract:

光伏阵列输出功率随机性、波动性强。如果其发生故障，将严重影响电力系统安全与稳定。针对当前光伏故障诊断的准确率低和收敛速度慢的难题，提出一种基于蝗虫算法-支持向量机（grasshopper optimization algorithm?support vector machine，GOA?SVM）模型的光伏阵列故障诊断方法。首先，建立光伏阵列等效电路模型，分析光伏阵列的伏安曲线变化特性；其次，考虑环境影响因素和光伏阵列规模非线性变化，提取反映不同故障特性的特征量，将数据映射到高维空间进行非线性处理；最后，提出蝗虫算法（grasshopper optimization algorithm,GOA)优化非线性支持向量机改进方法，建立GOA?SVM光伏阵列故障诊断模型，并结合实例进行仿真。研究结果表明：该方法可应用于多种不同规模的光伏阵列模型，且均能实现对光伏阵列故障的有效诊断，其对4×3光伏阵列规模的数据仿真分类准确率可达99.808 8%。采用美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）公开数据集进行验证，其故障诊断准确率达到92.368 2%。与其他方法相比，该方法的召回率及F1?Score均有明显提升。

Abstract:

基于电碳协同的园区各资源集群效益评估是实现园区综合效益评估的关键。首先，从经济效益、环境效益和技术效益3个方面对影响园区中各集群效益的关键因素展开分析，并构建包含目标层、基础层以及指标层的影响综合效益评估的综合指标体系以及效益评估的计算模型。相关的经济、环境和技术类专家为各个指标打分并利用模糊层次分析法确定指标体系中各指标的重要程度和权重；其次，通过投资评价模型确定各集群的指标效益评分；最后，通过各项指标的得分与其对应的权重系数加权计算可得出各个项目的综合效益总分。算例的仿真分析表明：该评估方法对于电碳协同的园区分布式资源集群的综合效益评估具有现实指导意义。通过该评价体系，园区的投资者可以选择在财务盈利能力、低碳可持续化发展能力及技术可行性这3个方面提供最佳平衡的可再生能源技术。

Abstract:

随着综合能源交易市场的不断发展，碳排放难以控制的问题愈发凸显。为最大程度降低综合能源交易市场的碳排放，先构建了电—热—冷—气综合能源虚拟电厂的系统构型，为其建立需求转换模型和碳排放生产优先度指标；再搭建基于碳排放生产优先级的综合能源交易分配模型；然后，根据确定的各能源交易量，以综合能源供应商、共享储能运营商和用户这三方的效益最大化为目标，优化各能源定价及需求响应策略；最后，将优化的能源交易策略与3种能源交易策略进行对比，验证该策略的有效性。研究结果表明：该策略的碳排放量比策略2、3、4的分别降低了23.4%，30.1%和21.1%，其收益总体相较策略2、3、4的相差不大。该策略能较好地促使综合能源交易市场的低碳运行，同时也兼顾经济效益。

Abstract:

随着新型电力系统和能源互联的持续推进，构建高效、低碳和经济的能源供应系统对发展双碳战略至关重要。为此，提出一种绿证—碳交易联合机制下考虑多类型需求响应和氢能多元利用的综合能源系统（integrated energy system, IES）优化运行策略。首先，为充分发挥需求侧资源的调节能力，构建含价格型、激励型和替代型的多类型需求响应模型。其次，针对氢能的清洁特性，构建含电制氢、氢制甲烷、氢转热电和天然气混氢的氢能多元利用模型。最后，将绿证交易和碳交易相结合，提出绿证—碳联合交易机制，并构建计及绿证—碳联合交易机制的IES低碳经济运行模型。算例仿真设置不同运行方案对比，验证该文所提模型在提升可再生能源消纳、能源利用效率和降低碳排放量等方面的有效性。

Abstract:

单相光伏逆变器被广泛应用于配电系统，研究其谐波模型对于谐波潮流分析、谐波交互影响与电力系统稳定具有重要意义。首先，通过分析电网与逆变器的交互机理与逆变器交直流侧的谐波传导，推导出单相光伏逆变器在不同谐波下的阻抗公式；其次，分析谐波阻抗的频率耦合机制并结合控制环节，建立不同谐波下单相逆变器的谐波耦合阻抗矩阵模型与等效戴维南电路；再次，基于所提模型对系统进行谐波分析，极大地简化单相逆变器的谐波潮流分析，提高系统谐波潮流的计算精度，并能有效评估单相逆变器的接入对电能质量的影响；最后，通过时域仿真验证了所建立模型的正确性和有效性。

Abstract:

为增强模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)在电网不平衡条件下的系统性能，该文提出一种分数阶积分滑模控制 (fractional order integral sliding mode control，FO?I?SMC)策略。首先，分析MMC的拓扑结构，并推导出正、负序电压与输出电流的基频外特性方程和正负零序环流的二倍频内特性方程。其次，结合控制目标和MMC的数学模型，设计出应用于电网电压不平衡的分数阶滑模控制器。该控制器旨在降低交流侧输出电流与直流侧环流谐波含量。最后，在MATLAB/Simulink仿真平台建立相应模型，验证该算法的有效性。研究结果证明：采用FO?I?SMC控制策略的MMC的系统性能要明显优于采用比例积分(proportional integral, PI)控制策略和积分滑模控制(integral sliding mode control, ISMC)策略的。

Abstract:

能量路由器是能源互联网领域的核心设备，其电路拓扑能够实现新能源、储能、各类负荷的统一分配。目前，能量路由器缺乏配电网故障恢复能力。该文提出一种实现故障调控与新能源消纳的多端口能量路由器(multi?port energy router，MP?ER)。首先，介绍MP?ER拓扑及原理，根据MP?ER整体结构，提出以直流母线电压为主信号，各个端口分散控制的控制策略;其次，通过直流母线电压及配电网零序电压情况，将MP?ER工作模式分为正常模式和故障柔性消弧两种模式，在所提的控制策略下，实现各模态内的稳定、高效运行；最后，针对连接的微网、配电网系统，利用MATLAB数值软件，对该模型进行仿真并验证该文提出的拓扑结构功能的合理性。该研究为能量路由器的研究提出一种新的拓扑结构和模型。

Abstract:

储能运营商可提高电力供应的可靠性，减少停电损失。为进一步扩大储能供电可靠性的应用场景并增加储能运营商的收益，提出一种基于保险精算理论的利益分配策略。先基于拟合停电损失分布，结合信度理论与纯保费模型，构建B?hlmann保费模型；再建立基于健康指数的修正故障率模型，并采用最小路径法，计算各类用户的停电保险赔付概率；最后，将停电保险与峰谷套利相结合，构建储能运营商的收益模型，最大化其在全寿命周期内的收益，并将该收益与其未参加停电保险的收益进行比较。研究结果表明：与保险公司合作可大幅提高储能运营商的收益，加快投资成本回收。

Abstract:

电动汽车数量的递增给公共充电站投资带来机遇，但竞争和电价波动等不确定因素增加了充电站投资项目的风险。针对单位充电量边际贡献和充电桩使用率随机波动的情况，构建实物期权模型，并通过求解模型，得到期望投资价值最大条件下的充电桩投资阈值；运用投资阈值条件，讨论充电服务费随机波动和储能配套两种情况下的投资策略。研究结果表明：外部环境的不确定性会显著延迟充电桩投资，政策上保证投资环境的相对稳定尤为重要；充电桩投资等待时间不仅由外部环境不确定性决定，也与初始收益有关，确保充电桩最低收益是激励投资的有效方式；储能配套投资是否占优，与增加的投资额和单位电量边际贡献有关，即在储能投资占比较小的情况下，提高储能投资可能有利于促进充电桩投资。

Abstract:

随着风、光、水等可再生能源发电高比例并入电力系统，可再生能源发电的低成本使传统火电机组的成本回收受到极大挑战，导致火电机组退出容量市场越来越多。但可再生能源发电依赖于天气，在负荷高峰时段，其无法保证发电容量的充裕度，而容量市场的合理定价机制是解决该问题的关键。对此，提出了计及容量市场定价机制及电能需求的多能源交易模型。首先，在容量市场层面给出了传统火电机组、风电机组、光伏发电、水电、储能的分时段负荷需求和容量特性的定价模型，并将其作为主问题；其次，在电能交易层面给出了以日现货交易市场的火电、风电、光伏发电、水电和储能的联合优化调度模型，并将其作为子问题；然后，通过主问题、子问题的迭代求解，给出了火力发电、风电、光伏发电、水电和储能的容量定价机制；最后，以某实际电网数据为例，进行多场景仿真验证，证明了所提方案的合理性和有效性。

Abstract:

交联聚乙烯(cross?linked polyethylene, XLPE)绝缘电缆受长期热老化的影响，其理化特性和介电性能会发生改变，影响电树枝的生长过程等电学行为。该文研究热老化对XLPE电缆绝缘电树枝生长特性的影响。对加速热老化样品进行电树枝生长试验，并利用差示扫描量热法(differential scanning calorimetry，DSC)、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy，FTIR)测试和宽频介电谱测试研究XLPE材料微观结构与介电性能的变化。研究结果表明：重结晶反应和热氧反应是导致结晶度Jc和羰基指数Q变化的主要原因，进而导致XLPE中的极性分子发生变化，使介电参数呈先缓慢下降，后迅速上升的趋势。研究还发现热老化评价指标Jc、εr和tanδ与电树枝生长速率G10(10 kV时电树枝的生长速率)、G12(12 kV电树枝的生长速率)之间具有显著性相关，通过多项式拟合分析，在G10、G12与热老化评价指标之间建立等效关系。该研究在已知XLPE材料理化特性和介电性能的前提下，可判断XLPE电缆材料电树枝老化程度，为电缆绝缘和寿命预测提供一定的参考。