摘要:主要从事电力市场、综合能源建模与优化、电动汽车充换电设施运营、电网规划等方面的科研和教学工作

摘要:针对负荷聚合商（LA）在电能量市场下参与负荷削减投标（LCB）时面临负荷与价格的不确定性问题，文中提出一种可使LA代理成本最小的LCB参与策略。首先，将LA的购电申报、LCB申报与可调节负荷的控制问题统一描述为混合整数线性规划问题。其次，利用双层规划模型处理负荷功率的不确定性，利用历史场景法结合场景缩减处理市场价格的不确定性。最后，基于宾夕法尼亚州-新泽西州-马里兰州（PJM）电力市场数据，针对所提策略及其在测试场景集中的表现进行分析。测试结果表明，所提策略及场景缩减方法能够降低聚合商4%以上的代理成本与10%以上的风险损失，可提高最多17.8%的履约率，为LA在不确定问题下的投标提供技术支撑。

摘要:当前电力市场的电力交易过程存在风险高、耗时长、效率低等问题，为了解决此类问题，文中提出基于区块链的改进智能合约电力交易模型。区块链本质上是一个去中心化的数据库，具有不可篡改、加密安全等优势。文中模型利用区块链的去中心化和高安全性等特点，与智能合约相结合，提高了电力交易过程的效率和安全性。文中首先分析当前电力交易模型存在的问题，进而开展风险评估并构建去中心化的电力交易场景；其次将可靠性系数与智能合约相结合，建立基于区块链的改进智能合约电力交易模型；最后仿真模拟电力交易，对模型的可行性进行验证。结果表明，文中所提改进智能合约电力交易模型相较现有交易模型效率更高，且能有效降低被攻击的风险，维护电力市场交易秩序，为电力市场交易模式提供了新思路。

摘要:随着中国电力现货市场的快速发展，售电商可以通过设计售电套餐来引导电力用户参与电力需求响应，以此提高双方利益。文中引入避峰响应系数，在分时电价的基础上制定售电套餐激励以吸引电力用户积极转移用电负荷。首先，根据设计的售电套餐计算出电力用户选择售电套餐后的负荷转移情况；其次，考虑电费支出的变化与用电方式的变化对电力用户效用产生的影响，基于效用函数构建售电套餐决策模型来计算出电力用户对售电套餐的选择情况；然后，文中基于售电商参与现货市场交易转移负荷，以售电商利益驱动量最大化为目标优化设计出4种售电套餐；最后，通过算例分析，验证了优化后的售电套餐符合双方的利益要求。

摘要:针对新型电力系统下新能源装机容量大，发电侧调峰资源紧缺，弃风、弃光现象严重的问题，文中设计了一种考虑发用两侧参与调峰的现货市场联合出清模式，将发电侧深度调峰、柔性负荷调峰、新能源消纳与现货市场相结合，充分发掘发用两侧的调峰能力。首先，将独立储能和用户作为用户侧调峰资源，并根据用户是否具有实时跟踪调度指令的能力，将其分为灵活调节用户和非灵活调节用户，在此基础上设计了发用两侧参与调峰的日前市场和实时市场出清模式并建立出清模型。其次，综合考虑各市场主体的贡献和受益程度，设计了调峰辅助服务费用的结算与分摊机制。最后，通过算例验证了所提市场模式对于新能源消纳的有效性和合理性。算例分析中，文中所提市场模式相比仅发电侧参与调峰的模式可降低17.3%的弃风弃光量。

摘要:大规模中长期市场交易可能产生极端的电网运行方式，而事后安全校核直接调整电量交易结果会影响市场成员的生产计划，增加市场成员的生产经营风险。在交易过程提供前置的安全分析服务，引导市场成员不断修正中长期物理交易，对保障电力中长期市场的有序开展具有重要意义。文中设计了一种基于市场成员申报交易意愿的中长期电量安全分析机制。首先提出了集中式电量安全分析、极限电量计算的两步校核体系；然后建立了基于安全约束机组组合的优化分析模型；最后通过统筹电力电量平衡和电网安全的多时段优化计算，评估电量计划的可执行性，并量化后续电量可交易空间。基于省级电网实际数据的案例分析结果表明了该机制的有效性。

摘要:交流系统短路后，柔性直流可等效为具有一定幅值和相位的电流源。文中基于受端电网发生故障时的柔性直流等效模型，分别对影响柔性直流等效电流源相位、幅值的相关因素进行了分析。柔性直流等效电流源的相位主要受故障类型影响，而幅值主要受控制方式、限幅环节以及电气距离影响，且不同情况的相互组合对交流系统短路电流的影响更加复杂。研究表明，对于交流侧三相短路故障，柔性直流对短路电流的影响共有馈入为零、馈入为有功控制环节限幅值、馈入为无功控制环节限幅值和馈入为无功控制环节参考值4种情况。最后通过基于PSCAD的仿真结果验证了相关分析的正确性。

摘要:换流变压器阀侧套管承受交、直流复合电压，对套管的性能和质量有严格的要求。直流电压下，不同介质界面处空间电荷积聚会引起局部电场的畸变，金属颗粒的存在也会大幅提高局部场强，二者均会降低套管的绝缘性能。文中根据换流变压器阀侧套管的结构，采用有限元分析软件，建立了阀侧套管的仿真模型，分析了加入空间电荷后不同类型电压下套管的电场分布以及金属颗粒对局部电场的影响。结果表明，直流电压下介质界面处空间电荷更容易积聚，交直流复合电压下空间电荷能够引发套管内部局部电场的畸变。与交流电压相比，直流电压下金属颗粒对局部电场的畸变程度影响更大，在SF₆气体中金属颗粒对电场畸变程度的影响大小与其所在位置的关系不大。

摘要:随着极端自然灾害的日益频繁，为了充分发挥燃气轮机、燃料电池等可控分布式电源（DG）在极端情况下的支撑作用，文中提出了一种极端灾害下考虑动态重构的微网形成策略，提升可控DG对重要负荷供应的电量价值。首先，利用Wasserstein距离求解负荷概率分布的相似性，将各个负荷划分为不同的时间场景。其次，读取线路当前的状态信息，建立满足辐射状微网形成问题的约束条件，以最大化恢复负荷价值为目标函数，利用混合整数线性规划的方法求解微网形成的静态最优方案。最后，结合负荷的状态变化，求解无重构次数限制下的动态最优解，并考虑重构次数限制，以动态过程恢复负荷价值最大为优化目标，确定最优方案。结果表明，以Wasserstein距离负荷状态划分为基础的动态重构，提升了配电网在极端环境下支撑负荷的电量价值。

摘要:为提高风速的预测性能，提出了多通道长短期记忆网络和卷积网络相结合的风速预测方法。预测模型由多个长短期记忆子网络及卷积网络组成。各子网络选择不同长度的历史数据作为输入，分别实现未来风速值的计算，避免了单一网络输入数据长度参数难以确定的问题。卷积网络将各子网络的计算结果进行卷积、最大池化操作，并通过全连接层计算风速序列的预测值。为避免预测误差累积及漂移，利用误差动态补偿方法对预测值进行校正，获得最终的预测结果。多通道长短期记忆卷积网络可用于风速的超短期预测中，仿真实验结果表明，与现有基于深度学习的预测网络相比，该网络能够更好地拟合实际风速序列的变化趋势，表现出更优的预测性能。

摘要:随着数据中心所需能量的日益增长，对于变换器高性能指标的追求十分迫切。文中设计了基于图腾柱结构实现高效高功率密度的软开关功率因数校正（PFC）电路，采用无桥PFC拓扑结合第三代宽禁带氮化镓器件，通过全数字控制方法实现电路在电流临界和准方波2种状态下切换工作，保证变换器在具备PFC功能的同时实现开关管零电压开关（ZVS）。首先介绍了图腾柱无桥PFC基本电路结构，通过分析电路暂态过程得出实现软开关特性的条件；然后根据全数字双闭环控制方法实现系统PFC功能，结合数学仿真模拟不同状态下图腾柱PFC输出特性；最终搭建了1台输入有效值220 V，输出48 V/400 W的AC/DC变换器。结果表明，系统在实现PFC功能的同时，可在全输入电压范围内保持ZVS特性，验证了电路设计及控制策略的可行性。

摘要:为提高不同电压暂降扰动源的识别正确率，对电压暂降进行有效治理，提出一种利用天牛须搜索（BAS）算法和反向传播（BP）神经网络构建BAS-BP分类器模型的电压暂降源识别方法。文中应用改进S变换提取16个特征指标，组成电压暂降源识别指标体系，为消除冗余信息对分类结果的影响，利用组合赋权法筛选出9个指标作为分类器的输入量。通过BAS算法对BP神经网络的初始权值和阈值寻优，构建BAS-BP分类器模型，实现对配电网不同类型电压暂降源的识别。仿真结果表明，该分类器模型具有一定的抗噪能力与适用性，并且与常规分类器模型相比，具有更好的分类效果。

摘要:研究连锁故障发展机理以及辨识故障演化路径中的关键线路，对揭示电力系统薄弱环节、降低连锁故障风险具有重要意义。为此，文中提出一种基于故障链聚类算法的电网关键线路辨识方法。首先，建立改进的基于直流潮流法的电力系统解列模拟器（DCSS）连锁故障仿真模型，配合随机化学（RC）法高效生成含详细时序信息的故障链集合；然后，以编辑距离为相似性指标实现对故障链的层次聚类，分类后的故障链集合不仅可以降低后续数据挖掘的难度，而且能够更加全面地识别出不同连锁故障演化模式中的薄弱环节；最后，以Matpower 2 383节点系统为例，根据关键线路扩容后系统风险水平的下降程度评估各类算法所辨识线路的重要性。结果表明文中方法能更好降低系统连锁故障风险水平，证明了所提模型及算法的有效性。

摘要:风电的间歇性、波动性和反调峰特性导致大量风能成为弃风，致使风电的经济效益和环保效益均受到影响。针对风电和抽水蓄能以及火电出力的不同特性，文中采用内外两层模型嵌套求解，即优先建立内层风蓄联合运行收益最大和风电入网波动最小的双目标模型，以决定抽水蓄能机组的抽水功率或发电功率，再在外层建立计及不同置信水平风电预测误差的风蓄火联合收益最大的目标模型。以抽水蓄能和风电合作运行来应对风电的不确定性，同时采用机会约束规划来处理模型中的随机变量。采用粒子群优化-遗传算法混合优化算法求解模型，并通过IEEE 30节点系统验证了该模型在增加系统经济效益的同时可以降低风电出力波动性。

摘要:以往常规直流与柔性直流工程的结构均为端对端或多端辐射，对应的稳定控制系统采用换流变电气量和直流极非正常停运信号作为极闭锁的判据，但该方法不适合环状结构的柔性直流输电工程应用，无法可靠地识别换流器闭锁故障。文中根据张北柔直输电工程稳定控制系统研制经验，提出一种新的适用于稳定控制的直流极闭锁判据改进方法。该判据在直流轻载时将直流控制保护的特征信号作为主要判断对象，在直流极运行功率超过10%额定功率时则将直流控制保护的特征信号结合换流变电气量作为主要判断对象，改进后的判据同样适用于特高压直流输电工程与多端环网柔性直流输电工程。同时，文中提出张北柔直输电工程稳控措施量计算方法，为后续柔性直流输电工程、特高压直流输电工程应用提供了参考。理论分析及实时数字仿真系统（RTDS）实验验证了判据的可靠性。

摘要:极地环境复杂多样，常年低温且伴有极夜现象。为了合理配置极地环境微电网系统容量，提高极地环境微电网系统的供电可靠性，文中以中国南极科考站——中山站为研究对象，根据极地环境特性，提出利用富余风电制氢，并配置蓄电池储能装置的风氢储微电网容量优化配置模型。综合考虑极地低温对风机出力、蓄电池容量以及电力负荷的实时影响，以年度平均成本最小为目标，全年负载缺电率为约束，对极地环境下微电网供电系统的容量进行优化配置。算例仿真结果表明，风氢储系统不仅可以提高系统经济性和供电可靠性，还能有效减少能源浪费。

摘要:交直流配电网发展迅猛、应用广泛，其稳定性是行业关注的焦点。文中针对某交直流配电网工程调试阶段出现的直流侧低频振荡现象，开展稳定性分析。文中首先在小信号建模基础上，采用特征值分析方法，分析电网强度、功率水平、控制参数3种因素对低频振荡的影响。随后，文中提出改变控制器参数和增加附加控制器的振荡抑制措施。理论和仿真分析表明：弱电网会影响电压源型变换器（VSC）的稳定性；375 V直流侧功率增大至超过额定功率时会发生低频振荡；Buck变换器电流内环比例积分（PI）控制器积分系数不影响系统的稳定性，但影响振荡发生后的振荡频率，电压外环PI控制器比例系数过小或积分系数过大会造成系统不稳定；改变Buck变换器电压外环PI控制器参数和增加附加控制器可有效抑制低频振荡。文中针对实际交直流配电网振荡影响因素的理论及仿真分析，对其他交直流配电网工程调试及运行分析具有借鉴意义。

摘要:孤岛电网是一种容量较小、频率和电压稳定度较差的特殊电网。文中针对此类电网运行情况，利用基于晶闸管的柔性电负荷平衡装置，建立一种考虑负荷端与发电机端协同出力的调频模型。采用ETAP仿真平台对苏拉威西某工业园电力系统使用不同调频模型的效果进行了仿真对比分析，结果表明：当系统突甩大负荷时，相对发电机单独调频模型，负荷端与发电机端协同出力的调频模型可使得系统频率波动更小，稳定频率更接近额定频率；当系统将接入大负荷时，提前投入电负荷平衡装置可以避免系统频率断崖式下跌，将频率下跌过程进行拆分，缓解系统内设备的压力。

摘要:复合绝缘子的污闪主要为电弧发展和干区形成交替发生引起的闪络。目前对于绝缘子沿面电弧发展已有深入研究，但干区形成机理及过程由于其随机性并未得到全面分析。文中通过广义时域有限差分法，计算复合绝缘子表面电热耦合场，对干区形成和电弧发展进行了建模，以此研究干区影响电弧形成的机理和绝缘子几何尺寸的优化策略。同时，文中展开了积污条件下复合绝缘子闪络实验，将实验结果与仿真结果对比验证了仿真模型的准确性。结果表明：广义时域有限差分法适合绝缘子附近多场计算，可降低计算复杂度；在绝缘子电极以及电弧附近更易产生干区；通过优化绝缘子的几何尺寸，可以在不增加绝缘子爬电距离的条件下降低闪络击穿的概率。

摘要:零值绝缘子红外检测方法因精准、高效、安全等优点得以广泛应用，但其测量结果易受环境相对湿度和污秽度影响。为此，文中首先建立污秽绝缘子串电-热-流场耦合模型，分析零值绝缘子位置、环境相对湿度和污秽度对绝缘子串温度分布的影响；然后提出一种基于相邻温升差的零值绝缘子红外检测方法，并进行试验验证。结果表明：零值的存在会使绝缘子串连续性马鞍型温度分布遭到破坏；绝缘子离回转中心轴越远，温升越小，反之越大，最大温升出现在铁脚与下表面连接处；随着环境相对湿度和污秽度的增加，绝缘子串的整体温升逐渐增加，零值绝缘子与正常绝缘子温升差逐渐变大。试验结果证明了所提方法用于现场零值绝缘子检测的可行性和有效性。

摘要:非本征法布里-帕罗干涉（EFPI）光纤超声传感器可用于气体绝缘全封闭组合电器（GIS）内部的局部放电超声信号检测及模式识别研究，相较于传统的压电式传感器，具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点。基于此，文中在充有0.4 MPa SF₆气体的GIS腔体内设置尖端、金属颗粒、悬浮和沿面4种典型的局部放电模型，创新性地利用EFPI传感器对放电超声信号进行检测，提取单次超声脉冲信号波形特征形成特征参数数据库，分别应用概率神经网络（PNN）算法和支持向量机（SVM）算法进行模式识别并比较分析。EFPI传感器检测到的超声信号特征突出，在提取特征参数的基础上，2种模式识别算法均能达到85%以上的平均识别率，且SVM的识别效果要优于PNN。

摘要:振荡波局部放电试验在电缆绝缘缺陷检测中得到了越来越多的研究和应用，但背景噪声干扰和放电脉冲匹配的问题会影响局部放电定位的准确度。为实现振荡波电压下电缆绝缘缺陷的准确定位，提出一种基于集合经验模态分解与Hilbert边际谱能量的局部放电定位方法。首先采用移动窗口阈值法提取出局部放电脉冲信号，采用集合经验模态分解算法对信号进行分解，对得到的各分量进行Hilbert变换获得其边际谱能量值；然后选择不同本征模态函数分量在原始信号边际谱能量值的占比作为特征量，计算信号相似度进行入射脉冲信号和反射脉冲信号的匹配，最终采用时域反射法进行局部放电定位；最后对35 kV电缆进行振荡波耐压试验，对检测到的局部放电信号进行定位计算。结果表明，提出的方法可以在高斯白噪声较强的情况下实现电缆绝缘缺陷定位，定位平均误差可以达到1.15%。

摘要:虚假数据注入攻击是威胁电力系统安全稳定运行的重要因素之一，研究攻击者针对电力系统的网络攻击方法，能为改进系统防御措施提供决策依据。文中基于高压直流换流站运行特性与交直流耦合特性，提出了面向交直流混联系统的虚假数据注入攻击方法。首先，分析了交直流混联系统状态估计的基本原理；然后，提出了针对交直流混联系统的攻击策略，构建了攻击模型；最后，以改进的IEEE 30节点系统为例进行仿真验证。算例结果表明针对交直流混联系统的虚假数据注入攻击能够绕过不良数据检测算法，破坏系统的安全稳定运行，验证了所提模型和方法的有效性。

摘要:燃料电池电动汽车是新能源汽车的重要发展方向，燃料电池作为整车的核心能量单元，其工作性能直接影响车辆经济性、动力性及可靠性。氢气循环系统中，引射器是燃料电池的重要功能元件，文中首先基于索科洛夫设计法对引射器进行结构设计与建模，然后开展了引射流体的流场分析，最后基于分析结果探究了引射性能的关键影响因素。结果表明，在不同压力工况下，引射系数与工作流体入口直径呈抛物线趋势，引射系数与引射流体入口直径正相关，引射系数随混合流体出口直径的增加呈现先增后减的趋势。基于上述影响规律对引射系数进行优化，可使引射器回氢性能提高13.55%，改善了燃料电池的氢气利用率，进一步完善了引射器结构优化与引射特性研究。

摘要:分布式电源（DG）接入后，配电网的损耗分摊问题变得更加复杂，基于比例系数的边际损耗系数（MLC）法在含DG配电网中应用时存在市场成员分摊差距过大的情况，分摊缺乏合理性。文中采用基于比例系数的MLC法计算含DG配电网的网络损耗分摊量，将正、负网损分摊量取绝对值求和，在此基础上重新计算各负荷的网损分摊量；然后，考虑网损分摊量总和与实际总损耗平衡的等式约束，利用奖惩系数，增加正网损分摊量，减少负网损分摊量，联立方程求解奖惩系数值，并对网损分摊量进行修正，改进后的方法可以避免正、负分摊量相互抵消，减小成员的分摊差距，合理分摊配电网中产生的损耗；最后，基于IEEE 33节点系统算例进行损耗分摊结果分析，结果表明，所提方法能够作为DG接入配电网的损耗分摊依据。

摘要:由于特高压直流输电工程的大规模建设，其直流送受端采用无功调节的需求日益扩大，因此以同步调相机调节无功在电力系统中得到应用。为解决调相机因载荷分配不平衡引起的振动问题，文中提出一种基于变分模态分解和多核支持向量机（VMD-MSVM）的同步调相机载荷分配故障诊断方法。首先，在调相机轴承座外部布置多个测点采集振动信号；其次，针对该信号非线性且成分复杂的特性，利用VMD将其分解为多层模态函数；然后，根据能量选择反映故障特征的模态，计算其能量熵，并构成特征向量；最后，选取合适的核函数构建MSVM，将特征向量输入MSVM进行故障诊断。结果表明，文中方法适用于调相机载荷分配故障的诊断，且具有更优的故障识别效果。

摘要:若直流受端单回交流线路单相高阻接地时逆变器未发生换相失败，此时单相断路器跳闸可能导致换相失败。首先利用对称分量法推导建立了单相断路器跳闸后的换流母线电压表达式，基于表达式分析了影响换流母线电压的主要因素，发现其与系统等效参数相关。随后研究了换流母线电压偏移角对关断角的影响机理，发现单相断路器跳闸后换流母线电压过零点前移是导致关断角减小的主要因素，严重时会诱发换相失败。最后在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件平台搭建交直流仿真模型，仿真验证了受端单回线单相断路器跳闸对逆变器换相过程的影响，仿真结果与理论分析相吻合。

摘要:电力电子变压器（PET）是实现交直流混合配电网电能变换与路由的关键设备，可极大增强电网的灵活性和可控性。现阶段，采用级联H桥（CHB）和串联谐振型双有源桥（SRDAB）的PET因具有模块化结构、效率高等优点而被广泛应用。首先，文中以1台应用于实际工程中的1.5 MW 10 kV AC-750 V DC PET为分析对象，结合实验波形阐述了PET正反向功率流向下开关时瞬态特性的不同，并分析了特性差异的原因；其次，SRDAB整流侧电流只流经二极管，因此通过闭锁其整流侧功率半导体器件，可降低SRDAB开关损耗，从而提高PET效率；最后，在PET工程现场进行实验测试，证明了损耗分析的正确性和效率优化方法的有效性。采用所提方法，PET运行效率可提高约0.2%。

摘要:深度学习模型凭借其良好的性能被引入到电力系统的暂态稳定性评估中，但进行在线应用时，须关注模型的抗噪能力和泛化能力。文中提出一种基于堆叠稀疏降噪自编码器（SSDAE）的暂态稳定性评估模型，首先对原始输入数据加入噪声得到受损数据样本，然后对受损数据样本进行高阶特征提取，最后将提取的高阶特征重构成未受损的数据，这一训练过程大大提高了模型的抗噪能力。同时，在对输入特征进行重构的过程中，对隐藏层神经元权重和激活程度进行抑制，实现模型的稀疏化，以此提高模型的泛化能力。仿真结果表明，相对于其他机器学习算法，SSDAE模型具有良好的抗噪能力和泛化能力。

摘要:光热发电（CSP）在电力系统中发挥的效益与CSP的运行方式、储热时长等密切相关，合理评估CSP效益对CSP的发展具有重要影响。文中提出一种全面评估CSP容量效益、电量效益的等值年费用法，并计及了机组启停、储能电源跨日调节。对含有CSP的系统进行8 760 h生产仿真模拟，比较CSP投运前后系统火电装机需求和煤耗的变化，评估CSP的容量效益和电量效益，进而评估CSP的国民经济性。对西北地区实际电网进行仿真，仿真结果验证了所提方法的有效性。研究结果表明：CSP的国民经济效益与CSP的投资、调峰方式、储热时长和新能源发电规模相关。相较于以光热发电量最大为目标的CSP不参与调峰运行，CSP参与调峰运行时其国民经济性更优。

摘要:配电网中发生高阻接地故障时，短路电流小于传统过流保护的阈值，无法被常规保护装置检测和清除。若不及时消除短路电路，极易演化成严重故障。针对该问题，文中首先分析发生高阻接地故障时配电网的故障分量特征和基于母线处的正序电压故障分量与其相连接的各馈线正序电流故障分量的相位差特征，给出适用于配电网高阻接地故障检测的故障判据。然后，为解决配高阻接地故障检测过程中系统不平衡引起的一系列问题，制定了相应的故障检测启动判据。基于该故障检测判据和启动判据，制定基于故障分量原理的配电网高阻接地故障检测方法。最后，在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立含架空线路的中压配电网模型，仿真结果验证了所提高阻接地故障检测方法的正确性。