摘要:我国光伏资源丰富、分布广泛。高渗透率分布式光伏接入模式具有较高的灵活性，能够实现就近式负荷供电，在配电网中的应用潜力巨大。大规模分布式光伏的接入有利于整合资源实现集约开发、削减电力尖峰负荷、节约优化配电网投资、引导居民绿色能源消费，但也给配电网造成了巨大冲击。为了保障分布式光伏安全接入与高效消纳，配电网稳定、低碳运行，用户可靠、经济用电，亟须开展新型配电网网架规划设计及安全性评估、光伏并网稳定控制与系统优化、源网荷储协同自治运行、含高渗透率分布式光伏的配电网数字化转型升级及电力市场机制创新等研究，推进高渗透率分布式光伏试点应用落地，加快实现能源结构清洁绿色转型。

摘要:随着光伏发电并网规模的扩大，由其换流器控制系统动态特性引起的小干扰稳定性问题愈加突出。而单台光伏发电单元容量较小，故并网光伏发电系统中往往包含大量光伏发电单元，系统模型阶数较高，极大地增加了稳定性分析的复杂程度。因此，为提出一种较为简单有效的稳定性判别方法，文中首先通过时间尺度分解建立并网光伏发电系统在直流电压时间尺度下的小干扰稳定分析降阶模型；随后，在该模型的基础上，由劳斯-赫尔维茨判据推导得到系统的小干扰稳定判据，并结合判据分析直流电压时间尺度下影响系统小干扰稳定性的关键因素，辨识出3个影响稳定性的不利因素：重负荷、弱连接、不恰当的控制参数设置；最后，通过仿真算例验证该稳定性判据的正确性和有效性。结果表明：所得出的稳定性判据能有效评估并网光伏发电系统在直流电压时间尺度下的小干扰稳定性，并且不需要建立复杂高阶的系统模型，极大地简化了计算和分析过程。

摘要:针对配电网光伏接纳能力优化问题，兼顾光伏投资方收益与运营方网损，提出一种计及弃光约束的配电网光伏接纳能力评估方法。首先，以网损最小为目标，将弃光约束引入基于DistFlow方程的评估模型，将问题转化为不同弃光阈值下的二阶锥规划问题；然后，以固定增量迭代增加弃光阈值，计算得到相应弃光阈值下的光伏接入容量和弃光率，依据投资收益与光伏总接入容量及弃光率的差分关系，插值估算出投资利润最大时的光伏总接入容量和弃光率；最后，采用回代策略将估算得到的总接入容量和弃光率作为新约束，代入评估模型，计算各备选节点的接入容量。在改进的IEEE 33节点系统中进行仿真计算，结果表明所提方法确定的光伏接入容量能够较好地平衡投资收益和网损。

摘要:风光储联合规划可以充分考虑新能源资源特性，所得规划结果在全局角度更科学。文中计及中长期时序电力平衡进行风光储联合规划，规划结果更为合理可靠。多区域风光储联合规划问题本质上是一个广域多电源、多变量、多时间断面的高维复杂随机规划问题，求解非常耗时，甚至会由于维数灾难而无法求解。基于此，文中建立多区域风光储联合规划模型，并提出基于区域分解协调的分层优化算法，将多区域风光储联合规划模型分解为两层问题。其中下层问题确定各子区域内电源和储能的配置容量，上层问题根据下层问题给定的容量规划方案，确定各子区域电源运行情况。两层问题相互迭代，协调得到各区域风光储最优容量。最后，算例分析验证了所提模型和方法的合理性及有效性。

摘要:随着可再生能源的持续发展，光伏电站呈规模化并网趋势，但光伏并网的无序发展会诱发光伏并网系统静态电压失稳问题。基于此，文中首先利用光伏的等效导纳构建光伏规模化并网系统的等效模型，将光伏并网对静态电压稳定性的影响量化为光伏等效导纳对导纳矩阵特征值的影响，得出导纳矩阵最小特征值减小会恶化光伏并网系统的静态电压稳定性的结论。随后，提出基于特征值-有功灵敏度的光伏并网系统静态电压稳定性评估指标，并且考虑导纳矩阵与光伏并网系统网络拓扑间的强相关关系，进一步分析网络拓扑对静态电压稳定性的影响，从交流和直流2个角度提出提升静态电压稳定性的光伏并网方案，得出合理改变输电网络拓扑能够提升光伏并网系统静态电压稳定性的结论。最后，基于IEEE 14节点系统算例验证了文中提出的特征值指标和光伏并网方案有利于保障光伏规模化并网系统的静态电压稳定性，推动光伏有序并网。

摘要:光伏小镇能源系统是以光伏为主体，结合其他本地能源的综合能源系统。为充分利用太阳能和地热能，文中提出一种考虑源荷不确定性的两阶段鲁棒优化方法，引入不确定性调节参数以避免为保证供电可靠性而牺牲经济效益。建立以系统综合成本最小为目标的max-min-max两阶段鲁棒优化配置模型，对光伏小镇的光伏、热电联产机组、地源热泵、储能进行优化配置。光伏和负荷的不确定性采用不依赖于概率分布的盒式不确定集描述，以上下边界区间表示光伏和负荷的波动范围，形成鲁棒约束，通过列和约束生成算法以及强对偶转换降低求解的复杂度。以我国北方某光伏小镇为研究案例，通过改变不确定性调节参数，有效控制配置方案的保守性，在保证供电可靠性、降低负荷缺电率的同时，降低配置成本、改善弃光率，该方案具有很强的适用性。

摘要:针对分布式光伏接入配电网带来的电压越限问题，考虑电池储能与光伏逆变器的调压经济性，文中基于一致性算法提出一种计及设备寿命损耗成本的分布式电压控制策略。首先，分析光伏逆变器与储能的调压机理，推导出可用于分布式迭代计算的配电网电压灵敏度参数；其次，分别建立储能电池与光伏逆变器的寿命损耗模型，并利用寿命损耗模型推导出单位功率成本模型，再结合电压灵敏度参数构建出单位调压成本模型；最后，以单位调压成本作为一致性变量，设计基于一致性算法的分布式电压控制策略，得到各节点储能与光伏逆变器的功率调节方案。算例结果表明，所提控制策略能够兼顾各节点设备寿命损耗与总体调压经济性，在有效抑制电压越限的前提下充分降低配电网电压控制成本。

摘要:随着新基建概念的提出，以5G基站、电动汽车为代表的新型负荷大规模接入城市配电网，对配电网的安全与经济运行产生了显著影响。为了评估城市配电网对新基建负荷的容纳能力，提出一种基于负荷增长需求与配电网承载能力的配电网可开放容量评估方法，在新基建负荷及分布式能源接入的条件下计算各负荷节点所能增供负荷的总额作为可开放容量。在考虑电压、潮流等约束条件下，采用二阶锥松弛方法实现模型的快速优化求解。此外，考虑到分布式光伏接入位置和顺序对可开放容量的影响，以可开放容量最大为目标按照动态规划的方法对分布式光伏的并网位置进行优化。在某地区配电网网格中进行仿真分析，结果表明，所提方法可以有效评估城市配电网网格的可开放容量水平，并通过调整分布式光伏的接入位置实现了可开放容量的动态优化。

摘要:当分布式光伏进入极高比例渗透阶段时，配电网电压越限的问题会更加突出。常用方法是调用配电网内多种可调资源改善电压分布，但较少考虑实际工程中馈线层与变电站之间的信息交互。为此，文中提出一种考虑馈线层与变电站双层协调的配电网电压优化方法。在馈线层建立以线路损耗最小为目标的最优潮流模型，经二阶锥松弛求得馈线层首端电压和注入功率，并反馈给上层变电站；在变电站建立以低压侧母线电压调整量最小为目标的调压模型，将调整后的首端电压返回馈线层，更新潮流分布并获得可调资源的调度计划；最后依据扩展的IEEE 33节点配电系统算例，利用Cplex求解，验证了该优化方法在解决配电网电压越限问题的基础上，可以更好地控制电压偏差、减少设备切换次数、提高系统运行的经济性。

摘要:屋顶光伏迎来大规模发展，同时随着我国碳交易市场的不断完善，大规模屋顶光伏发电所产生的碳指标可通过企业履约或者参与碳交易市场进行交易，从而获得除电费以外的收益。针对大规模屋顶光伏项目如何参与到碳交易市场以及进行碳交易对项目经济性的影响程度问题，文中首先研究屋顶光伏项目参与碳交易市场的路径和方法；其次，基于发电模型，建立含碳交易收益的屋顶光伏全寿命周期经济性模型；然后，为了定量分析碳交易收益，提出一种基于差分阈值滤波法的改进灰色预测GM （1，1）模型对未来碳价进行预测；最后，对大规模屋顶光伏应用场景进行算例分析。结果表明，考虑参与碳交易市场的大规模屋顶光伏具有较为显著的经济性提升。

摘要:随着大规模光伏接入电网，备用电源自动投入装置（简称“备自投”）的传统投入策略将受到影响：电网出现故障时，由于光伏电源的存在，故障处母线电压无法满足检“无压”判据，传统备自投不能正确动作。为提高新能源利用率并保证在不解列光伏电源的前提下实现备自投正常动作，文中提出一种基于分布式缓冲电阻的新型备自投方案。首先，重点分析光伏出力与负荷功率不匹配程度对并网点电压的影响；其次，在各光伏发电单元直流电容两端并联分布式缓冲电阻支路，利用缓冲电阻平抑主供电源断开后（备自投动作前）形成孤岛状态下的功率不均衡，实现在不解列光伏电源的前提下备自投安全快速动作；最后，针对光伏与负荷功率极不匹配场景，利用MATLAB/Si￣mu￣link进行仿真验证，备用电源投入时冲击电流可限制在1.5倍额定电流内，符合相关规范要求，验证了所提新型备自投方案的可行性及有效性。

摘要:分布式光伏的高渗透率和不确定性对节点电压和潮流分布产生了较大影响，给配电网的安全运行带来了新的挑战，如何对含分布式光伏的配电网进行有效准确的优化控制是亟须解决的问题。为此，文中提出一种含分布式光伏的配电网模型预测控制优化方法，以减小节点电压偏差和网络损耗为目标，基于模型预测控制方法不断更新预测信息并构建优化模型，对分布式光伏和储能设备进行滚动优化控制。采用修改的IEEE 33节点系统作为算例进行验证，仿真结果表明配电网的节点电压偏差和网络损耗得到了有效降低，优化效果相较于日前优化方法更贴近实际结果。基于模型预测控制，所提方法有助于配电网在分布式光伏接入下安全运行，且能减小控制方案与实际情况的偏差。

摘要:准确计算系统侧谐波阻抗对新型电力系统的安全稳定运行有至关重要的意义。在现有谐波阻抗估计算法中，通常假设系统侧谐波阻抗在测量周期中恒定不变。然而，系统侧电压会随着电网运行方式或负荷端大电源用户的接入而发生变化，从而导致系统侧谐波阻抗大小呈现波动的状态。但系统侧谐波阻抗在相邻采样时间间隔内变化并不大，基于此，文中提出一种新的非干预式系统侧谐波变阻抗求解技术，以测量周期内相邻采样时间间隔谐波阻抗二阶变化量和电压二阶变化量的范数为目标函数，通过最小化目标函数求解系统侧谐波阻抗。经过仿真和实际案例分析，验证了该方法在较强背景谐波和用户侧谐波阻抗并非远大于系统侧谐波阻抗条件下的准确性和可靠性。

摘要:海上风电场的维修费用占发电总成本比例较高。为降低海上风电场的运维成本，在基于可靠度阈值的机会维护策略基础上，针对风电机组子系统间存在的故障相关性与子系统故障风险水平，文中提出一种包含故障风险水平、可靠度双阈值和维护矩阵的海上风电场机会维护策略。首先，采用故障链模型对风电机组子系统间的故障关系进行描述，并建立风电机组各子系统的可靠度模型。其次，引入多级维护的概念，提出考虑故障风险水平的风电场机会维护策略优化模型，采用粒子群算法对子系统机会维护的风险因子进行优化，进而确定单台机组的维护策略。然后，综合考虑海上可及性、备件库存等因素，提出一种基于维护矩阵的海上风电场维护策略优化模型，以单位时间维护成本最小为目标函数，根据子系统的备件库存和故障风险水平来对维护策略进行动态调整。最后，以某海上风电场中单台风电机组为例，分析可及率、多级维护等因素对风电场机会维护策略的影响。结果表明，考虑故障风险水平的机会维护策略相比传统机会维护策略费用率可降低27.34%，验证了所提机会维护策略在降低维护费用方面的有效性。

摘要:气象因素会对线路运行温度产生影响，而线路运行温度与线路的阻抗以及故障停运率等参数密切相关，现有研究在进行系统运行可靠性评估时未充分考虑气象因素对线路多参数的影响。为此，文中首先以气象相依的输电线路热平衡方程为基础，研究考虑气象因素的线路温度计算方法和气象条件相依的输电线路实时容量模型，在此基础上建立导线温度相依的线路阻抗参数模型和线路实时停运模型。然后，提出一种基于蒙特卡洛模拟的考虑气象因素的电力系统运行可靠性评估方法。最后，以IEEE 14和IEEE RTS96节点修改系统为例，分析气象因素对输电线路实时参数容量、温度、阻抗、故障率等以及电力系统运行可靠性指标的影响，算例结果验证了所提出的考虑气象因素的线路运行可靠性模型和系统运行可靠性评估方法的正确性。

摘要:直流线路保护是柔性直流电网发展的关键，需要在3 ms内完成故障判别。现有学者提出基于数字孪生的柔性直流线路保护方法，具有速度快、灵敏性高等优点，但其可靠性易受互感器测量异常影响，可能导致保护误动作。现有不良数据检测方法的准确性和快速性难以满足直流控制保护设备的需求，因此为提高该保护方法的可靠性，文中提出一种基于移动平均法的不良数据自纠错方法。根据测量数据平稳变化的时序特性，利用移动平均法得到测量数据的预测值，通过比较预测误差与实际误差进行不良数据的检测与纠错，无需迭代计算和预先训练模型。利用四端柔性直流电网进行仿真检验，结果表明相较于已有方法，所提方法具有更好的准确性与快速性，纠错性能较好，能适配保护方法并提升抗干扰能力，有效提高保护的可靠性。

摘要:基于电感电流临界导通模式（critical conduction mode，CRM）的控制型软开关技术可实现开关管零电压开通（zero voltage switching，ZVS），但传统恒定电流复位方法的反向电流大，开关管通态损耗高。文中以单相三电平中点箝位型（three-level neutral point clamped，3L-NPC）逆变器为研究对象，提出一种具有最小电感复位电流的控制方法。首先，分析开关管ZVS的实现条件，建立谐振等效电路分析模型，推导出电感复位电流理论最小值，在保证整个工频周期内开关管ZVS的同时，降低复位电流导致的开关管通态损耗。然后，建立逆变器损耗分析模型，将文中方法与传统恒定电流复位方法进行损耗计算与对比。最后，搭建一台1 kW的单相3L-NPC逆变器样机进行实验，结果表明文中方法相比于传统恒定电流复位方法，降低了损耗，最高变换效率提升约0.5个百分点。

摘要:风电机组参与调频可提高风电并网系统的频率稳定性，但现有下垂控制难以兼顾频率响应特性和风机自身运行状态。为此，文中提出一种计及频率变化率（rate of change of frequency，ROCOF）与转子动能的自适应下垂控制策略，充分利用转子动能参与调频，确保风机稳定运行。首先，根据系统频率情况，将ROCOF划分区间，通过分段函数构建下垂系数与ROCOF的耦合函数，确保风电机组在扰动初期释放更多能量，提高风机对频率的支撑能力，减缓频率跌落速度。然后，引入转速影响因子，根据风机自身运行状态调整下垂系数，防止风机转子失速，避免频率二次跌落。最后，在MATLAB/Simulink平台上搭建风火联合系统仿真模型验证了所提控制策略有效性。仿真结果表明所提策略在保证风机转速稳定的同时，能有效利用风机转子动能改善系统频率响应特性。

摘要:由于微能源网具有多能协同运行、消纳清洁能源发电的特点，其在“双碳”目标和新型电力系统背景下具有广泛的应用价值。但随着风光接入规模日益增大，风光出力的不确定性势必会影响微能源网运行的稳定性。为此，文中充分考虑风光出力不确定性与相关性，提出一种考虑市场计划的微能源网双层优化配置方法。首先，基于Wasserstein距离指标将风光概率分布最优离散化处理，采用Frank-Copula函数建立风光出力联合分布函数，生成典型日出力场景；然后，考虑电力市场与天然气市场计划经济性，建立微能源网双层优化配置模型，实现设备配置与系统运行的紧密耦合；最后，基于某地区微能源网实测数据生成典型风光出力场景进行优化计算。算例结果表明，双层优化配置方法可以降低微能源网的年化成本，增加对风光极限信息的包容性，提高系统运行的经济性与稳定性。

摘要:为探索虚拟电厂（virtual power plant，VPP）兼顾经济性与低碳性的竞价策略，从VPP作为价格制定者的角度提出一种计及碳交易与风险的VPP参与电能量市场和备用市场的主从博弈竞价模型。以含风电、光伏的VPP为研究对象，首先，采用基准线法为VPP无偿分配碳排放配额，建立VPP的碳交易模型；之后建立了基于主从博弈理论的双层竞价模型，上层领导者为参与碳、电、备用市场的VPP运营商，下层跟随者为电力市场运营商；同时，运用条件风险值（conditional value at risk，CVaR）将上层问题转化为计及风险的多目标优化问题；最后采用遗传算法和求解器联合求解。算例表明该模型可以在多市场的环境下提供经济、低碳的竞价策略及不同市场的出力计划，并分析了不同市场类型、碳交易的加入、不同风险厌恶系数对VPP竞价结果的影响，为提高VPP运营商收益提供了新思路。

摘要:以柴油发电机（diesel generator，DG）为主电源的孤岛微电网存在负荷扰动下频率波动大、动态响应慢等问题，对此，文中提出一种改进辅助调频方法以改善系统的动态响应过程。首先，建立DG系统模型，分析DG主要参数包括转动惯量、响应延时对DG动态过程的影响。其次，提出储能在下垂控制的基础上增加惯量调频的方法进行辅助调频，并给出适用于工程应用的储能辅助调频参数设计以及储能功率裕度设计方法，建立柴储并列的小信号模型分析该系统的稳定性。最后，搭建柴储微电网的动模试验平台，试验结果表明，针对微电网内的静止负荷或者电动机类负荷，文中所提控制策略均可以有效减小DG系统在动态过程中的频率波动。

摘要:梅花触头接触不良而引发的过热性故障是开关柜和气体绝缘组合电器的典型缺陷之一，研究不同气体介质中梅花触头的载流摩擦特性和剩余寿命预测对于准确评估该类型设备的健康状态具有重要意义。文中根据真实梅花触头材料和工艺加工了试验试样，采用自行搭建的载流摩擦台开展空气、N₂和SF₆气体介质下的载流摩擦试验并获取接触电阻的退化曲线。分析触头表面形貌得知：试样表面在大电流和机械位移作用下出现了明显的粘着磨损，气体介质通过改变磨损区域的形貌和元素组成影响触头的退化过程。根据触头的V-T关系确定了接触电阻失效阈值，利用Savitzky-Golay滤波器对接触电阻原始曲线进行平滑滤波，采用贝叶斯更新的Wiener退化模型对不同气体介质下的梅花触头进行寿命预测，结果表明：与常规Wiener模型相比，采用贝叶斯更新的Wiener退化模型具有较好的预测准确度。空气中梅花触头的剩余寿命为9 500周期，N₂中梅花触头的剩余寿命为61 300周期，SF₆中梅花触头的剩余寿命为32 200周期。

摘要:为有效降低短路电动力对电缆和金具的损害，科学合理地确定电缆的回路间距，文中采用电磁耦合有限元法对高压大截面电缆短路电动力进行数值计算和分析。文中建立单、双回路下水平敷设和品型敷设的电缆三相短路电磁耦合有限元模型，计算并分析了短路电动力在时间和空间上的变化；分析得到了双回路水平和品型敷设下三相短路电动力最大值随回路间距变化的方程。结果表明，双回路短路电动力与回路间距满足特定函数关系，且存在一个电动力变化斜率的拐点，可根据该拐点确定回路间距。文中研究可为电缆短路电动力理论研究和工程设计施工提供理论和技术支撑。

摘要:文中介绍了一种基于交流电场感应的取能电源，用于输电线路在线监测装置的供电。然而该类电源的输出功率较低，无法满足在线监测装置的用电需求。因此，在理论分析的基础上，文中设计了一种同轴双柱形的感应电极结构，以提高电源的输出功率。文中利用COMSOL Multiphysics软件建立仿真模型，并进行电磁场仿真分析。仿真结果表明，在10 kV电压等级下，所设计的感应电极可产生3.35 mA以上的感应电流。为验证仿真结果的准确性，文中利用自行搭建的测试平台进行实验验证，并将实验结果与仿真结果进行对比。实验结果表明，在负载电阻大于5 kΩ时，文中设计的取能电源可以输出超过630 mW的连续功率，与仿真结果基本吻合。通过文中的研究，成功解决了电场感应取能电源输出功率低下的问题，并提供了一种新型取能电路的设计思路和技术方案。

摘要:新能源大规模并网会诱导电力信号中出现关于基波/谐波对称的邻近间谐波对或单个邻近间谐波。对信号中各频率成分进行参数估计时，往往需要获知邻近间谐波的类型以构建准确的计算模型。而当电网频率偏离额定值时，频谱泄漏干扰将使该要求难以实现。为此，文中提出一种在频率偏移时依然有效的邻近间谐波类型判据及基于此判据的谐波与邻近间谐波参数估计方法。首先，通过分析频率偏移与泄漏谱线的映射关系，抑制基波与谐波的频谱泄漏以提取邻近间谐波谱线；然后，通过对比不同类型邻近间谐波的频谱差异，提出利用谱线比值作为邻近间谐波类型判据；最后，基于邻近间谐波类型信息，构建邻近间谐波谱线方程以精准估计谐波及邻近间谐波参数。文中所提方法在频率偏移时仍能准确判断邻近间谐波的类型，并能实现更精准的参数估计。仿真验证了所提方法的准确性。

摘要:“双碳”目标下，电力系统加速转型，风电预测技术对构建高比例新能源的新型电力系统具有重要意义。为提升风电功率预测的准确性和鲁棒性，文中提出一种基于多目标协同训练的数值天气预报（numerical weather predicition，NWP）隐式校正算法。首先，分析了NWP校正的必要性和基于NWP显式校正的二步预测法存在的问题；然后，针对二步预测法存在的问题，基于多目标协同训练的优化方式利用神经网络进行NWP隐式校正，以端到端的方式训练模型，同时实现NWP隐式校正和风电功率预测的功能。结合某风电场实测数据开展具体算例分析，证明了所提算法对短期及中长期风电功率预测均有提升作用。此外，该算法仅需1个网络且避免了二次计算，节省了计算存储成本。

摘要:随着高比例新能源接入电力系统，常规机组开机减少，系统备用容量不足，需要充分挖掘第三方主体的备用能力。文中提出并比较了第三方主体参与备用辅助服务的2种现货市场出清模式：电能量和机组备用联合出清+第三方主体备用单独出清模式、电能量和两侧备用联合出清模式。首先结合市场发展阶段、备用资源紧缺程度等方面分析了2种出清模式的优缺点；然后，给出了2种市场模式下的出清模型，并分析了第三方主体参与对市场出清结果的影响及其费用和收益情况；最后，采用改进的IEEE 30节点系统进行了仿真，结果表明电能量和两侧备用联合出清模式可以更加充分调用第三方主体的备用，降低系统发电和备用总成本。

摘要:能源安全作为国家安全体系的重要组成部分，对于我国社会主义现代化强国建设至关重要。文中以国际能源署对能源安全的定义为基础，从生产保障能力、进口多元程度、经济可承受性3个维度构建能源安全评价指标体系。在此基础上，提出运用层次分析法（analytic hierarchy process，AHP）-熵权法-改进逼近理想解排序法（technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS）的组合评价方法，得到不受评价范围、评价期影响且相对固定的能源安全指数。通过综合评价中美两国2015年—2021年能源安全水平，得出中美两国能源安全指数变化趋势。结果表明，我国在能源供应保障能力、用能成本等方面具有较大的提升空间，仍须进一步提高我国能源生产能力，加快构建新型能源体系，提升能源自给率，扩大能源国际合作规模，降低用能成本，保障能源安全。