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当期目录

    2025年, 第59卷, 第11期 刊出日期:2025-11-28 上一期   
    新型电力系统与综合能源
    新型电力系统下电力二次系统仿真的建模方法
    何瑞文, 谢海骏, 陆嘉亮, 杨长鑫, MOHAMMAD Shahidehpour
    2025,59 (11):  1581-1591.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.556
    摘要 ( 257 )   HTML ( 3 )   PDF(2421KB) ( 604 )  

    新型电力系统的架构将极大地增加其运行和控制的难度和脆弱性.信息与通信技术(ICT)的高度集成有利于实现充分的信息共享,但也使得建立基于ICT的电力二次系统建模分析需求更为紧迫.本文首次提出实现信息共享和互联互通互操作准则的电力二次系统仿真建模方法.以功能描述复杂的智能变电站二次系统为研究对象,首先提出契合智能电子设备(IED)互联互通需求的结构模型;然后,进一步提出带电力系统二次业务内置算法的IED功能模型,以及符合IEC 61850标准互操作需求的电力通信协议模型;其次,通过进程域的状态设计,实现节点域的IED功能以及网络域的IED之间数据交互.最后,以典型220 kV智能变电站的线路电流保护为例,关联电力一次系统运行状态仿真实现电力二次系统继电保护定值修改以及故障后保护动作全流程,验证了所提仿真模型的正确性.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    计及算力需求响应的神经分支电-算网快速优化方法
    张磊, 李然, 唐伦, 陈思捷, 赵世振, 苏福
    2025,59 (11):  1592-1602.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.616
    摘要 ( 173 )   HTML ( 2 )   PDF(2004KB) ( 373 )  

    数据中心的快速发展使其可以作为需求响应参与电力系统调度,通过在区域间调度数据中心内算力资源能够实现节能减排、节约成本的目的,但在电力系统调度中考虑数据中心算力资源的需求响应面临计算速度不足的问题,因此提出了计及算力需求响应的神经分支电-算网快速优化方法.首先建立考虑算力资源需求响应的电-算网双层优化模型,其次结合图卷积神经网络与分支定界法,应用于双层模型中.通过历史数据训练,计及算力需求响应的神经分支电-算网快速优化方法具备快速确定分支定界变量顺序、最小化迭代次数的能力,显著提高求解速度,实现考虑数据中心算力资源的机组组合需求响应高速求解.在“东数西算”工程仿真场景中验证所提方法性能,与伪成本分支算法相比,求解时间平均缩短了39.1%;与商用求解器CPLEX相比,求解时间平均缩短了38.1%;与基于机器学习的优化加速算法Extratrees相比,求解时间平均缩短了13.5%.此外若将其用于日内调度,系统协同调度频率从1 次/h提高到了4次/h,24 h最大提升的消纳量占总风力发电量的17.42%.

    数据和表 | 参考文献 | 补充材料 | 相关文章 | 计量指标
    考虑5G基站可调度备用储能和智能软开关的主动配电网协同优化调度方法
    高崇, 段瑶, 程苒, 陈沛东, 周姝灿, 张沈习, 陈玮林, 刘志文
    2025,59 (11):  1603-1617.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.020
    摘要 ( 218 )   HTML ( 1 )   PDF(4061KB) ( 333 )  

    随着以风电、光伏为主的分布式电源在终端能源消费中占比不断提升,充分调度电网内部的灵活性资源、提升主动配电网(ADN)的调控能力具有重要意义.为此,提出一种考虑5G基站可调度备用储能和智能软开关的ADN协同优化调度方法.首先,分析5G基站功耗模型,建立计及5G基站通信负载和ADN供电节点可靠性的备用储能容量评估模型.在此基础上,以最小化ADN综合运行费用为目标函数,综合考虑风电、光伏出力和负荷需求的不确定性,构建基于机会约束的ADN协同优化调度模型.为提高模型求解效率,采用二阶锥松弛和基于拉丁超立方采样的机会约束确定性转化法,将模型转化为混合整数二阶锥规划问题.最后,通过IEEE 33节点ADN算例验证了所提方法的可行性和有效性.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    计及电解水制氢的合成氨园区能源局域网低碳经济调度
    李颢然, 孙宏斌, 薛屹洵, 常馨月, 苏珈
    2025,59 (11):  1618-1624.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.010
    摘要 ( 105 )   HTML ( 0 )   PDF(965KB) ( 136 )  

    作为一种典型的化工园区,煤制氢合成氨园区由于依赖煤等化石燃料所以碳排放巨大,绿色低碳转型困难.电解水制氢作为一种清洁无污染的氢气生产方式近年来发展迅速,为合成氨园区低碳运行提供了新思路.本文提出一种合成氨园区能源局域网低碳运行架构,在煤制氢合成氨园区中煤制氢、氢制氨等已有装置与原有电力系统、供热系统的基础上,新增屋顶光伏、电储能与氢能系统,构建煤-电-氢-热耦合的合成氨园区能源局域网,实现合成氨园区多能互补与低碳运行.另外,建立包含氢源、氢负荷、储能、热源等环节及耦合设备的数学模型,构建并求解了以最小化园区运行成本与碳排放为目标且满足园区运行约束的合成氨园区能源局域网经济调度模型,通过算例分析验证了所提方法在减少园区运行成本及碳排放方面的有效性.

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    考虑源荷不确定性的信息间隙决策理论-谱聚类典型场景生成方法
    张嘉敏, 蔡晔, 唐夏菲, 谭玉东, 曹一家, 李俊雄
    2025,59 (11):  1625-1636.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.580
    摘要 ( 533 )   HTML ( 1 )   PDF(2201KB) ( 552 )  

    高比例新能源和动态负荷的接入给电力系统带来显著的源荷双向不确定性.强不确定性使得调度规划面临高维决策空间,增加了规划风险.因此,提出一种考虑源荷不确定性的信息间隙决策理论(IGDT)-谱聚类典型场景生成方法,为多源联合系统运行方式的确定提供更精确的规划场景.首先,利用IGDT理论无需考虑不确定量概率分布的优点,对源荷不确定性进行有效量化.综合IGDT鲁棒和IGDT机会模型刻画源荷波动范围,并采用拉丁超立方抽样法生成代表各不确定性情形的原始场景,从而保证样本空间的充分性与准确性.其次,针对源荷不确定性导致的原始场景规模庞大问题,引入考虑系统调节能力的谱聚类方法,挖掘不同源荷波动对调度决策具有重要影响的特征向量,从而将复杂原始场景集缩减为具有代表性的源荷典型场景.最后,某省电网实际系统及运行数据仿真分析表明,所提方法考虑源荷双向不确定性后,相较于传统谱聚类方法多生成4种典型场景,且综合平均皮尔逊相关系数提高8.76%,综合平均欧氏距离缩减43.48%,聚类场景与实际场景更相似.

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    车网互动技术激励机制演化分析
    潘益, 王明深, 缪惠宇, 袁晓冬, 韩华春
    2025,59 (11):  1637-1646.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.603
    摘要 ( 503 )   HTML ( 2 )   PDF(4079KB) ( 2165 )  

    电动汽车可以为电力系统的灵活运行提供重要支持,其中车网互动(V2G)模式是电动汽车参与电网调频调压的重要方式.然而,V2G市场化进程至今较为缓慢,缺乏有效的运行机制,使大规模电动汽车难以参与电网辅助服务.为此,创新性地提出一种电力监管部门、电力公司和电动汽车三方演化博弈模型,探究三方各利益主体的策略选择对V2G市场运行的影响,以期找到促进V2G模式发展的长期演化的政府补贴机制和电价机制.首先,为研究三方演化博弈中多个策略均衡点的稳定性,建立该博弈的复制者动态方程,并利用李雅普诺夫稳定性理论分析均衡点的稳定性,给出促进V2G发展的补贴额度.然后,对我国上海市实际电价进行仿真分析,界定了可以促使电动汽车参与V2G模式的政府补贴系数区间和电价区间,为电力监管部门与电力公司制定补贴、定价策略提供理论支撑.

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    考虑可用传输容量的中长期连续集中竞价交易机制
    杨凯涛, 骆希, 薛必克, 郭艳敏, 付学谦
    2025,59 (11):  1647-1659.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.628
    摘要 ( 166 )   HTML ( 3 )   PDF(2682KB) ( 163 )  

    随着全国统一电力市场体系建设的推进,省内中长期市场先无约束出清后安全校核的方式已经无法适配未来中长期市场连续开市和高频交易的要求.首先建立中长期电力市场连续集中竞价交易机制与出清模型,通过日连续交易实现中长期市场的连续开市,在出清模型中考虑可用传输容量约束,提高交易结果的可执行性;然后基于统一边际出清电价建立满足收支平衡的边际维克里-克拉克-格罗夫斯机制,通过市场效益系数量化市场成员在交易中产生的贡献并对市场价值进行分配,促进市场成员申报真实的价格信息;最后以我国中部某省份中长期+现货市场交易数据为依据,对包括3家发电企业和5家电力用户的交易数据进行仿真分析,出清电价为399.64 元/(MW·h),验证了该机制的有效性和可行性.

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    针对电力高级量测体系的分布式拒绝服务攻击动态建模与最优防御策略
    梁皓澜, 刘东奇, 曾祥君, 张琼, 张涛, 王锐
    2025,59 (11):  1660-1674.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.006
    摘要 ( 162 )   HTML ( 0 )   PDF(3580KB) ( 217 )  

    高级量测体系(AMI)是新型电力系统的关键组成部分,异构通信网络和智能终端的广泛应用导致其易受到网络攻击威胁.本文研究分布式拒绝服务(DDoS)攻击下AMI网络的动态建模与最优防御策略.首先,分析DDoS攻击在AMI网络中的传播路径,并结合复杂网络理论与SEIR传染病模型,建立一个刻画AMI网络中节点遭受DDoS攻击后的状态演化模型,分析DDoS攻击在AMI网络中的传播机理和攻击容忍水平.然后,以最小化防御损失和成本为目标提出一种在AMI网络中灵活优化部署防御资源的防御策略.最后,在两种不同的AMI网络结构下进行大量数值仿真,验证了所提策略的有效性.

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    含混合型潮流控制器的电力系统稳态潮流计算
    吴熙, 关辰皓, 蔡晖, 王瑞, 陈曦
    2025,59 (11):  1675-1683.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.008
    摘要 ( 124 )   HTML ( 1 )   PDF(1159KB) ( 123 )  

    混合型潮流控制器(HPFC)与统一潮流控制器(UPFC)相比,不但能实现相同的控制功能,而且成本更低,具有广阔的应用前景.但HPFC装置结构复杂,控制参数难以准确、快速求解,使得校核其容量较为困难.针对上述问题,提出一种适用于电力系统联合潮流计算的HPFC稳态数学模型.首先,建立带有附加节点的HPFC等效模型,结合叠加原理得到HPFC的功率注入模型.然后,在HPFC中划分一个等效电压源,依据控制目标计算等效电压源电压,根据相关电压配置规则计算其控制参数.最后,借助数据交换接口实现软件MATLAB与PSD-BPA的数据交互,求解含HPFC大电网潮流控制计算.仿真算例验证了本文模型和所提计算方法的准确性和有效性.

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    考虑虚拟化时延的配电网保护控制微服务调度模型与优化
    胡凯强, 蔡泽祥, 蔡煜, 屈径, 刘媛媛
    2025,59 (11):  1684-1693.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.540
    摘要 ( 95 )   HTML ( 0 )   PDF(1361KB) ( 109 )  

    当前基于微服务及容器架构的配网终端研究忽略了虚拟化时延的影响,限制了其在保护控制等高实时性要求场景下的应用.为此,提出一种面向微服务及容器架构配网保护控制终端的微服务调度框架与策略.分析配网保护与控制终端业务的时延需求与容器虚拟化时延影响,并提出保护控制微服务调度框架;建立微服务调度模型,包括业务的微服务模型、时延模型以及评价模型,提出基于队列状态转换的微服务调度策略;通过算例仿真验证所提调度策略的有效性,并进一步优化.研究结果表明,所提调度策略能够有效避免虚拟化时延的影响,且采用先到先服务算法可以取得更好的整体性能表现.

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    基于灵活性改造的火电机组参与快速调频的协调控制方案
    张建华, 姚祎, 赵思, 王永岳
    2025,59 (11):  1694-1706.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.602
    摘要 ( 274 )   HTML ( 1 )   PDF(3127KB) ( 127 )  

    随着可再生能源在电力系统中普及,提高火电机组的一次调频能力以抑制电网频率波动是目前需要攻克的一个难题.火电厂的灵活性运行在保证电网安全稳定运行方面发挥重要作用,传统的火电机组一次调频策略采用协调控制系统(CCS)和数字电液调节系统(DEH).凝结水节流(CT)和高加给水旁路节流(HPHFB)是当前改造的主要途径,能改善火电机组快速调频特性.因此,本文结合CCS、DEH、CT、HPHFB这4种控制方式提出新调频策略.此外,为了提高火电机组的快速调频性能,结合万有引力搜索算法和模糊增益调度策略,提出适用于多工况的火电机组快速调频策略,仿真结果验证了改进控制策略的有效性.

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    直驱风电与四端柔性直流电网相互作用的次同步振荡研究
    白峰, 陈武晖, 秦伟
    2025,59 (11):  1707-1719.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.574
    摘要 ( 136 )   HTML ( 0 )   PDF(2680KB) ( 296 )  

    针对风电场接入我国某四端环形柔性直流电网多次出现次同步振荡的问题,建立直驱风电接入四端柔直电网的小信号模型,揭示现场柔直工程的次同步振荡机理.研究发现,直驱风电场仅与直接接入的模块化多电平换流站(MMC)紧密耦合,其他MMC对次同步振荡模态影响较小,仅研究风电场与柔直相互作用的次同步振荡问题可建立风电场直接接入单端柔直系统的简化模型,忽略其他MMC的影响.直驱风电场与直接接入的MMC相互作用系统中,有功耦合和无功耦合次同步振荡模态并存,且随着风电场出力逐渐增大,有功耦合次同步模态阻尼增大,无功耦合次同步模态阻尼减小,复现了现场风电场有功增大次同步振荡的规律.风电场定无功功率外环积分系数和锁相环比例系数越小,风电场侧换流站交流电压q轴分量外环积分系数越大,无功耦合振荡模式越稳定,通过优化以上参数可降低系统失稳的风险.最后利用电磁暂态时域仿真软件PSCAD搭建直驱风电接入四端柔直电网的仿真模型,验证了上述理论分析的正确性.

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    考虑行驶特性的电动汽车充电站联合电储能系统最优规划
    韩一鸣, 贺彬, 杨博, 李嘉乐
    2025,59 (11):  1720-1731.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.629
    摘要 ( 244 )   HTML ( 1 )   PDF(2453KB) ( 190 )  

    随着国内电动汽车保有量的不断提升,为了满足电动汽车日益增长的充电需求,电动汽车充电站(EVCS)开始大量接入配电网,给配电网的稳定性、安全性和经济性带来前所未有的挑战.为了缓解EVCS带来配电网冲击的同时保证投资者和电动汽车用户的利益,提出一种考虑电动汽车用户行为特性的EVCS联合电池储能系统(BESS)的多目标规划模型.该模型以最小化EVCS和BESS综合成本、用户等待时间和系统电压波动为目标,通过规划EVCS及BESS实现经济性与稳定性的最佳权衡;并采用非支配排序遗传算法(NSGA-III)分别在扩展的IEEE-33节点测试系统与昆明市呈贡区大学城上进行验证.仿真结果表明:在IEEE-33节点测试系统,与未配置BESS时相比,电压波动与系统网损分别下降36.73%和35.41%,有效提高了配网的稳定性与经济性.

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    城市电力系统演化路径的系统动力学建模分析
    叶骏, 何一冰, 李先锋, 严国灿, 燕磊
    2025,59 (11):  1732-1741.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.009
    摘要 ( 197 )   HTML ( 0 )   PDF(2441KB) ( 176 )  

    为研究城市电力系统电源结构的演化路径,分析城市电力系统各类电源装机容量的影响因素,建立城市电力系统电源结构的系统动力学模型,包括电量平衡、火电发展、分布式光伏发展、集中式风光发展和新能源承载能力模块.在建模过程中,采用符号回归方法准确地设置模型参数,并着重考虑低碳政策对各类电源的影响,以及新能源承载能力对新能源装机容量的反馈作用.通过差异化低碳政策场景仿真,得到未来城市电力系统各类电源装机容量、新能源接入比例和新能源承载能力的变化趋势.仿真结果表明:低碳政策有助于新能源发展和“双碳”目标实现,助力城市能源体系的绿色低碳转型,但过高的政策强度可能导致城市电力系统新能源承载能力不足,引发新能源消纳问题.

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    暴雨灾害下考虑多重不确定性的配电系统应急资源韧性规划
    申泽渊, 赵海波, 王超, 李佳, 王尧, 李琦
    2025,59 (11):  1742-1753.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.594
    摘要 ( 264 )   HTML ( 1 )   PDF(2250KB) ( 634 )  

    近年来,暴雨灾害对配电网可靠供电的影响日益突出,在大范围多点严重故障等情况下,重要负荷保供极具挑战.合理部署应急资源有助于减少系统重要负荷损失,进而提升配电系统韧性.为此,提出一种暴雨灾害下考虑多重不确定性的配电系统应急资源韧性规划方法,考虑应急电源和应急储能,建立配电系统韧性提升的双层规划模型,上层模型以投资成本与负荷损失的净费用最小为目标,下层模型以多种孤岛场景下的综合负荷损失最小为目标.此外,提出暴雨灾害下配网多孤岛场景的随机模拟生成方法,并基于每个场景的概率和严重程度,提出基于聚类算法的场景缩减方法,服务于下层优化模型的场景筛选.最后,基于配电网62节点系统进行算例分析,结果表明:所提方法能够在兼顾投资经济性的同时,有效降低系统在灾中的负荷损失量,提高配电网对重要负荷的保供能力.

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    质子交换膜燃料电池仿真模型并行计算与优化
    刘克, 郝亮, 耿珺, 陈洵, 陆维
    2025,59 (11):  1754-1762.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.636
    摘要 ( 245 )   HTML ( 1 )   PDF(4170KB) ( 275 )  

    为实现质子交换膜燃料电池与电堆的高效和高精度仿真,基于Fluent求解器开发一套三维耦合一维的混合维度仿真程序,深入分析Fluent内置的global summations宏PRF_GRSUM对燃料电池仿真程序并行求解效率的影响,并基于混合维度模型的数据耦合特性,提出数据压缩同步法和数据筛选标记法两种新的并行策略.另外,详细阐述了3种数据交换方法的原理和流程,并通过简化模型测试其对程序求解效率的影响,结果表明采用数据筛选标记法相比PRF_GRSUM宏方法,计算包含百节电池的燃料电池堆的加速比达到112.5倍.

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