摘要:“双碳”背景下，市场主体如何统筹考虑电交易、碳交易、绿证交易以提高自身收益、降低系统碳排放、增加新能源消纳的问题亟需解决。为此，提出一种多市场耦合的源-荷双层优化模型。首先，为加强碳市场与其他市场的耦合，根据火电发电占比发放碳配额，并推导碳配额随火电出力变化的微增率，将其计入火电商碳交易边际成本。为提高绿证市场的活跃度，提出绿证购买不足时的阶梯惩罚机制。针对风电出力的不确定性，采用随机优化方法构建风电出力场景，通过K-medoids方法将众多场景转化为确定性场景。然后，建立电-碳-绿证耦合的双层交互优化模型，上层目标为主体运营成本最小，下层目标为社会福利最大。最后，基于PJM5节点系统分析，结论验证了所建模型的有效性。所提方法可以优化资源配置，降低系统碳排放，提高新能源消纳。

摘要:大规模直驱风场并网系统一般由永磁同步发电机(permanent magnet synchronization generator, PMSG)和模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)构成，两者连接后的相互作用机理较为复杂。同时直驱风机的全功率变流器和MMC的常规矢量控制策略会使系统呈现出低惯量和低阻尼的特性，难以保证直驱风场经MMC送出系统的频率和电压稳定。针对此问题，建立了计及多区域直驱风场经虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制的MMC送出系统的小信号模型，对比了电磁暂态模型和小信号模型的动态响应，验证了小信号模型的正确性。当直驱风场的输出功率增加时，系统存在失稳的风险，采用参与因子法分析电压外环控制器和环流抑制控制器参数对并网系统稳定性的影响。基于根轨迹法得到参数的可行域，并对这些参数进行优化，通过PSCAD/EMTDC仿真验证了参数优化的有效性，为参数选取提供了理论依据。

摘要:有效的能量管理系统是微电网安全、经济运行的关键技术。综合考虑可再生能源出力和需求侧负荷的灵活性，提出一种基于状态势博弈理论的微电网能量管理方法。首先，充分考虑用户侧灵活性资源，将用户负荷分为基础负荷和各柔性负荷，并对微电网内各主体进行建模。然后，以微电网内各元件单元作为独立的决策主体，建立状态势博弈模型。最后，在博弈外层嵌套遗传算法，实现可平移负荷和可转移负荷的周期性约束。仿真结果表明：在保证各主体自主性的前提上，所提方法在很大程度上提高了可再生能源的消纳水平；一定程度上提高了用户用电的经济性，实现了柔性负荷虚拟充放电的功能。与完全势博弈和非博弈方法相比，所提方法更能体现各主体的平等地位，同时通过极小化各主体间的通信量实现了各主体之间的隐私保护。

摘要:当海上风电交流送出线路发生不对称故障时，因线路两侧换流器均采用负序抑制控制策略，负序网络中电容电流影响不可忽略，传统纵联差动保护可靠性降低。为此，首先阐述了海上风电柔直送出系统结构，并通过送出线路两侧电力电子设备控制策略分析其故障特征。其次，考虑电容电流分析纵差保护适应性和固有频率差动保护盲区问题。在此基础上，利用海上模块化多电平换流器侧母线负序电压及线路两侧电流正序分量之和构造出表征位置的变量 λ，并利用 λ构造保护辅助判据。最后，基于PSCAD/EMTDC搭建海上风电系统模型，分析并验证所提保护方案的有效性。结果表明，所提方法可靠性高、动作速度快，能耐受20 dB噪声和100 Ω过渡电阻。

摘要:为获得准确的光伏逆变器低电压穿越(low-voltage-ride-through, LVRT)模型参数以满足光伏并网系统安全可靠的要求，提出了基于雪消融算法(snow-ablation-optimizer, SAO)的光伏并网逆变器低电压穿越模型多阶段参数辨识方法。首先，基于光伏发电系统低电压穿越输出曲线特性，建立了光伏低电压穿越控制数学模型并分析故障暂态过程，明确了低电压穿越过程的核心控制参数。其次，针对内环PI控制参数与LVRT的耦合性和相关性问题，提出多阶段辨识策略。最后，依据实际工程参数对光伏逆变器建模，利用雪消融算法对内环控制参数与LVRT参数进行辨识，仿真算例表明了所提辨识方法的有效性。

摘要:灵活接地系统采用的零序过电流保护存在耐过渡电阻能力低的问题，并且现有的选线方法对互感器精度要求较高，也未考虑电网参数不平衡对判据的影响，存在保护误判的风险。针对上述问题，首先在计及电网参数不平衡条件下，探究了并联小电阻投入前后各电气信号变化量与线路对地参数、不平衡电流的关系。研究发现健全线路零序电流变化量与零序电压变化量之比等于该线路对地导纳，故障线路的零序电流变化量与零序电压变化量之比则为线路对地导纳与接地导纳的总和。在此基础上，提出了一种适用于灵活接地系统单相高阻接地故障的选线方法。该方法不受电网参数不平衡与零序CT极性反接影响，能够有效降低保护对互感器精度的要求。此外，该方法还可利用故障信息实现电网参数不平衡条件下对过渡电阻及单条线路对地导纳的测量。最后，在搭建的仿真电路中验证了所述方法的正确性和有效性。

摘要:考虑风光出力的相关性及不确定性对电-气-热区域综合能源系统(regional integrated energy systems, RIES)的影响日渐明显，通过对电-气-热RIES概率能量流的分析可直观地反映其运行状态的变化。首先，计及风光出力相关性与随机变量不确定性，建立含风电、光伏的电-气-热RIES能量流计算模型。其次，采用Galerkin投影法优化随机响应面法(stochastic response surface method, SRSM)来求解电-气-热RIES概率能量流，得到各能量流状态变量的概率分布，定量评估光伏出力与风电出力相关性对RIES概率能量流的影响。最后，采用IEEE 30节点电力系统/IEEE 69节点电力系统、20节点热力系统、24节点天然气系统构成电-气-热RIES对所提模型和求解方法进行验证。通过分析光伏出力与风电出力相关性和不确定性对概率能量流的影响，验证所提模型的有效性和适用性以及求解方法的准确性和快速性。

摘要:针对含风储接入的高比例水电系统中的超低频振荡问题，为增强系统阻尼且不降低水电机组一次调频能力，提出了基于风储侧耦合鲁棒控制的超低频振荡抑制方法。首先，基于复转矩系数法分析了风储接入水电对系统阻尼特性的影响，明确了风机及储能参与超低频振荡抑制的可行性。其次，提出了基于振荡模式分解计算振荡能量的超低频振荡源定位方法，并将振荡源机组的加速功率作为风储侧附加控制的反馈信号，利用最小二乘-旋转不变算法辨识得到多输入多输出系统传递函数矩阵。最后，根据混合H2/H∞鲁棒控制理论，建立考虑阻尼比和控制性能的多目标函数，迭代求解得到风储侧耦合鲁棒控制器最优参数。仿真结果表明，风储系统附加鲁棒控制后，能快速调节不平衡功率并增强超低频段的阻尼，从而有效抑制超低频振荡。

摘要:L/C恒导纳开关模型具备导纳矩阵恒定、实时仿真效率高的优势，是电磁暂态仿真中主要的开关模型之一，但虚拟功率损耗问题严重影响仿真精度。为消除虚拟功率损耗，提出一种基于零极点匹配技术的L/C恒导纳开关模型。首先，根据Z变换下极点分布规律比较结构稳定性，选择最优开关结构。其次，以零极点匹配技术离散开关模型，同时根据稳态特性与暂态特性确定模型参数。最后，通过分析虚拟损耗产生机理，提出一种恒定初始化技术，计算不同开关状态下的历史电流源。以两电平电压源型换流器为实验对象，搭建实时仿真硬件平台验证所提模型的可行性。仿真结果表明，与传统L/C恒导纳模型相比，所提开关模型的虚拟功率损耗减小92%，模型振荡时间减少20%~30%，恒定初始化技术可彻底消除虚拟功率损耗。

摘要:日高峰时段负荷的强波动性和随机性极大地影响了传统方法在进行负荷预测时的准确性，提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)与辅助任务学习的短期负荷预测方法。首先，利用斯皮尔曼等级系数法确定与原始负荷具有强相关性的气象特征。然后，采用变分模态分解算法逐次分离出原始负荷序列中的低频趋势和高频波动。接着，将其与相关气象结合作为辅助任务训练数据输入CNN-BiGRU混合预测模型，并通过共享特征及跨任务注意力机制降低负荷强波动性对负荷预测的影响，实现对原始负荷的准确预测。最后，以我国南方某地区近3年内社会负荷数据为例进行仿真验证。结果表明，所提方法有效降低了日高峰时段负荷的强波动性和随机性对预测模型的影响，提升了负荷预测的准确度。

摘要:双有源桥(dual-active-bridge, DAB)变换器在能量双向传输的场合扮演着关键的角色，其中单移相控制是其最典型的控制方式。然而，当DAB变换器的输入电压和输出电压不匹配时会产生较大的回流功率，同时会增大电流应力，轻载时无法实现全部开关管的零电压开通(zero-voltage-switching, ZVS)。针对传统单移相控制在电压不匹配运行时效率降低的问题，提出一种基于双重移相(dual-phase-shift, DPS)控制的全功率范围内保证全部开关管实现ZVS的最小回流功率优化策略，以提高变换器在宽电压调节比下的效率。首先，综合考虑功率的传输特性、电压调节比以及最小回流功率、最小电流应力、全ZVS三者之间的耦合关系，研究全部开关管实现ZVS的功率范围。然后，根据给定的约束条件，通过分段优化的方法，得到全局最优解。最后，搭建实验平台验证所提优化策略在电压不匹配运行条件下可以使DAB变换器的全部开关管在全功率范围内均能实现ZVS，同时减小了回流功率。

摘要:针对多环配电网的拓扑辨识问题，考虑到量测信息可能部分缺失的情况，提出了基于深度神经网络融合欧氏距离的多环配电网拓扑辨识方法。首先，分析了传统拓扑辨识中相关性判断法应用于环状配电网的局限性，在此基础上提出基于欧氏距离的拓扑辨识判据。然后，针对量测信息缺失时的多环拓扑辨识问题，研究了利用深度神经网络融合欧氏距离判据的拓扑辨识方法。最后，在Matlab中利用MatPower搭建32节点“蜂巢”电网模型，在缺失不同比例的量测数据情况下验证方法的准确性。结果表明，当缺失大量量测数据时，所提方法仍有较高的拓扑辨识准确率。

摘要:为研究不同直流侧电源特性对跟网型变换器(grid-following, GFL)控制参数设计的影响，基于状态空间平均理论建立变换器平均值模型，将典型应用场景下的直流侧端口等效为恒功率源和电流源，推导相电流、锁相环和直流电压控制线性化建模方法，对两种运行方式下的控制器参数进行定量计算。针对恒电流源并网时直流电压控制出现右半平面(right-half plane, RHP)极点、开环不稳定导致系统存在运行失稳风险，从平衡稳定性与快速性的角度出发，确定控制环带宽和相位裕度设计指标，计算控制器参数并结合频率特性进行验证。最后搭建跟网型变换器详细开关模型，开展不同直流侧电源并网仿真分析。结果表明了所提参数设计方案的准确性和有效性，避免了运行方式变化引起的控制参数不适用问题。

摘要:针对现存锂电池组内串联单体锂电池健康状态(state of health, SOH)均衡方案需要集中控制器和全局通信、系统建设成本居高不下等问题，提出一种基于一致性算法的锂电池组内单体锂电池SOH主动均衡方案。分析了SOH参数、放电深度(depth of discharge, DOD)和有功功率三者之间的内在联系，设计了有功功率分配和控制算法切换法则。利用一致性算法求解DOD平均值，以达到在无需集中控制器和减少通信信号数量的前提下，实现锂电池组内单体锂电池SOH均衡的控制目标，提高锂电池容量利用率，降低锂电池维护成本。最后，Matlab/Simulink仿真结果说明，所提方案在负荷变化、通信中断、锂电池块数增加和DOD出现测量误差的情况下，均能使锂电池组内串联单体锂电池SOH自均衡。

摘要:风火打捆送出系统中大规模风电机组同时进入低电压穿越对系统暂态功角稳定影响显著。为揭示风电高占比送出系统功角稳定演化规律，首先，从理论上分析了风电低穿后有功恢复特性对暂态功角稳定的影响机理，提出了一种计及有功恢复时变特性的功角稳定裕度计算方法。其次，在此基础上，考虑临界群风电与余下群负荷等量增长、临界群风电等量置换同步机出力、临界群风电等量置换同步机开机三种风电高占比系统演化方式，基于等面积法则推导并分析了系统功角稳定特性演化规律。最后，采用单机无穷大系统和实际区域电网仿真验证了系统暂态稳定特性演化规律。

摘要:为实现“碳达峰”、“碳中和”目标，需要构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统。新型电力系统的显著特征是含有高比例新能源、高比例电力电子设备和高比例新负荷，因此新型电力系统的负荷特性会发生明显变化。首先，从负荷总量和负荷成分两个方面总结了电力负荷发生的变化，分析了负荷模型面临的研究挑战。然后，从机理性和非机理性模型的角度分别介绍了电力电子接口负荷模型和含分布式电源的广义负荷模型，并指明了进一步的研究需求。最后，针对新型电力系统仿真的新需求，介绍了三类其他方面的专用负荷模型，包括电磁暂态负荷模型、短路电流负荷模型以及负荷谐波模型，并对未来研究内容给出了建议。