電氣工程

風電直流微網的電壓分層協調控制

王毅，張麗榮，李和明，等

摘要：目的：由分布式電源與負荷構建的微網，在滿足本地用戶對電能質量和供電安全要求的同時，可減小分布式電源滲入對電力系統的影響。與交流微網相比，直流微網不存在頻率和功角穩定性等問題，具有逆變器利用率高、損耗低、可控性高等優勢。直流微網中的可控單元較多并且分散，為確保其可靠穩定運行，對不同工況下各端電力電子變流器的協調控制策略需要深入探討。本文將研究一種基于直流電壓變化量的分層協調控制策略，該策略只需要各端變流器采集本地變量進行控制，可增強控制的靈活性和可靠性。方法：直流微網主要由分布式發電單元、儲能單元、負荷單元以及并網變流器組成，根據與交流主網之間的功率交換形式，直流微網的運行模式可分為聯網自由模式、聯網限流模式和孤島模式3類。在直流微網中，直流電壓是反映系統內功率平衡的唯一指標，控制直流電壓穩定，就可以控制微電源、儲能設備、負荷之間的功率平衡。本文利用直流電壓變化量將控制策略分為不同的控制層，通過合理調節變流器的工作方式使每層控制下至少有一端變流器根據電壓下垂特性控制直流電壓。為簡化控制系統的復雜程度并提高控制的實時性，各端變流器只需采集本地變量，無需相互通信。結果：本文以風電直流微網為例，在分析直流微網的構成以及各種運行模式的基礎上，提出了電壓分層協調控制策略。該控制策略通過檢測直流電壓的變化量來協調各電力電子變流器的工作方式，從而確保在不同工況下都能保持微網內的有功功率平衡。各變流器獨立工作，無需相互通信，可簡化控制系統結構，并使直流微網具備“即插即用”功能。通過對含永磁風電機組、儲能蓄電池的直流微網的仿真分析，驗證所提控制策略對直流微網的有效控制。在風速或負荷變化、交流電網故障、蓄電池荷電狀態達到限定值等多種工作狀態下，各端變流器都能根據直流電壓變化量做出快速響應，從而提高了系統的穩定性和供電質量。結論：本文提出了適用于直流微網的電壓分層協調控制策略，并利用仿真驗證了所提控制策略的有效性。所得結論如下：1）直流微網中的變流器類型較多，利用直流電壓變化范圍較寬的特點，可根據直流電壓變化量對微網進行分層控制；2）直流電壓的分層調節可通過變流器的下垂控制來實現，從而有效抑制系統工作狀態轉變引起的電壓沖擊，實現工作狀態的平滑切換；3）所提風電直流微網的電壓分層協調控制策略具有適應性和可拓展性，可為其他類型的直流微網提供參考。

來源出版物：中國電機工程學報,2013,33(4)：16-24

入選年份：2017

中外智能電網發展戰略

張東霞，姚良忠，馬文媛

摘要：目的：在能源問題和環境壓力的驅動下，能效提升、可再生能源利用、電氣化交通等低碳技術得到了快速發展，并逐步進入大規模應用階段，促使傳統電網形態和特性發生了改變，并給輸、配電網的發展和安全運行帶來了新的挑戰。以此為背景，智能電網概念應運而生，并成為世界電力工業未來發展的共同方向。2009年以來，包括中國在內的世界主要國家和地區都根據自身行業基礎和社會經濟發展需求制定了智能電網發展戰略，并啟動了技術研發和示范工程建設。在共同的發展趨勢之下，各國對智能電網的理解、技術路線、發展模式、部署重點等卻不盡相同，發展經驗和面臨的挑戰也千匯萬狀。他山之石可以攻玉，面對智能電網這一長期發展課題，總結分析主要國家發展戰略和實踐經驗，取其長、避其短，對指導我國智能電網建設具有積極意義。本文從對比分析中國、美國和歐盟智能電網發展的內部環境、現有基礎和發展動力入手，剖析了智能電網的主要特征，梳理了智能電網技術體系，總結分析了3國（地區）發展戰略、研究和實踐經驗、面臨的主要挑戰，對未來發展趨勢進行了預判，并以此為基礎，對未來我國智能電網的進一步發展提出了建議。方法：本文首先從社會經濟可持續發展、低碳技術應用給電網帶來的技術挑戰和電力行業發展基礎3個層面，分析了智能電網發展的背景、環境和基礎。隨后通過對比分析中國、美國和歐盟對智能電網的理解，總結提煉了智能電網的主要特征，并圍繞“提高靈活性、可觀測和可控性，實現互操作”的發展目標，梳理了智能電網現有技術體系。在此基礎上，從戰略定位、資金投入和分布、示范項目和技術研發重點幾個層面入手，總結中美歐3國（地區）智能電網發展的主要方向，梳理了技術研發、工程實踐和標準化工作進展，并分析了3國（地區）各自面臨的主要挑戰。結合智能化、信息通信等相關領域技術研發和應用情況，對智能電網未來發展趨勢進行了預判，并依據我國資源稟賦和行業發展基礎，提出了4項發展建議。結果：傳統能源日益短缺和環境污染日趨嚴重的現實推動各國紛紛轉向大力發展新能源的方向，以減少對化石能源的依賴、減輕為滿足能源需求而造成的環境污染。然而，以風能及太陽能為代表的新能源具有隨機性和間歇性特征，大量新能源電力集中或分布接入電網，必然會對傳統電力系統的安全性及可靠性產生各種不利影響。提高電網智能化水平，應對新能源電源的不可控性及波動性、確保系統的安全性及可靠性需求是中美歐3國（地區）發展智能電網的共同背景。由于各國的內部環境及已有電網基礎條件不同，決定了智能電網發展的工作重點、發展路徑必然不同。中美歐在智能電網發展的組織方式和激勵機制、相關的監管和電價機制、用戶特點、能源結構和分布形式、電網發展狀況、電力工業的管理模式等方面均存在差異。美國強調了數字化技術在智能電網中的重要作用，認為現代數字化技術和新能源技術的結合是智能電網發展的動力；歐洲由于分布式能源和電動汽車發展迅速，配電網面臨巨大的壓力和挑戰，因此特別強調對Prosumer的服務和管理；中國由于電力工業仍處在快速發展時期，強調在增強電網智能化水平的同時，需要建設堅強的輸電網，并保證各級電網協調發展。相對而言，美歐之間差異較小，中國與歐美差異較大。歐美提出的智能電網技術體系基本相同，以配用電側的技術為主，同時涵蓋提高發輸電系統可觀測、可控性的先進輸電技術、廣域監控技術和其他自動化技術。在配用電側，借助AMI技術，配合相應的市場機制，將用戶側的分布式能源、電動汽車和智能用電設備集成在一起，實現需求響應，由此構成的智能配用電技術是智能電網技術示范和部署的重點。國家電網公司在發輸電系統的技術與歐美差別不大，但在配用電側特別是用戶側存在較大差異，不僅技術領域的名稱不同，技術內涵和解決方案也有很大差別，由于相適應的市場機制尚未形成，中國實施智能用電技術的條件不夠成熟，難以支持智能配電系統和用戶側系統的有效集成。智能電網是一個不斷演變的生態系統，新技術的發展，政策、市場機制的調整及標準的形成都將對智能電網的發展產生較大的影響。在智能電網基礎上，智能能源系統、智能社區、智能城市等新概念涌現，工業互聯網的提出將智能化的機器、人腦和網絡聯系在一起，物聯網、云計算、大數據等信息通信技術不斷發展，儲能技術的突破和電動汽車的大規模應用等都將對未來智能電網的發展產生重要影響。結論：能源壓力和環境問題促使發展智能電網成為近來世界電力工業發展的共同趨勢。然而，由于各國能源結構和分布及電網基礎設施存在差異，各國智能電網發展側重和技術路線則不盡相同。中國一次能源分布及區域經濟發展的不均衡性，決定了資源大規模跨區域調配、全國范圍優化配置的必然性。隨著中國經濟的高速發展，電力需求持續快速增長，就地平衡的電力發展方式與資源和生產力布局不均衡的矛盾日益突出。缺電與窩電現象并存，跨區聯網建設滯后，區域間輸送及交換能力不足，電力資源配置范圍和配置效率受到很大限制，更大范圍優化資源配置能力亟待提高。為促進能源資源的優化配置，提升電網接納清潔能源的能力，滿足經濟快速發展需求，實現可持續發展，國家電網公司提出建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展、具有“信息化、自動化、互動化”特征的堅強智能電網。這是符合電力工業的發展規律和中國的具體情況的。同傳統電網相比，智能電網需要能夠有效應對復雜多變的系統工況。新技術的突破，政策和機制的調整，商業模式和技術標準的形成，對智能電網的發展將產生重大的影響。在這一長期的發展過程中，應重視如下幾方面的工作。①持續跟蹤研究歐美等發達國家智能電網的發展狀況。充分借鑒其經驗教訓，以期在智能電網建設過程中少走彎路，同時也有利于中國智能電網標準國際化工作以及其在智能電網領域的國際合作和技術輸出。②歐美國家在智能電網的系統工程方法、架構體系研究、技術產品功能設計和效益分析、商業模式設計與實證研究等方面有著比較深厚的研究基礎和豐富的工程經驗，中國應加強這方面的研究和實踐。③在影響智能電網發展的一些基礎研究和新技術開發方面應加強科研支持力度，如物聯網技術、大數據技術、超導技術、儲能技術等。④應進一步確立智能電網的國家戰略地位，由政府主導，頒布相關法規、給予充分的資金支持、建立相應的政策機制，吸引全社會參與，持續推動中國智能電網發展。

來源出版物：中國電機工程學報,2013,33(31)：1-14

入選年份：2017

磁耦合諧振式無線電能傳輸系統串并式模型研究

黃學良，吉青晶，譚林林

摘要：目的：隨著科學技術的發展和新興技術領域的出現，輸電技術的方式與種類也日趨多樣化。磁耦合諧振式無線電能傳輸技術具有傳輸效率高、距離遠、功率大的特點。本文利用磁耦合諧振式無線電能傳輸的串并式電路模型，探討了系統輸出功率和工作頻率的關系。方法：利用等效電路理論，建立磁耦合諧振式無線電能傳輸系統的串并（series-parallel，SP）式電路模型，該串并式電路的特點是發射端的線圈電感與諧振電容以串聯的形式連接，接收端的線圈電感與諧振電容以并聯的形式連接，符合實際無線電能傳輸的結構。利用基爾霍夫電壓定律建立串并式電路模型的等效KVL電路方程。求解KVL方程可得系統傳輸效率及輸出功率的解析解，兩者的解析解中均包含工作頻率、負載電阻及線圈間互感等參數，線圈間互感與線圈間距離有關，故系統傳輸效率及輸出功率解析表達式可寫為只與工作頻率、負載電阻及線圈間距離的關系。設定系統線圈匝數、半徑、導線半徑、分布電容、可調電容、線圈等效內阻、系統電源電壓等參數，其中線圈等效內阻利用線圈高頻電阻公式計算。由于效率和輸出功率的表達式較為復雜，直接求此函數的最大值較為困難，并不易反映出隨頻率、距離、負載電阻這3個變量的變化趨勢。為直觀的分析效率和功率隨其它因素的變化規律，利用固定一個或兩個變量以減少方程的維數，再借助MATLAB的函數繪圖，直觀地觀察系統傳輸效率及輸出功率隨頻率、距離、負載電阻3個變量的變化趨勢。繪圖曲線中發現：在電源頻率f=615 kHz時，輸出功率在近距離下會出現變小的現象，一方面是由于在近距離情況時，采用互感公式計算得到的M誤差較大，且由于互感增強，導致系統諧振頻率分裂；另一方面隨著距離的減小，使得M增加，導致系統不能實現負載匹配，從而使Pout呈現下降的趨勢。利用互感電路的等效模型可以解釋傳輸效率的變化原因。結果：利用傳輸效率、功率與頻率、負載電阻變化的解析式，設置相應電路參數，可以得到系統工作在諧振頻率615 kHz以下時，電阻的變化對效率的影響較小；在高于諧振頻率下，效率會因電阻的變大而變小。輸出功率Pout的大小隨頻率的變化比較敏感，僅在諧振頻率附近才有明顯的功率輸出，且Pout隨負載的變化也較明顯。利用傳輸效率、功率與頻率、距離變化的解析式，可以得到近距離下傳輸效率較高，且此時頻率變化對系統的高傳輸效率基本無影響，系統的輸出功率隨頻率的變化仍比較敏感，只在諧振頻率附近才有明顯的功率輸出，且Pout與傳輸距離D有關，存在最大值。結論：本文從 SP型等效電路的角度出發分析了磁耦合無線電能傳輸系統的傳輸效率、輸出功率的表達式。由分析及實驗結果得，效率及輸出功率與頻率密切相關，與效率相比，輸出功率對工作頻率的變化更敏感，得出在傳輸距離及負載固定的情況下最佳效率與最大功率對應的頻率重合的結論。

來源出版物：電工技術學報,2013,28(3)：171-176

入選年份：2017

靈活互動智能用電的技術內涵及發展方向

李同智

摘要：目的：智能用電作為互動服務體系的核心，是智能電網研究的熱點、難點，而靈活互動的供用電模式已成為智能用電的發展趨勢。本文以實現靈活互動的智能用電服務為目標，以智能用電技術體系架構為總線，探討智能用電技術的內涵、發展方向以及研究路線。方法：基于高級量測體系（advanced metering infrastructure，AMI）標準、系統及終端技術，智能用電雙向互動運行模式及支撐技術，用戶用電環境與用電模式的相互影響3方面的關鍵技術，分析了靈活互動智能用電技術的內涵。通過對當前關鍵技術研究與實踐的總結，分析并探討了靈活互動智能用電技術的發展現狀及存在的問題。針對所存在問題，結合電力用戶的用電需求及中國的實際國情，明確了靈活互動智能用電的發展目標、發展方向和研究技術路線。結果：基于靈活互動智能用電技術的發展目標，應積極建立靈活互動的智能用電技術體系結構，突破各種智能用電雙向互動核心技術，為構建友好互動的電能交換平臺、實現即插即用和靈活互動的供用電模式提供技術基礎，支撐階梯電價和分時電價，具體包括：1）制定適合中國國情的智能用電技術體系架構，并提出配套標準體系；2）開發滿足百萬以上用戶接入的AMI系統，研制支撐用戶與電網靈活互動的智能設備，并實現互動服務功能；3）研究符合用戶用電需求特性的互動模式以及需求響應理論框架，研發需求響應分析控制和仿真系統、電力用戶用能管理系統、智能用電雙向互動支撐平臺；4）揭示用電環境與用電模式相互影響的規律以及用電環境對負荷特性的影響機理，并全面建立氣象因素與電力空調負荷的關系；5）開展靈活互動的智能用電示范工程。依據以上發展方向，具體的研究路線為：1）在體系架構方面，應考慮中國電力營銷模式特點，借鑒國外先進經驗，并梳理各支撐技術間的關系，形成配套體系；2）在AMI方面，應提煉業務需求及關鍵環節，根據需求建立AMI基礎架構及技術標準，并根據分時電價及階梯電價標準及法律，提出修訂電能計量計費標準的建議，開展 AMI系統示范工程；3）在智能用電雙向互動運行模式及支撐技術方面，應分析互動業務場景、用戶用電行為特性，搭建互動業務模型，并結合電價機制研究需求響應實現的機理，建立用能評價指標體系，開發相應平臺；4）在用電環境與用電模式的影響方面，則通過分析歷史數據建立影響機制的數據模型。結論：靈活互動智能用電技術能夠通過支持和引導用戶參與自動需求響應，為用戶提供靈活友好、支持電能量交互的用電互動平臺，提高終端的用能效率。目前，中國正在積極推進該技術的發展，預計在不遠的將來進行更加深入與廣泛的實踐，以促進節能減排，構建和諧的供用電關系。

來源出版物：電力系統自動化,2012,36(2)：11-17

入選年份：2017

電網電壓驟升故障下雙饋風力發電機變阻尼控制策略

謝震，張興，宋海華

摘要：目的：電網電壓驟升故障對雙饋風力發電系統的運行構成了威脅。本文旨在研究雙饋風力發電機（DFIG）的高電壓穿越（HVRT）特性，分析電網電壓驟升激起的雙饋感應發電機的電磁過渡過程，制定相關控制策略來減小HVRT過程中轉子電流振蕩，提高雙饋風力發電系統的HVRT性能。方法：對電網電壓驟升時DFIG的電磁暫態過程進行數學建模，得到定子磁鏈、轉子電壓的時域模型。從系統穩定性分析的角度引入有源阻尼控制方案，通過系統bode圖和理論分析，發現在不同轉速和電網驟升幅度時，需要選擇合適的虛擬電阻。根據轉子側變流器的最大電流、電壓允許值，分析得到虛擬電阻的設計方法。通過 MATLAB/Simulink仿真及實驗驗證所提出的變阻尼控制策略的有效性。結果：通過分析DFIG暫態模型中電磁變量之間的關系，電網電壓驟升時定子磁鏈中包含以同步角速度旋轉的并且由驟升的電網電壓決定的強制磁鏈部分和由于磁鏈連續而產生的幅值衰減的靜止瞬態自然磁鏈部分，基于電磁關系相應地也有暫態變化的定、轉子電壓。兆瓦級別的DFIG定子電阻較小，其阻尼系數又與定子電阻正相關，因此DFIG具有欠阻尼特性，并且其自然振蕩頻率在電網工頻附近，這樣當電網電壓發生驟升故障時，系統容易發生振蕩。引入有源虛擬電阻能有效作用于反電動勢到轉子電流的響應，進而抑制電網電壓驟升時轉子電流、電磁轉矩的振蕩，提高了DFIG轉子側阻尼，同時降低雙饋風力發電系統的時間常數，提高了系統的動態響應速度。但是，虛擬電阻的增加會導致轉子電壓的升高，DFIG的轉速和電網的驟升幅度也會對轉子電壓產生影響。因此必須選取合適的虛擬電阻，保證在一定的轉速和電網電壓驟升幅度的條件下，既要抑制轉子電流振蕩，也要保證轉子電壓不至于過高，暫態時間不至于加長。虛擬電阻的選擇必須滿足轉子側變流器的電流和電壓小于所允許的最大電流和電壓。分析得到當電網電壓驟升幅度較大或者轉差較大時，需要選擇較小的虛擬電阻，當電網電壓驟升幅度較小或者轉差較小時，需要選擇較大的虛擬電阻。仿真和試驗分析表明，理論分析中的主要關系正確，變阻尼控制對振蕩抑制的效果達到預期，且轉子電壓在允許范圍內。結論：本文對電網電壓驟升故障下DFIG的電磁暫態過程進行了分析，在研究了無源阻尼控制的基礎上，將有源阻尼控制引入到DFIG轉子勵磁控制中，并提出了變阻尼的改進控制策略。基于有源阻尼控制方法，抑制了電網電壓驟升故障所造成的轉子電流振蕩和電磁轉矩振蕩，同時減少了撬棒動作及其不利影響。針對不同轉速和電網電壓驟升幅度對系統的影響，采用變阻尼控制方式，提高了雙饋風力發電系統的HVRT性能。

來源出版物：電力系統自動化,2012,36(3)：39-46

入選年份：2017

基于計算幾何方法的電動汽車充電站規劃

唐現剛，劉俊勇，劉友波

摘要：目的：電動汽車的規模化發展，需要完善基礎配套設施，其中充電設施尤為重要。電動汽車充電站建設作為電動汽車設施建設的重要環節之一，對于整個電動汽車產業的發展至關重要。科學合理的充電站布局規劃關系到未來城市智能電網、交通網的可持續發展，具有十分重要的意義。本文綜合分析了影響電動汽車充電站規劃的若干因素，利用粒子群優化算法的全局尋優能力，結合加權伏羅諾伊圖的方法對充電站進行選址定容和服務區域劃分的優化規劃。方法：以充電站和變電站的帶負荷能力與電壓安全以及充電站有效服務半徑為約束條件，以充電站年運行收益最大為目標函數，建立了一種電動汽車充電站規劃的最大收益模型。用蒙特卡羅仿真方法求出 1天24個時刻單臺電動汽車充電功率需求的期望。充電站的有效服務半徑與充電站的容量、所處位置的交通情況以及所屬區域的電動汽車分布密度相關。通過加權伏羅諾伊圖所引入的權重來反映各因素對充電站有效服務半徑和各充電站平均負載率的影響。利用粒子群算法求解充電站規劃的最優值，通過用表征充電站位置和容量的粒子的不斷尋優過程來模擬各種充電站規劃方案的尋優選擇。結果：以某一面積為400 km2、規劃年汽車總量為40萬輛的區域為目標規劃區，算例1和算例2分別設定其電動汽車占比為5%和8%。利用本文所述的加權羅諾伊圖和粒子群優化的方法，對該規劃區進行大量計算以后得到了兩個規劃方案，雖然在兩種規劃方案中充電站位置分布和服務區域劃分差異很大，但是其年收益卻非常接近。同時也可以看出由于使用了加權伏羅諾伊圖方法，各個充電站負載率都維持在80%～110%的設定范圍之內。因城市各區域經濟增長和發展定位的不同，實際各區域電動汽車的分布可能會存在很大差異，從而導致電動汽車充電負荷分布出現不均衡。為分析因此給充電站規劃帶來的影響，算例3在負荷分布和負荷總量不變的基礎上，根據負荷分布的不均衡引入一個負荷分布修正系數。當負荷分布出現較大區域差異時，規劃方案會發生明顯變化，充電站個數由4個增加到了5個，投資收益也出現了下降，但各規劃充電站負載率仍能保持在目標范圍且分布均衡。結論：影響電動汽車充電站規劃的因素眾多，本文在綜合考慮電動汽車分布、電網結構和交通網分布的基礎上建立規劃的最大收益模型。應用文中提出的基于粒子群優化算法和加權伏羅諾伊圖的方法求解模型，得出充電站規劃的選址定容以及各個充電站服務區域的優化劃分。通過多次測算可以看出采用加權伏羅諾伊圖的方法克服了采用常規的優化算法在服務區域劃分和負載率無法控制的缺陷。規劃方案中各充電站服務區域劃分更合理，負載率也更均衡，證明了模型和算法的有效性和所提方法的可行性。

來源出版物：電力系統自動化,2012,36(8)：24-30

入選年份：2017

智能電網調度控制系統現狀與技術展望

辛耀中，石俊杰，周京陽

摘要：目的：縱觀中國電網調度自動化技術的發展，一直伴隨著電網的發展而不斷進步。2003年的美加大停電、2008年冰災與汶川大地震，促使我國對大電網動態穩定分析和預警、多級調度聯合處置重大電網事故、調度中心異地容災備用等開展研究，并推動智能電網調度控制系統（D5000）的技術研發與集成應用，以保障大電網的安全經濟運行。本文作者在最后還對智能電網調度控制系統需要進一步研究的關鍵技術進行了展望，以指導后續研究。方法：（1）確立技術路線：立足安全性高的軟硬件，采用多核計算機集群技術提高系統運行可靠性和處理能力，采用面向服務的體系結構提升系統互聯能力，將原來一個調度中心內部的10余套獨立的應用系統，橫向集成為由一個基礎平臺和4大類應用（實時監控與預警、調度計劃、安全校核和調度管理）構成的電網調度控制系統，同時，縱向實現國、網、省3級調度業務的協調控制，支持實時數據、實時畫面和應用功能的全網共享。（2）攻克關鍵技術難題，包括：a）針對特大電網多級調度中心的全網實時數據共享和調度業務協同需求，制定了多項行業、國家和國際標準，研發了分布式實時數據庫、圖形界面高效遠程瀏覽和大電網統一建模等關鍵技術，研發了支撐電網調控業務、統一標準的一體化D5000平臺，率先解決了特大電網多個控制中心實時工況共享的重大技術難題。b）通過研究多級調度協同的大電網實時監控、綜合智能告警和安全控制技術，實現了國家電網500 kV及以上電網故障的全網聯動實時告警，率先解決了特大電網多級調度協調控制和故障聯合處置的世界性難題，加強了特大電網的可控制性。c）研發了基于特大電網實時實測運行工況、事件觸發、多級調度互動的在線動態安全預警技術，提高了特大電網安全狀態評估的及時性，解決了長過程多重連鎖故障預警處置的重大難題。d）研發了適應節能與經濟等多種調度模式、考慮新能源消納、兼顧安全與經濟的發電計劃模型與方法，開發了日前、日內和實時發電計劃優化決策軟件，實現了自適應負荷變化的多目標發電計劃優化決策和精細化安全校核，解決了大規模間歇性可再生能源發電的有效消納和節能發電調度等重大技術難題。e）按照國家等級保護四級結構化安全要求，基于安全可靠軟硬件研發了電網調度控制系統，創造性地構建了省級以上分組分布式備調體系，基于分層虛擬專用網（VPN）建立了調度專用數據網雙平面，構建了更加堅強的電力二次系統縱深安全防護體系。結果：基于上述研究方法，開展了關鍵技術研究，攻克了多項技術難題，研發了智能電網調度控制系統，至2013年底，智能電網調度控制系統已部署到國家電網公司全部32個省級以上調度控制中心，并迅速推廣應用到 59個地市調度控制中心，覆蓋了國家電網公司范圍內全部國家等級保護 4級系統。結論：1）特大電網的可觀測性大幅提高。2）特大電網的可控制性得以加強。3）多調度中心協同運行和在線安全預警的能力大為提升。4）電網運行經濟性和新能源消納能力持續提高。5）電網調度抵御重大自然災害和集團式網絡攻擊的能力顯著增強。

來源出版物：電力系統自動化,2015,39(1)：2-8

入選年份：2017

含風電接入的發輸電系統風險評估

蔣程，劉文霞，張建華

摘要：目的：電力系統在正常運行情況下能夠正常供電，不會出現切負荷的事件。如果系統受到某些偶發事件的擾動，特別是風電并網后風電的間歇性和波動性，可能會引起系統功率失衡、線路過載和節點電壓超限等故障，進而導致切負荷。隨著風電機組單機容量和風電場規模的不斷增大，迫切需要研究大型風電場并網對發輸電系統的影響及其帶來的風險，全面評估風電的價值。方法：考慮了風速的隨機性、風電機組的功率特性、風機運行條件、風機的降額運行狀態、風電場升壓變壓器和輸電線路故障率等因素建立了風電場可靠性模型；考慮發電商和電網運營商的特點，分別建立了發電系統經濟損失期望值（EGEL）和輸電系統經濟損失期望（ETEL）指標以及風電對這兩個系統經濟損失期望值貢獻系數指標（WFEGELB、WFETELB）；考慮風電接入下，蒙特卡洛方法中樣本容量大、計算效率低等不足，提出了基于分散抽樣蒙特卡洛算法的含風電發輸電系統的風險評估方法，其原理是把[0,1]區間分成若干子區間，在抽樣后分別對每個子區間進行系統狀態的判斷和指標計算。通過對改進IEEE-RTS79算例的計算分析以及仿真驗證所提出模型和評估方法的有效性。結果：（1）選取一個包含100個2 MW機組的風電場作為研究對象，風機降額狀態對風電場高出力（＞150 MW）的概率密度影響較大，主要體現在：使風電場高出力狀態（180～200 MW）的概率變小，次高出力狀態（160～180 MW）的概率變大；風電場用升壓變壓器和輸電線路故障對出力的概率密度也有一定的影響，主要體現在：風電場出力為0的概率大大增加，其它出力狀態的概率有所降低。（2）設計了含3座200 MW風電場的IEEE RTS79測試系統作為研究對象，風電的接入可以使整個發輸電系統的損失降低，其中對發電系統風險的貢獻較大；方案1、2、3為3個風電場分別集中接入母線16、18、23上，從指標ETEL和WFETELB可以看出，風電接入對輸電系統的風險影響相對發電系統較小，而且不同接入方式下其影響程度相差較大，其中方案2效果最差，其指標WFETELB的值為-1.1176，它表示風電接入不但對輸電系統的風險沒有貢獻，反而增加了輸電系統的風險；方案4為3個風電場分別接到3個不同的母線上，但對輸電系統而言，方案3的效果要比方案4好，分析RTS79系統可以發現，方案4中的3個風電場雖然分別接到3個不同的母線上，但由于母線7只有1條線路與外界相連，一旦這條線路故障，可能造成輸電線路過負荷或系統解列，最終引起系統供電不足，而方案3中雖然3個風電場集中接入一個母線上（Bus23），但由于其與外界連接的線路較多，在若干多線路故障停運時，其他幾條線路也可以輸送所發出的風電，因此其風險較小。（3）蒙特卡洛法和分散抽樣蒙特卡洛法的抽樣次數都設為50000次，從指標EGEL和ETEL的收斂過程可以看出后者的收斂速度以及計算精度明顯高于前著。結論：（1）風電機組的降額狀態、運行條件（風速）、風電場用變壓器和高壓輸電線路的故障等對風電場的出力有很大的影響，在可靠性建模中應加以考慮。（2）風電接入可以降低發電系統的風險，其降低的程度隨風電的接入容量增加而增大，而且不同風電的接入方式對發電系統風險的影響不大；風電接入對輸電系統風險的降低比發電系統相對要小，而且隨著風電容量的增加，其風險先減小再增加，當風電容量大于某個值時，風電的接入增加了輸電系統的風險；對于同一風電接入容量，不同的接入方式對輸電系統風險的影響較大，有的接入方式會使輸電系統的風險增加。（3）基于分散抽樣的蒙特卡洛法與蒙特卡洛法相比具有更快的收斂速度，對于相同的抽樣次數，前者比后者具有更高的計算精度。

來源出版物：電工技術學報,2014,29(2)：260-270

入選年份：2017

大規模光伏發電對電力系統影響綜述

丁明，王偉勝，王秀麗

摘要：目的：人類對能源安全的擔憂和環境惡化的焦慮，使得充分利用可再生能源已經成為全球共識。以太陽能、風能為代表的大規模可再生能源并網發電已經成為新型電力系統不可阻擋的發展趨勢，對電力系統深層次的影響正在凸顯，各國學術界和工程界均給予極大關注。該文的目的，在于綜述國內外大規模光伏發電研究現狀，探究光伏發電與電力系統間交互影響的因素，提煉存在的學術和工程問題，理清下一步研發思路。方法：一方面，論文從電力系統規劃、仿真、調度、控制角度，重點討論了大規模光伏系統的建模與仿真、大規模光伏接入對系統動態和穩態特性的影響、大規模光伏外送及消納的關鍵技術分析。具體如下，1）詳細介紹當前光伏陣列、光伏并網換流器及控制模型的國內外前沿技術進展，深入分析光伏發電系統的靜態、動態建模方法，綜合對比國內外光伏發電系統模型工具及仿真平臺開發現狀。2）從源網荷三側分別描述大規模光伏接入對系統有功頻率、無功電壓、功角穩定性、小擾動穩定性、配電系統保護及電能質量等六個維度的交互影響。3）光伏消納方面，從光伏外送新型輸電技術、光伏電站規劃設計技術、光伏消納綜合技術（包括綜合規劃技術、源網協調技術及精細化預測技術）3個角度分析提升光伏消納能力的關鍵舉措。另一方面，本文結合當前光伏發電面臨的挑戰及存在的問題，針對性提出未來研究重點及建議，為光伏發電的健康可持續發展提供理論基礎和實踐參考。結果：通過對國內外學術界和工程界已有研究的對比分析，可知 1）我國光伏發電未來呈現“規模化分散開發、低壓接入、就地消納”以及“大規模集中開發、中高壓接入、高壓遠距離外送消納”兩種方式并存的格局；2）大型光伏電站和并網換流器控制技術的理論、方法、模型構建及光伏電站的差異化、精細化建模是發展好大規模光伏發電的理論基礎；3）大規模光伏接入系統后將對系統功角、頻率以及電壓等多個方面均帶來影響，剖析規模化光伏與大電網動態特性的交互作用機理是當前亟需解決的難題；4）大規模光伏外送及消納技術的提升能有效促進光伏大規模發展，其是實現光伏發電在更大空間范圍內消納的重要技術手段。結論：本文從大規模光伏系統的建模與仿真、大規模光伏接入對系統動態和穩態特性的影響、大規模光伏外送及消納的關鍵技術3個方面對國內外研究現狀進行了歸納、總結，指出當前大規模光伏發電發展的關鍵問題主要有大型光伏電站及變流器建模技術、含大型光伏電站的電力系統綜合規劃技術及光伏消納的關鍵技術等。并且根據作者的思考，提出了進一步研究重點及建議供參考。

來源出版物：中國電機工程學報,2014,34(1)：1-14

入選年份：2017