基于压缩稀疏-任意多项式混沌展开的电-氢概率最优能量流

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作者 夏威夷 任洲洋 +2 位作者 李辉 蒙军 王坤 《电工技术学报》 北大核心 2025年第13期4241-4255,共15页

分布式供氢网与配电网的耦合日益紧密,电、氢源荷的高维不确定性给两网安全经济运行带来了挑战。为此,基于压缩稀疏-任意多项式混沌展开法,提出电-氢概率最优能量流计算方法。首先,为发挥电-氢能源时空协同潜力,提出子母站-配电网点对点... 分布式供氢网与配电网的耦合日益紧密,电、氢源荷的高维不确定性给两网安全经济运行带来了挑战。为此,基于压缩稀疏-任意多项式混沌展开法,提出电-氢概率最优能量流计算方法。首先,为发挥电-氢能源时空协同潜力,提出子母站-配电网点对点(P2P)协同模式。基于此,构建考虑时滞性和离散性的P2P氢能流约束,基于纳什谈判理论提出电-氢概率最优能量流模型,优化能源价格决策和多主体收益分配。针对电、氢源荷高维不确定性导致概率求解负担大且稳健性不足的问题,对传统多项式混沌展开法进行改进,提出电-氢概率最优能量流的解析求解算法。所提算法基于高斯正交规则和稀疏网格构建配点压缩判据,通过对配点空间快速降维,提升求解效率,并给出了算法精度和效果的数学证明。最后,采用2个仿真系统验证所提方法的有效性。 展开更多

关键词 电-氢耦合系统 多项式混沌展开 概率最优能量流 多主体博弈 点对点协同

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大规模输配一体化系统牛顿法潮流计算性能分析及改进方法 被引量：19

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作者 唐坤杰 董树锋 +1 位作者 朱炳铨 宋永华 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期92-101,共10页

为满足输配电网一体化潮流计算精度和计算速度需求,提出了一种改进的牛顿法潮流计算方法。针对输配电网一体化牛顿法雅可比矩阵病态严重、收敛性能较差等问题,采用自适应Levenberg-Marquardt算法初始精度提升速度快的特征选取初值、不... 为满足输配电网一体化潮流计算精度和计算速度需求,提出了一种改进的牛顿法潮流计算方法。针对输配电网一体化牛顿法雅可比矩阵病态严重、收敛性能较差等问题,采用自适应Levenberg-Marquardt算法初始精度提升速度快的特征选取初值、不完全三角分解法预处理雅可比矩阵,有效地保证了数值稳定性,提高了牛顿法的收敛性能。针对输配电网一体化后规模庞大、计算效率低等问题,利用图形处理器并行加速技术对算法中的一些计算量密集的步骤,包括雅可比矩阵的生成、矩阵—向量运算等进行加速处理。算例测试表明,该算法能够显著提高大规模输配电网一体化潮流计算的速度和精度,对于多配电网区域、环网、分布式电源、病态系统等多种情形具有较强的普适性。 展开更多

关键词 输配电网一体化 牛顿法 潮流计算 收敛性能 图形处理器并行加速

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含分布式电源及灵活负荷的配电网电量合约市场 被引量：14

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作者 曹子健 林今 宋永华 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期2430-2440,共11页

针对含有分布式电源和灵活负荷的配电网电量合约市场,首先介绍了市场结构、交易流程和合约内容,并对市场中各组成部分进行了建模。利用Copula理论,对分布式电源出力的随机特性及相关性进行计算,从而在已知预测出力情况下得到分布式电源... 针对含有分布式电源和灵活负荷的配电网电量合约市场,首先介绍了市场结构、交易流程和合约内容,并对市场中各组成部分进行了建模。利用Copula理论,对分布式电源出力的随机特性及相关性进行计算,从而在已知预测出力情况下得到分布式电源实际出力的条件概率密度。在此基础上,以最小化总购电成本为目标,考虑本地电量平衡概率约束,建立了电量合约市场集中出清优化模型。基于Shapley值衡量负荷灵活性对降低购电总成本的贡献,进而提出了购电成本分摊方法。通过算例分析了分布式电源自身预测精度、与其他电源互补性以及负荷灵活性对最终合约电价的影响。验证了所提出的模型能够将电源和负荷的特性反应在最终的电价上,利用市场的手段来匹配分布式电源的不确定性和灵活负荷的灵活性,从而减少配电网给输电网带来的电量平衡方面的压力,促进分布式电源的就地消纳。 展开更多

关键词 配电网 电力市场 电量合约 分布式电源 灵活负荷

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扩展的节点电价算法研究 被引量：23

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作者 王宣元 高峰 +7 位作者 康重庆 黎灿兵 刘乾 韩颖慧 Chien-Ning Yu Le Xie Gerald Sheble 宋永华 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期3587-3596,共10页

首先回顾了最优潮流与安全约束经济调度问题,重点讨论了节点边际电价算法原理。着重分析了在非凸性条件下,基于安全约束机组组合与经济调度算法产生的节点边际电价机制存在的缺陷,阐述了如何利用扩展的节点边际电价机制,减少额外支付成... 首先回顾了最优潮流与安全约束经济调度问题,重点讨论了节点边际电价算法原理。着重分析了在非凸性条件下,基于安全约束机组组合与经济调度算法产生的节点边际电价机制存在的缺陷,阐述了如何利用扩展的节点边际电价机制,减少额外支付成本,促进实现激励相容的定价机制。然后,利用对偶原理,对于典型定价机制,即:Convex Hull Price、节点边际电价、整数松弛定价,产生的额外支付成本给出了严格的理论证明,并从几何角度说明其物理意义。最后,实现了混合整数规划与拉格朗日松弛2种机组组合优化算法。算例结果表明文中提出的节点边际电价与整数松弛定价的额外支付成本与Convex Hull Price最小额外支付成本之间关系原理的正确性。激励相容定价机制的研究将促进分布式可再生能源并网,从而推动电力系统向清洁、高效和智能的目标转型与升级。 展开更多

关键词 节点边际电价 整数松弛定价 凸包络定价 拉格朗日对偶 非凸优化

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基于并行加速LU分解改进回路电流法的配电网潮流算法 被引量：9

5

作者 方睿 董树锋 +2 位作者 朱炳铨 徐奇锋 宋永华 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期2179-2186,共8页

随着电力系统规模的不断扩大,配电网节点数越来越多,对配电网潮流算法的计算速度和收敛性提出了更高的要求。为此,提出一种基于并行加速LU分解改进回路电流法的配电网潮流算法,该算法采用回路电流法进行建模求解,利用列选主元LU分解法... 随着电力系统规模的不断扩大,配电网节点数越来越多,对配电网潮流算法的计算速度和收敛性提出了更高的要求。为此,提出一种基于并行加速LU分解改进回路电流法的配电网潮流算法,该算法采用回路电流法进行建模求解,利用列选主元LU分解法求解病态线性方程组,并根据列消去树、关联列修正关系和多线程计算原理设计了潮流算法,实现了潮流计算的多线程的并行加速。通过对不同规模的配电网算例进行分析,结果表明所提算法计算速度快、适用性强、内存占用低,在大规模配电网潮流计算中有良好的计算效果,能够满足大型配电网在线潮流计算的要求。 展开更多

关键词 回路电流法 列选主元LU分解法 配电网潮流计算:多线程

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含直流馈入输电网中类调相机优化配置研究 被引量：9

6

作者 赵博石 胡泽春 宋永华 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期1151-1159,共9页

含直流馈入的输电网存在直流落点周边电网电压难以控制,无功分布不平衡,以及负荷低谷期间电压偏高的问题。提出了类调相机的概念,通过降低发电机的有功输出来提高机组的无功输出范围和电压控制能力。首先分析了类调相机的输出能力,并在... 含直流馈入的输电网存在直流落点周边电网电压难以控制,无功分布不平衡,以及负荷低谷期间电压偏高的问题。提出了类调相机的概念,通过降低发电机的有功输出来提高机组的无功输出范围和电压控制能力。首先分析了类调相机的输出能力,并在直流系统和简化交流潮流模型的基础上建立了以经济效益最大化为目标的类调相机优化配置模型。考虑多场景下的优化状态,实现了类调相机的优化配置。对IEEE 39节点和118节点系统中的仿真结果表明了所提类调相机优化配置方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 类调相机 无功配置 直流馈入系统 混合整数规划 电压越限

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基于辅助因子两步求解算法的孤岛微电网潮流计算 被引量：3

7

作者 林立亨 董树锋 +2 位作者 朱承治 唐坤杰 宋永华 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期3955-3962,共8页

在下垂控制的孤岛微电网中,由下垂节点对系统电压和频率进行调控,导致传统的潮流计算方法通常不适用于孤岛微电网。针对孤岛微电网常用有功-频率/无功-电压下垂控制策略,构建了孤岛微电网潮流计算模型,并提出辅助因子两步求解算法进行... 在下垂控制的孤岛微电网中,由下垂节点对系统电压和频率进行调控,导致传统的潮流计算方法通常不适用于孤岛微电网。针对孤岛微电网常用有功-频率/无功-电压下垂控制策略,构建了孤岛微电网潮流计算模型,并提出辅助因子两步求解算法进行求解。该算法引入两个辅助因子,把原潮流方程转化为一组超定方程、一组欠定方程与一组辅助因子间的关系函数,分两步进行迭代求解。第一步基于变换后的方程,构造一个最小二乘问题来寻找比当前迭代值更接近真实解的线性化点,以提高算法对初值的鲁棒性;第二步直接解出下一迭代步变量值以减少计算量。通过大型微电网115节点算例的对比分析,验证了该算法具有收敛速度快、鲁棒性强的特点。 展开更多

关键词 孤岛微电网 潮流计算 辅助因子两步求解算法 下垂控制

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城镇能源互联网能源交易模式和用户响应研究现状与展望 被引量：36

8

作者 万灿 贾妍博 +1 位作者 李彪 宋永华 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第14期29-40,共12页

构建城镇能源互联网,促进可再生能源就近交易,实现用户需求响应,可提高城镇区域内能源的综合利用效率、促进分布式可再生能源消纳、改变能源消费结构,是解决城镇能源可靠供应问题的关键途径.基于城镇能源互联网的概念和特点,文中首先分... 构建城镇能源互联网,促进可再生能源就近交易,实现用户需求响应,可提高城镇区域内能源的综合利用效率、促进分布式可再生能源消纳、改变能源消费结构,是解决城镇能源可靠供应问题的关键途径.基于城镇能源互联网的概念和特点,文中首先分析了城镇能源互联网的市场结构和用户特征.其次,按能源交易的拓扑结构概述了城镇能源互联网的能源交易模式,并阐述了城镇能源市场中的衍生交易模式.随后,对比分析了传统响应和市场化响应,展现了市场化响应的优越性,并讨论了城镇能源互联网中用户需求响应出现的新形势.最后,对城镇能源互联网中能源交易模式和用户需求响应的关键技术及未来发展趋势进行了总结和展望. 展开更多

关键词 城镇能源互联网 市场结构 能源交易模式 用户需求响应

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主动配电网中基于统一运行模型的电制氢(P2H)模块组合选型与优化规划 被引量：60

9

作者 李佳蓉 林今 +5 位作者 邢学韬 邱一苇 宋永华 邓占锋 徐桂芝 宋洁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期4021-4032,共12页

电制氢(power-to-hydrogen,P2H)技术由于兼顾能量转换能力与灵活性,近年来成为解决主动配电网内可再生能源消纳问题的一种备受关注的解决方案。考虑3种P2H主流技术:碱性电解(alkaline electrolysis cell,AEC)、质子交换膜电解(proton ex... 电制氢(power-to-hydrogen,P2H)技术由于兼顾能量转换能力与灵活性,近年来成为解决主动配电网内可再生能源消纳问题的一种备受关注的解决方案。考虑3种P2H主流技术:碱性电解(alkaline electrolysis cell,AEC)、质子交换膜电解(proton exchange membrane electrolysis cell,PEMEC)以及固体氧化物电解(solid oxide electrolysis cell,SOEC)在成本、灵活性、效率3方面的固有差异,建立包括启停、产出及功率模型的P2H模块统一运行模型。在此基础上建立主动配电网中P2H模块的优化规划模型,对P2H模块的选型、选址、定容进行决策。通过标准配电网算例进行仿真分析,得到在富余光伏、风电2种典型场景下P2H模块的优化规划结果,验证投资P2H模块可有效提升主动配电网经济效益。进一步结合设备投资、购电成本及售氢收益等关键经济性指标,得出P2H模块在电力系统中的2种典型运行工况(满载运行工与变负载运行工况)设备组合选型的规律,进一步通过运行分析验证组合选型的重要性,为P2H在电力系统中的选型和规划提供理论参考。 展开更多

关键词 电制氢 统一运行模型 优化规划 组合选型

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基于实时电价的产消者综合响应模型 被引量：27

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作者 李彪 万灿 +2 位作者 赵健 宋永华 张子阳 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期81-88,共8页

产消者作为新兴的特殊电力消费者,拥有电力供给和消费的双重角色,具有较强参与实时市场的响应潜力。为提高分布式发电利用率和用户供用电收益,提出基于实时电价的产消者的多阶段综合响应模型。前期优化阶段,综合考虑用户用电经济性、舒... 产消者作为新兴的特殊电力消费者,拥有电力供给和消费的双重角色,具有较强参与实时市场的响应潜力。为提高分布式发电利用率和用户供用电收益,提出基于实时电价的产消者的多阶段综合响应模型。前期优化阶段,综合考虑用户用电经济性、舒适度和电价激励作用,提出用户最优小时需求出价模型;以用户供电收益最大为目标,考虑储能容量和功率约束、储能闭锁和动作死区等因素,提出用户最优小时供给报价模型。出清响应阶段,基于实时电价,结合用户最优小时供需出报价信息,提出用户可控负荷需求响应和分布式发电—储能系统供给响应交替的综合响应模型。算例分析表明,所提综合响应方法能及时响应实时电价的波动,不仅灵活削减和转移了用户在电价高峰区的负荷,而且实现了分布式发电供给从低电价区域向高电价区域的转移,提高产消者供用电的经济性。 展开更多

关键词 产消者 分布式发电 实时电价 综合响应 需求响应

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基于最大测点正常率与GPU并行加速的不良数据辨识方法 被引量：13

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作者 方睿 董树锋 +3 位作者 唐坤杰 朱承治 裴湉 宋永华 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第16期86-94,115,共10页

基于测量不确定度的概念,以测点正常率最大(MNMR)为目标的电力系统抗差状态估计方法具有较好的不良数据辨识能力。然而,该模型求解困难,已有研究对该模型进行了近似等效,并采用现代内点法进行求解,但存在因近似而辨识效果降低的问题。为... 基于测量不确定度的概念,以测点正常率最大(MNMR)为目标的电力系统抗差状态估计方法具有较好的不良数据辨识能力。然而,该模型求解困难,已有研究对该模型进行了近似等效,并采用现代内点法进行求解,但存在因近似而辨识效果降低的问题。为此,基于MNMR状态估计模型,采用杂交变异粒子群算法,提出一种基于图形处理器(GPU)并行加速的不良数据辨识算法。该算法不对MNMR模型进行近似等效,根据GPU并行计算架构特点,设计了粗粒度和细粒度结合的并行加速策略。算例结果表明,所提的算法对不良数据的误检率和漏检率较低,具有较好的不良数据辨识能力,且计算时间短,加速效率高,能够满足实际运行需求。 展开更多

关键词 数据辨识 状态估计 测点正常率 图形处理器 并行计算

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基于行为影响因子的非侵入式负荷实时分解算法 被引量：11

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作者 蔡宇 董树锋 +2 位作者 徐航 毛航银 宋永华 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期193-199,共7页

针对传统非侵入式负荷分解算法准确率低、计算较耗时等问题,在隐马尔科夫模型(HMM)的基础上提出基于行为影响因子的负荷实时分解算法。使用自适应的迭代K-means聚类方法提取负荷状态,并将负荷状态组合成超状态。针对传统HMM没有考虑用... 针对传统非侵入式负荷分解算法准确率低、计算较耗时等问题,在隐马尔科夫模型(HMM)的基础上提出基于行为影响因子的负荷实时分解算法。使用自适应的迭代K-means聚类方法提取负荷状态,并将负荷状态组合成超状态。针对传统HMM没有考虑用电场景时间特性的缺陷,对参数进行时间分段学习。在分解阶段引入用户用电行为模式的影响因子,改进隐马尔科夫齐次假设,并利用维特比算法分解出用户的各个负荷的实时状态。通过公开数据集验证了所提算法的准确性和实时性。 展开更多

关键词 负荷分解 超状态 隐马尔科夫模型 自适应K-means 行为模式

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