电工电能新技术杂志

电工电能新技术杂志2025年第7期

• 风光电站源端储能配置方法研究

  夏孝天1,2， 叶华1,2， 邱清泉1,2， 张京业1,2， 尹志豪1,2， 聂子攀1， 李树巍1,2， 李浩源1,2， 王粟1,2， 肖立业1,2

  随着可再生能源在电力系统中的渗透率不断提高，电力系统需要面对大量随机波动功率接入带来的诸多挑战。火电厂的深度调峰会不可避免地增加碳排放，并降低机组服役寿命。为解决这些问题，当务之急是在可再生能源电站源端配置储能电站，并使可再生能源电站耦合储能系统在总体上表现出一定的灵活性。本文提出了一种可再生能源电站源端储能容量配置方法，使风光电站耦合储能系统在电力电量上近似等效火电机组。结合中国不同省份的太阳能、风能和负荷数据，根据日内能量平衡原则，确定等效火电所需的风光电站的装机容量。在此基础上，根据不同储能系统的运行特性，优化配置风光电站等效火电所需的储能容量。同时，针对区域风光电站的综合利用，本文还考虑了太阳能和风能的时空互补性。为了验证该方法的有效性，利用中国北方地区的光伏、风电出力和负荷需求进行案例分析。结果表明，风光电站耦合储能系统能够灵活地响应日内负荷变化带来的功率和能量平衡的需求。此外，充分利用太阳能和风能之间的时空互补性可以有效地降低系统配置的储能容量。

• 多粒度机制下基于平抑风光波动策略的电氢储能系统优化配置

  解骞， 徐浩岚， 党建， 王晓卫， 张刚

  针对风光新能源接入电网波动大这一问题，本文研究基于多类型电解槽的电氢储能系统平抑风光波动的功率调配策略，并分析该策略在容量优化配置方面起到的关键性作用。首先，构建电氢储能系统模型，为增强现有分解方法的适用性，提出考虑分时电价的多粒度风光功率分解方法；其次，基于两类电解槽的运行特征，制定基于多类型电解槽的高比例氢储功率调配策略，并在此基础上构建缓解风光波动影响的电氢储能系统容量最优配置模型；最后，以多个对比算例进行分析，结果表明相较于传统单一氢储功率分配方式，本文所提策略可在强化波动平抑能力的同时，有效减少电化学储能的容量与功率配置，提升系统整体经济性，凸显氢储能在调节与消纳过程中的主导作用。

• 碳-绿证联动交易下含氢综合能源系统优化调度

  刘自发， 汪士钦， 崔文进

  “双碳”背景下，为提升能源利用率并降低系统运行的碳排放水平，提出一种基于碳-绿证联动交易机制下园区综合能源系统的低碳经济调度模型。首先，在源侧考虑电解制氢过程中的热量损失和余热回收，建立电解槽制氢、氢制甲烷和氢转热电的氢能多环节运行过程模型；其次，引入绿证交易模型，考虑绿证与碳配额的互认关系，提出碳-绿证联动交易机制，并在荷侧考虑可转移和可削减的综合需求响应模型；最后，以购能成本、碳-绿证联动交易成本和需求响应补偿成本总和最小化为目标建立优化调度模型，并通过设置不同的运行场景进行对比分析，验证本文所提模型的有效性，实现园区综合能源系统的低碳经济运行。

• 暂态稳定约束下新能源小时级优化调度多智能体方案

  王文倬1， 李文然2， 王智伟1， 王彬2， 苏彪1， 张启文1， 熊林云3

  本文针对含储能混合新能源发电系统，提出了小时级优化调度方案，其考虑了同步电机暂态稳定约束，并基于多智能体系统实现算法的智能求解。首先构造了一个小时级发电计划爬坡斜率动态边界，以降低实际调度方案与滚动调度计划之间的偏差，并在最小化可再生能源弃用率的同时最大化向电网售电功率；随后，建立了混合可再生能源系统优化调度模型，其目标函数为套利收益与发电成本之比，并考虑了同步电机暂态稳定裕度约束、储能系统运行约束、混合新能源发电系统功率备用约束；同时，针对本优化方案中各个主体建立了相应多智能体系统，并基于递归神经网络与发电单元聚类原理提高新能源发电预测精度，最终实现对优化问题的智能求解。通过不同季节与负荷下的数值仿真算例验证了本文所提方法的有效性和优越性。

• 计及低碳需求响应的源网荷储协同优化调度

  刘科1， 杨兴森1， 杨淼2， 沈皓凝2， 丁涛2， 袁森3， 赵中华1， 张利孟1

  随着新型电力系统建设的持续推进，源网荷储协同发展势在必行。但在“双碳”背景下，现有基于多主体协同的源网荷储优化调度策略对碳排放等因素考虑不足，难以支持新型电力系统的低碳化发展。本文率先引入动态碳排放因子概念，构建利益与低碳目标双重驱动的需求响应机制。在此基础上，建立低碳需求响应模型，实现经济成本控制与低碳排放目标的平衡。进而基于碳排放流理论，构建考虑碳流约束的源网荷储协同日前经济调度模型。然而，碳流约束会引入非线性和非凸性，本文采用分解法对其进行处理，建立低碳调度和碳流计算两个子问题交替迭代进行求解。最终算例结果表明，所提调度模型和方法可以有效兼顾源网荷储各环节的低碳性和经济性。

• 考虑气象因素的BiLSTM-MTL-Attention风-光-荷场景生成方法

  易德荣1， 姚一鸣1， 梁纪峰2， 胡博1， 侯凯文1， 李春燕1

  随着“双碳”目标的推进，我国可再生能源发电以及灵活性负荷快速增长，给电力系统带来更多不确定性。如何生成准确的风-光-荷场景，以辅助电力系统决策，成为亟待解决的问题。然而，现阶段缺乏充分计及风-光-荷之间相关性的中长期场景生成方法。针对上述问题，本文将双向长短期记忆网络(BiLSTM)、多任务学习(MTL)和注意力(Attention)机制相结合，提出了基于BiLSTM-MTL-Attention的风-光-荷中长期场景生成方法，将气象特征向量以及风-光-荷历史数据作为输入特征，通过数据驱动的方法挖掘输入特征之间的相关性，提取共性特征，同时保留差异性，从而提高模型的泛化能力，改善场景生成的精度。算例分析表明，本文提出的场景生成方法能大幅提高场景生成的精度，可以为电力系统中长期规划提供有效的理论和方法借鉴。

• 考虑源荷不确定性的源网荷协同规划模型

  孙悦1， 罗金嵩1， 李琛1， 黄威2， 向垚2， 魏扬1， 徐晶1， 邵常政2

  为了维持电力平衡和促进可再生能源的消纳，需求响应被广泛认为是一种有价值的灵活性资源。因此，本文提出考虑源荷不确定性的优化配置模型。首先，提出一种新型的K-medoids算法获取典型的电源和负荷场景。然后，结合需求响应可调度性，构建考虑源荷双侧不确定性的需求响应与源网协同规划模型。最后，提出Benders分解算法，采用双层结构实现模型的求解。通过对改进的IEEE 6节点和IEEE 118节点系统的实例分析，证明了本文所提协同模型在降低系统运行风险时能减少电网投资成本。

• 基于时-空二维幂级数嵌入的供热网络半解析建模仿真研究

  刘银桥1， 赵浩然1,2， 李筱濛3， 田航1,4， 黄晓莉5， 王梦雪1， 吴增宾2

  供热网络是综合能源系统的关键构成部分，其建模与仿真需将实际结构与物理特性抽象为等效数学模型并高效求解，从而模拟真实系统的运行过程并评估其性能表现。针对传统时域离散化方法在误差控制与计算效率间的固有矛盾，本文以质调节供热网络为对象，创新性地提出了一种结合时-空二维幂级数嵌入、适用于在线仿真的半解析建模仿真方法，旨在满足运行分析对于计算精确度和复杂度的双重要求。算例分析结果显示，所提出的半解析方法能够显著降低分析复杂度，与常规差分方法相比，展现出显著的精度与效率优势。在相近的计算成本下，半解析方法的仿真误差为差分方法仿真误差的0.55%（单管道场景）或0.004 2%（网络场景）。

• 基于EMVMD-GPSAO的短期风电功率网络预测模型

  陈万志1， 杜超1， 王天元2

  针对风电时间序列数据的非线性、非平稳特征而导致的短期风电功率预测精度低问题，本文提出一种基于多频解构特征优选方法与改进的雪消融优化器(EMVMD-GPSAO)的短期风电功率网络预测模型。首先，采用多频解构特征优选方法(EMVMD)从原始风电功率及气象数据中分解、筛选得到关键模态特征，提升训练数据质量；其次，构建融合双向时间卷积网络(BiTCN)和双向门控循环单元(BiGRU)的网络模型，采用改进的雪消融优化器(GPSAO)优化模型超参数，并通过多头注意力机制(MHA)实现时序特征的自适应加权；最后，对模型输出的预测序列进行反归一化处理，获得预测结果。场景数据集实验结果表明，所提模型的MAE降低超过58.02%，MAPE降低超过4.52%，RMSE降低超过46.59%，跨数据集R2维持在0.99以上。四种评价指标均优于对比模型，具有更高的预测精度与泛化能力。

• 考虑机组退化的海上风电制氢集群自适应功率分配策略

  雷金勇1， 李清晖2， 于丰源1， 李闯1， 区定容1， 唐渊1， 戴鹏1， 王泽嵩1， 张笑炎1， 李佳蓉2， 刘锋2

  海上风电离网制氢是一种经济有效的利用海上风能的方式，在海上风电离网制氢项目中，往往需要多台碱性电制氢机组形成集群消纳风机功率，功率分配策略能很大程度地影响系统能量效率与系统整体寿命。本文提出了一种考虑机组退化的海上风电制氢集群自适应功率分配策略，该分配策略通过灵活安排机组启停拓宽了电制氢集群功率运行范围；通过实现各机组的等边际产出实现系统能量效率的最优；通过以启停次数为权重的优先队列法决定启停机组，达到电制氢集群中各机组退化程度的一致性，提高系统整体寿命。本文所搭建的含5台1 000 Nm3/h碱性电制氢机组的风电离网制氢仿真算例表明，本文所提出的自适应功率分配策略相比功率的平均分配与逐级分配能分别带来总产氢量2.1%与4.2%的提升，此外集群中各机组的启停次数相同，有效降低了传统功率策略中功率频繁波动带来的退化程度不一致性。

• 用于海上风电柔直并网系统的三种直流耗能装置的仿真与对比研究

  张照辉1， 谢志远2， 付慧3， 杨景刚1， 徐阳1， 郭俊2， 李洪涛1

  在海上风电柔性直流并网系统中，交流电网故障后产生的盈余功率会导致直流电缆出现过电压。为防止直流过电压的产生，一般在受端换流站侧配置直流耗能装置消耗盈余功率，以平衡系统送受端功率。本文介绍了开关阀段串联集中式耗能电阻、分布式耗能电阻和子模块串联集中式耗能电阻三种直流耗能装置的拓扑结构与工作原理，并基于如东海上风电柔性直流输电工程的实际参数，在PSCAD/EMTDC中搭建系统模型，对三种直流耗能方案进行仿真对比研究。分别实现上述三种直流耗能装置的工作过程，比较其工作特性与故障穿越效果，分析其优缺点。研究结果表明，分布式耗能电阻方案控制效果最好但投入成本最高；开关阀段串联集中式耗能电阻控制效果最差且投入成本最低；子模块串联集中式耗能电阻方案各项指标介于两者之间。本研究可为海上风电柔性直流并网系统中直流耗能装置的选型提供参考依据。

• 基于ACGAN和多参数规划的分布式光伏容量域刻画方法

  缪月森1， 王强钢2， 李云1， 沈倩倩1， 肖雷鸣1， 唐云金1， 廖建权3

  分布式光伏高比例并网给配电网运行带来了不确定性风险，对配电网分布式光伏可接入容量进行合理评估成为重要的研究内容。为此，本文首先提出一种基于改进生成对抗网络的源荷联合出力场景生成方法，基于改进生成对抗网络模型生成大量场景后，通过k-medoids聚类算法对生成场景进行削减；然后考虑配电网中的灵活性资源，建立柔性配电网最优潮流模型并进行线性化；最后，提出了基于多参数规划的分布式光伏容量域求解方法，对不同节点分布式光伏可接入容量范围进行刻画。以改进的PG&E 69节点配电网系统为例进行验证，研究结果表明所提方法可有效刻画考虑灵活性资源的柔性配电网分布式光伏容量域。