中国电力

2023, 56(3): 0-0.

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海上油气微能系统的低碳优化运行研究

李茜, 黄海涛, 晏小彬, 廖长江, 彭欣, 张安安

2023, 56(3): 13-22. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202209070

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目前海上油气平台的无人化、低碳化已然成为一种发展趋势。为了满足无人化油气平台的低碳运行，本文构建了一种考虑新能源接入的海上油气微能系统，实现了海上油气平台的低碳运行。首先，考虑应对新能源的不确定性，建立了一种含浮式海水制气-伴生气储库低碳运行模块的混合储能系统，构建了含新能源接入及混合储能系统的海上油气微能系统；其次，考虑系统能量物质流动情况，建立系统的异质流耦合模型，分析了系统各单元的耦合关系，并基于此考虑源、荷不确定性，构建了系统模糊随机经济优化调度模型，实现系统的协调优化；最后，通过算例仿真验证了本文所提模型和方法的可行性与有效性。

直膨式太阳能PVT热泵热水系统运行性能仿真与分析

刘文杰, 彭慈华, 姚剑, 贾腾, 代彦军

2023, 56(3): 23-29. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202209105

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直膨式太阳能光伏光热（photovoltaic-thermal，PVT）热泵是一种综合利用太阳能资源的新型高效技术。为探究不同环境条件以及系统配置方式对直膨式太阳能PVT热泵热水系统运行性能的影响，基于能量平衡原理在Matlab平台上建立了系统的仿真模型，基于临港地区的环境数据，分析了各季节典型日下不同配置系统的热水供应性能以及发电增益的全年波动情况。结果表明，随压缩机理论输气量的减小，热水系统的性能系数（coefficient of performance，COP）有所提高，但所需的加热时间增加，系统的全年发电增益随理论输气量的减小而减小。

新能源-PEM电解制氢全寿命经济性评估

袁铁江, 张红, 杨洋, 王正一

2023, 56(3): 30-35,46. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202104040

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一次性投资成本、运行成本高且随机功率输入对其制氢效率与耐久性负面影响制约质子交换膜电解槽规模化应用。首先，考虑质子交换膜（proton exchange membrane，PEM）电解制氢系统长时运行效率衰减及其输入功率波动对电解槽耐久性的影响，建立新能源-PEM电解槽全寿命周期成本模型；然后考虑售氢收入与等效环境收入等，建立其全寿命周期收入模型，进而建立全寿命周期经济评估模型；最后结合某区域实际数据，通过算例仿真，验证所提模型与方法的有效性及PEM电解槽制氢系统的经济可行性，为PEM电解制氢技术的规模化应用提供理论依据。

基于深度强化学习的海上风电集群自进化功率平滑控制方法

宋伟业, 刘灵玥, 阎洁, 王航宇, 何书凯, 韩爽, 王明辉, 刘永前

2023, 56(3): 36-46. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202206099

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海上风电集群的风速时空相关性强，加剧了整体有功输出的波动幅度，大规模并网对电力系统的影响更为突出，海上风电集群有功输出平滑控制是解决上述问题的关键手段。传统方法的优化效率低、难以支撑高频率控制，且对预测误差、执行偏差灵敏度过高。因此，提出了“策略离线训练、在线快速寻优、控制效果自进化”的控制架构，建立了深度强化学习的海上风电集群有功输出平滑控制模型。首先，提出了面向集群功率平滑控制的短期收益函数，基于马尔科夫决策过程模型求解最优指令；其次，提出了面向功率策略校准的长期收益Policy函数，根据历史反馈数据有效矫正控制偏差；最后，建立了智能体状态、控制收益和控制决策之间映射的深度神经网络模型，实现基于深度确定性策略梯度算法的智能体训练与求解。算例结果表明：在平均风速为7.5m/s的给定风况下，所提方法能够降低功率波动幅度达20%，同时将发电量损失控制在5%以内。

直膨式太阳能热泵供暖系统实验及性能分析

马光柏, 杨朝晖, 苏士强, 代彦军

2023, 56(3): 47-54,63. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202210104

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围绕建筑供暖需求，本文构建了太阳能集热/蒸发器和翅片蒸发器并联的直膨式太阳能热泵（direct expansion solar assisted heat pump，DX-SAHP）供暖系统，分析了系统热力循环过程，搭建了系统的工程应用实验平台，实验结果分析表明，DX-SAHP供暖系统在不同运行工况下可获得较高的性能，性能系数（coefficient of performance，COP）最高可达到6.88，压缩机频率、太阳辐照度和环境温度对系统的制热量和COP均有影响；压缩机定频运行时，太阳能集热/蒸发器运行的COP比翅片蒸发器大约高30%，变频运行时大约高45%，变频运行具有更优的性能。

微地形区OPGW地线不均匀覆冰计算模型改进方法

朱永灿, 舒新, 田毅, 谢松林, 张烨, 刘宇鹏

2023, 56(3): 55-63. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202210098

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目前对均匀覆冰下架空线等值覆冰厚度计算模型的研究较多，但缺少对大截面、大单位长度重量的地线复合光缆（optical pilot ground wire，OPGW）地线覆冰的研究，特别是在微地形下等值冰厚计算模型的适用性。选取大档距大高差工况，通过有限元软件建立3种典型地形（山坡、山顶、垭口）下的3塔两档OPGW地线模型，结合考虑绝缘子串偏斜角的等值冰厚模型，对传统输电线路等值覆冰厚度模型进行误差分析，结果发现等值冰厚较小时大档薄覆冰情况下的传统冰厚计算误差较大。但随着平均等值冰厚增大，冰厚计算误差显著减小。利用以上分析结果和平均等值冰厚与绝缘子串轴向拉力与倾角的函数关系，提出一种冰厚误差优化计算方法，改进后的冰厚相对误差能控制在10%以内。

基于故障邻接状态的配电网多故障抢修与优化策略

于艾清, 丁丽青, 王育飞, 李豪

2023, 56(3): 64-76. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202103145

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基于故障与配网的拓扑关系和抢修与恢复的动态交替特性，建立了基于故障邻接状态的配电网多故障抢修与优化模型，快速制定抢修策略。在故障抢修阶段，基于供电类型建立负荷节点带电状态矩阵，提取故障邻接负荷的带电状态建立故障邻接负荷带电状态矩阵，对其进行拓展得到故障邻接状态，并对故障进行分类。通过抢修与故障邻接状态的交替更新确定每阶段最优抢修任务。在重构计算中，建立自适应环压有序环矩阵作为算法的解空间，引入余弦递减函数和莱维飞行对量子粒子群算法进行改进，建立莱维系数量子粒子群算法进行求解。用PG&E69节点系统进行仿真，验证所提方法的可行性和所提算法的有效性。

基于改进PointNet++的输电杆塔点云语义分割模型

黄郑, 顾徐, 王红星, 张星炜, 张欣

2023, 56(3): 77-85. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202206087

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针对现有输电线路点云提取精度不高、无法满足无人机自主精细化巡检需求的问题，提出一种改进的PointNet++的输电杆塔点云语义分割方法，以实现对导线、地线、引流线、绝缘子和杆塔塔身的点云分割。首先，对经典PointNet++模型参数进行调整，使模型在特征提取数量、感受野方面更适用于输电杆塔点云数据；然后，采用核心点卷积作为点云特征提取算法，进一步提升模型对点云特征的提取能力；最后，针对点云数据中存在的数据不平衡问题，采用focal loss作为损失函数，使占比较少的类别得到充分训练。为验证所提方法有效性，在2284基输电杆塔组成的点云数据集上进行了实验，实验结果表明：改进后的算法平均F₁值达到97.26%，较经典PointNet++提高了3.95个百分点。

励磁方式差异对RAM发电机过流保护整定的影响

李润培, 桂林, 吴龙, 谢小荣, 王祥珩

2023, 56(3): 86-93. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202211023

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中广核下属电站控制棒驱动机构电源系统（rotating asynchronous machine，RAM）包含上电、中船和热蒙3种机型，除上电机型为自并励励磁方式外，其他2种机型均为相复励励磁方式。但各电站在整定不同励磁方式RAM发电机的过流保护时，没有考虑励磁方式差异对过流保护定值及延时整定的影响，存在过流保护拒动以及与其他异常工况保护失配的隐患（误动作）。建立了不同励磁方式RAM发电机的PSACD模型，通过理论分析和仿真说明了励磁方式差异对RAM发电机机端短路电流衰减过程的影响，并通过动模实验验证了仿真分析的正确性。基于理论分析和仿真结果，对不同励磁方式下RAM发电机过流保护的定值及延时进行合理整定，并在中广核下属电站得到实际应用。

主动配电网无功补偿和OLTC鲁棒多目标优化配置

田宇, 黄婧, 谢枭, 王若昕, 沈丹青, 何丽娜, 杨凯帆, 陈汝科

2023, 56(3): 94-99. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202206133

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为应对主动配电网潮流波动，提升主动配电网运行经济性和安全性，以投资成本、网损、电压偏移最少为目标，建立了投资层与多时段模拟运行层一体化的多目标优化配置模型。同时，为进一步决获取符合实际需求的最优配置方案，提出动态加权的多目标求解方法，得到最优解集。通过仿真算例验证了所提方法的有效性。

考虑特征耦合的Bi-LSTM变压器故障诊断方法

李刚, 孟坤, 贺帅, 刘云鹏, 杨宁

2023, 56(3): 100-108,117. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202209055

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电力变压器是保障电力系统安全稳定运行的关键设备之一，而现有故障诊断方法未能充分挖掘设备内部的特征作用关系，对运行状态变化的敏感性较低，在故障诊断准确性和可靠性提升上具有一定的限制。针对上述问题，提出一种考虑特征耦合的双向长短期记忆网络变压器故障诊断方法。首先，根据变压器运行机理确定初始特征状态转移序列；然后，在此基础上构建考虑复杂依赖关系的深度神经网络故障诊断模型，挖掘特征之间的耦合关系，并进行精细化状态评估；最后，通过算例仿真实验验证先验特征序列对故障诊断模型的支撑作用。所提方法提升了故障诊断效果，为电力设备智能化、精细化的运维需求提供了可参考的方案。

三相非正弦配电网的多重矢量功率理论及无功电流补偿策略

孙佳安, 李琳

2023, 56(3): 109-117. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202301017

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随着配电网源网荷储的复杂性提升使电压不平衡和畸变更加严重，现有三相功率理论不能满足平衡条件并导致无功补偿效果不佳。为此，提出了三相非正弦配电网的多重矢量功率理论和无功补偿策略。利用对电压和电流的频域分解结果建立基向量并形成电压和电流矢量，并定义两矢量的几何积为多重矢量功率，并证明该理论满足功率平衡。根据多重矢量功率理论提出了以单位基波功率因数和理想谐波消除为补偿目标的2种改进补偿策略。在不同非理想电压工况下对比了不同功率理论下的7种无功分量检测算法，并选择结果较好的5种算法进行无功补偿仿真分析和实验验证。结果表明，改进单位基波功率因数法可实现流入系统的视在功率最低，从而实现传输损耗最低；改进完美谐波消除法对无功、谐波和不平衡分量的综合补偿效果最好。

基于单频通信的低压电力线通信系统设计与实现

张培玲, 赵可可

2023, 56(3): 118-127,136. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202207044

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为了提高低压电力线通信的可靠性，提出了一个将单频通信和低压电力线通信相融合的低压电力线载波单频通信系统。该系统在基于Q/GDW 11612—2016标准的物理层基础上，只需对数据链路层进行修改从而缩短了信号的传播时间。同时，提出一种基于分数型锁相环的间隔式时钟同步算法，避免了时钟的过度调节，实现了系统中单频通信时钟同步的高精度调整。仿真及实际测量结果表明：所提出的时钟同步算法具有很高的时钟精度；由于低压电力线载波单频通信系统融合了两者互补的优势，相比于电力线通信，该系统具有更高的通信可靠性。验证了低压电力线载波单频通信系统是实际可行可靠的。

长距离电力线载波通信数字前端技术

高鸿坚, 谢宏伟, 陆旭, 刘瑶, 张力军, 曹阳

2023, 56(3): 128-136. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202104048

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电力线载波通信（PLC）信道不是专门为通信而设计的，因此在PLC信道中通常存在较大的噪声和干扰。通过配置模拟前端（analog front end，AFE）参数可以滤除不同频率的信道噪声和干扰，但这会增加电路设计难度和硬件成本。基于等效复数基带（equivalent complex baseband，ECB）和奈奎斯特加窗技术，提出了一种新的数字前端（digital front end，DFE）结构，接收端加窗技术不仅能够有效地抑制频带外窄带干扰，消除相邻频段PLC系统或无线系统的影响，而且能够降低模拟前端的复杂性，节约设计成本。仿真结果表明：通过奈奎斯特窗，有利于把带内窄带干扰能量集中在较少的子载波上，便于窄带干扰的检测和消除，提高系统的性能。通过现场测试，进一步验证了所提出的数字前端技术的有效性。

储能参与新能源消纳的优化控制策略

刘联涛, 刘飞, 吉平, 林伟芳, 张祥成, 田旭, 高菲

2023, 56(3): 137-143. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202110107

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在中国提升新能源消纳能力、助力碳达峰碳中和目标实现的背景下，提出了一种基于解耦的储能参与新能源消纳的优化控制方法。针对储能系统优化控制非线性模型求解难题，提出了基于解耦的线性简化方法，利用枚举优化和迭代潮流计算结合方法，建立了满足提升新能源消纳目标和电网安全运行约束的储能运行紧致约束条件。算例测试显示，基于解耦的线性简化模型与原有非线性模型保持一致，降低了高阶优化控制模型的求解难度，保障了储能提升新能源消纳的快速可靠决策，提升了新能源和储能综合运行效益。

考虑多模式融合的光储充电站储能系统优化运行策略

时珊珊, 魏新迟, 张宇, 王育飞, 方陈, 王皓靖

2023, 56(3): 144-153,161. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202210009

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针对储能系统单一运行模式难以满足光储充电站多类技术需求的问题，提出一种考虑多模式融合的光储充电站储能系统优化运行策略。首先，分析光储充电站储能系统典型运行模式，在此基础上进行储能系统多模式融合设计；其次，建立不同模式下光储充电站储能系统运行模型，进一步提出多模式融合的光储充电站储能系统优化运行策略；最后，基于上海某光储充电站24 h运行曲线，对所提策略进行仿真与实验分析。结果表明：所提策略可降低光储充电站并网负荷波动和储能系统能量平衡用电成本，提升光储充电站运行效益。

两部制电价政策执行方式对市场资源配置效率的影响

姚军, 吴永飞, 王亚莉, 何姣, 戴双凤

2023, 56(3): 154-161. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202103096

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近年来，中国通过增加用户选择权等方式，调整完善两部制电价政策执行方式。运用社会福利模型分析了2016年国家调整两部制电价执行方式对市场资源配置效率的影响，发现放宽两部制电价计费方式变更周期，尽管降低了停产、半停产企业的基本电价负担，但高效生产企业并未因此获利，整体上不利于促进企业优胜劣汰，减少了整个社会长期效用。双重差分法的实证结果表明，两部制电价政策变化导致了社会总福利下降，体现为负荷率下降了7%；同时，降低了用户间的公平性，体现为容量利用率下降了30.6%。研究认为，简单调整电价政策执行方式，并不利于电力资源优化配置，应对所有企业同时采用公平电价政策。

基于改进碳排放流理论的电力系统动态低碳调度方法

陈家兴, 王春玲, 刘春明

2023, 56(3): 162-172. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202208104

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目前，电力系统面临较大减排压力，随着智能电网发展，需求侧资源参与电力系统调度可进一步降低电力系统碳排放。提出了一种日前市场考虑需求响应的低碳动态两阶段优化调度方法。第一阶段，基于机组动态碳排放计量模型，计算发电侧的碳市场交易成本，建立电力系统低碳经济调度优化模型，求解初始调度方案。第二阶段，基于改进的电力系统碳排放流理论，计算用户侧实时碳排量和碳排放成本，考虑以碳价为信号的需求响应，建立低碳经济优化调度模型，优化负荷分布以进一步降低系统碳排放量，并求解获得最终调度方案。最后以改进的IEEE 14节点为例对系统碳排放量和总运行成本进行计算分析，结果表明：所提模型和方法可以降低系统碳排量，验证了其可行性和合理性。

考虑价格和激励/补偿耦合机制的微网容量多层内嵌优化

朱显辉, 胡旭, 师楠, 张尧, 钟敬文

2023, 56(3): 173-186. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202209052

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为充分挖掘供需侧双向交互平抑微网源荷差异的能力，根据价格型和激励补偿型响应的优劣势互补关系，提出了一种结合不同响应机制的源荷协同优化思路。首先，在内层荷端构建了需求侧响应上、下双层优化模型，上层根据净负荷曲线划分峰、平、谷时段，以微网各时段净负荷绝对值之和最小为目标优化分时电价，下层计及柔性负荷参与调度的积极性，以电舒适度和经济性构成满意度指标优化激励/补偿系数。然后，在外层搭建了综合考量经济性和可靠性的源端容量优化模型。最后，基于多层内嵌机理耦合源荷两端优化模型，构建了结合多目标粒子群算法（MOPSO）和粒子群-帝国竞争算法（PSO-ICA）的求解模型。仿真结果表明，得益于需求侧综合响应机制和求解模型结构的优越性，所提方法能够在满足用户需求的基础上提升微网的经济性和可靠性。

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