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2025年 第58卷 第3期    刊出日期：2025-03-28

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2025, 58(3):  0-0. 

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专稿

新型电力系统形态量化推演方法的总体框架与功能设计

李健, 张钧, 韩新阳, 靳晓凌

2025, 58(3):  1-7, 97.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202411029

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新型电力系统形态推演研究是超前研判中国能源电力发展的重要内容，对统筹布局源网荷储各要素具有重要指导意义。对新型电力系统形态的量化推演方法进行了研究，提出了该方法的总体框架，并设计了主要功能。首先，阐述新型电力系统形态的发展逻辑，提出新型电力系统形态的主要驱动力包括模式创新、技术创新和机制创新，并对其推动作用进行了分析。在此基础上，提出新型电力系统形态量化推演的计算流程，主要包括驱动力分析、形态分析、综合评价3个环节，实现形态推演和政策机制需求建议推演两大功能。其次，将新型电力系统形态推演分析分为电源、输电网、配电网、负荷、储能等要素的形态分析，并对各要素形态推演分析的功能进行了设计。最后，从绿色、安全、经济、民生4个维度，设计了新型电力系统形态的综合评价功能。研究成果能够指导新型电力系统形态分析相关模型工具设计开发，为新型电力系统发展量化推演研究提供坚实支撑。

高比例新能源接入电网的协调控制与优化运行

互联新能源电力系统区内AGC机组分布式协同控制策略

张磊, 马晓伟, 王满亮, 陈力, 高丙团

2025, 58(3):  8-19.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405101

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区域电网中具备自动发电控制（automatic generation control，AGC）功能的新能源场站数量多并且不同调频机组的响应特性差异明显，加重了集中控制器的计算负担，影响区域电网频率控制效果。针对上述挑战，提出了一种基于机组动态模型和分布式一致性的互联电力系统区域内AGC机组协同控制策略，区域间根据联络线功率频率偏差进行跨区功率互济。首先，建立不同类型调频机组的调频响应功率模型。在此基础上，考虑调频控制的经济性，以有功出力变化量的二次成本函数最小为目标，兼顾各调频机组出力约束和功率平衡约束，构建功率动态分配优化模型，并证明通过合理的系数设定即可满足调频经济性最优，无须求解该优化问题。然后，提出了基于分布式一致性算法的AGC调频控制策略，实现区域内各参与机组AGC指令的整定。最后，以三区域互联电力系统为例进行仿真验证，结果表明：所提控制策略可以有效提高调频性能，降低机组的调频成本。

基于有源和无源阻尼协同控制的光伏直流升压汇集系统谐振抑制

潘鹏程, 韩文舜, 郭雪丽

2025, 58(3):  20-30.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202402044

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光伏直流升压汇集系统中，DC/DC换流器内部LC电路与开关电路因阻抗匹配而产生谐振问题，从而导致系统稳定性变差甚至崩溃。针对换流器因阻抗匹配产生的谐振问题，提出了有源和无源阻尼协同控制以消除谐振的方法。首先，建立了在不同工况下的换流器运行小信号阻抗模型。其次，利用阻抗比判据对比分析系统稳定性差异，并讨论了不同虚拟电阻对系统稳定性的影响。最后，通过将产生谐振峰值处的角频率点与其相邻正常角频率点的等效阻抗幅值之比限定为[0.95, 1.15]，将阻尼电阻值在最大功率点跟踪（maximum power point tracking，MPPT）控制下换流器的闭环输出阻抗幅值提高了约1.5倍。研究结果表明，相比仅采用有源或无源阻尼法，所提协同控制策略使得产生谐振处的幅值由–15 dB增加到40.5 dB，提高约4倍，且系统具有较大的幅值和相角裕度，可有效提高系统的稳定性。

计及频率适应和快速稳定特性的多端直流电网改进协调控制策略

吴云锐, 张建坡, 田新成, 应恺锋, 陈忠

2025, 58(3):  31-42.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202406059

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多端柔性直流输电（voltage source converter multi-terminal DC，VSC-MTDC）技术在大规模、大范围多种类型可再生能源并网与外送方面具有广泛应用前景。针对柔性直流电网不平衡功率大扰动下交直流耦合对直流电压及交流系统频率影响问题，首先，提出基于直流电压下垂控制的改进协调控制策略，消除扰动前后直流电网电压偏离额定运行点问题；然后，通过引入自适应下垂系数，提高直流电网电压稳态恢复速率以及一定的控制可靠性。其次，对改进协调控制频率适应能力提升进行分析研究，以实现换流站参与交流系统频率调控，弥补交流侧调频能力缺失。最后，基于PSCAD/EMTDC搭建新能源经四端直流电网外送仿真模型，验证了所提改进协调控制策略及其对交流电网频率调控的可行性和有效性。

基于数学形态学的电力系统灵活调节能力充裕度分析

章枫, 樊恒建, 邓晖, 房乐, 周子青, 李知艺

2025, 58(3):  43-54.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202403040

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随着新能源在电力系统中的占比升高，电力系统的灵活调节需求也随之增加。系统中的灵活性资源能否满足调节需求成为新型电力系统建设过程中亟待解决的问题。基于形态学分解理论，建立了考虑储能特性的电力系统灵活调节能力充裕度分析模型；使用2种不同的运算子进行形态学分解，从电力系统净负荷曲线中分解得到了系统灵活调节能力充裕度分解结果；然后针对不同的灵活性调节需求，计算了不同装机容量灵活性资源系统的灵活调节能力充裕度；基于某省电力系统实际运行数据，验证了所提方法的有效性，计算了满足全部系统灵活调节能力充裕度的最小储能装机容量。

多能互补发电系统电/热储能容量双层优化配置方法

李湃, 卢慧, 李驰, 杜洪博

2025, 58(3):  55-64.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202403093

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多能互补发电系统能够充分发挥风光热储等资源的互补优势，提高能源利用效率，对构建低碳新型电力系统具有重要意义。协调配置多能互补发电系统中电/热储能容量有助于降低系统投资成本，提升新能源利用率和供电支撑能力。针对含风电/光伏/光热/储能的多能互补发电系统开展研究，建立了多能互补发电系统电/热储能容量双层协调优化模型。上层模型以系统年净收益最大为优化目标，优化电/热储能的容量；下层优化模型以系统供电缺额最小为目标，考虑系统可靠供电能力、风电/光伏/光热/储能运行、新能源利用率等约束，优化系统的发电运行状态。为求解双层协调优化模型，提出了模型非线性约束的线性化方法，以及基于值函数和分支定界相结合的启发式算法，能够实现模型的高效快速求解。基于典型的多能互补发电系统算例开展仿真测试，结果验证了所提双层优化配置模型及算法的有效性。

基于元启发式算法的新能源电力系统振荡稳定性最差工况搜索方法

汪林光, 李旭涛, 任勇, 谢小荣

2025, 58(3):  65-72.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202404131

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随着新能源的广泛接入，由电力电子设备与电网间相互作用引发的振荡问题日益凸显。在电力系统运行规划过程中，需要对恶劣工况下系统振荡风险展开评估。因而如何找到最恶劣工况，成为亟待解决的关键问题。提出了一种基于元启发式算法的新能源电力系统振荡稳定性最差工况搜索方法。根据所研究的系统选择工况变量，采用对数导数法构建振荡稳定性分析函数，选择元启发式算法并辨识系统振荡最差工况，最后，根据系统振荡最差工况分析系统振荡风险。将该方法应用于某实际大规模风电接入系统，计算得到该系统的振荡最差工况并评估了系统振荡风险。

柔性直流输电系统多端异构通用化阻抗建模与分析

周国梁, 高丽萍, 梁言桥, 李文津, 王鑫

2025, 58(3):  73-85.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405012

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新能源、基于模块化多电平换流器的多端柔性直流（modular multilevel converter-based multi-terminal high voltage direct current，MMC-MTDC）以及交流电网之间宽频振荡风险凸出，严重制约MMC-MTDC安全稳定运行和新能源高效消纳。MMC-MTDC各换流站呈现定交流电压、定直流电压、定功率等异构化控制方式，多端换流站之间又存在强非线性耦合，给系统振荡建模与分析带来挑战。为此，首先提出计及正负序控制的MMC-MTDC控制系统模块化建模方法。然后，针对复杂交直流网架结构，建立计及多端非线性耦合的MMC-MTDC不同断面通用化阻抗模型。最后，以三端MMC-MTDC环网为例，仿真验证通用化阻抗建模的准确性和有效性，并分析多端互联系统及正负序控制对阻抗特性的耦合影响，为新能源基地经MMC-MTDC互联系统振荡分析提供基础。

新型电网

计及电动汽车和温控负荷集群的负荷控制用户组合优化方法

李思维, 许中平, 于龙, 杜立石, 岳靓, 张喜润, 王小明

2025, 58(3):  86-97.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202402070

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随着新型电力系统建设不断深入，电力系统面临峰谷差大、波动性强的问题，利用用户侧资源参与负荷控制是解决该问题的重要举措之一。提出一种计及电动汽车和温控负荷集群的负荷控制用户组合优化方法。首先，采用分级控制的方式聚合各单体电动汽车与温控负荷集群，并根据其参与负荷控制类型的意愿分为错峰和避峰2类，分别建立错峰和避峰用户负荷调节量模型。其次，针对避峰用户参与负荷控制后出现的负荷反弹现象，构建三阶段反弹负荷模型；在此基础上考虑用户参与负荷控制的影响程度，建立负荷控制影响函数。最后，以负荷控制影响最小、电网损失最小以及负荷波动最小为多目标，优化参与错峰和避峰的用户构成以及用户负荷调节量，在满足负荷控制调控需求的同时，有效抑制参与控制后负荷反弹造成的新负荷高峰，实现分散式负荷资源与电网的良好供需互动。

基于短路容量量化评估的断面极限功率解析计算方法

刘瑶, 李子恒, 郑子萱, 宋东徽, 李小腾, 张丁, 任杰, 谢琦

2025, 58(3):  98-107.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202402004

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直流送端电网中，系统短路容量主要由常规机组提供，当常规机组开机方式变化导致短路容量变化时，将对系统安全稳定特性造成重要影响。现有断面极限功率计算方法在校验系统安全稳定性时，往往忽略短路容量这一关键变量，因而无法准确表征常规机组开机方式对断面极限功率的影响，计算结果准确性难以保证。鉴于此，提出一种基于短路容量量化评估的断面极限功率解析计算方法。首先，构造计及短路容量的系统安全稳定约束条件；然后，提出常规机组对系统短路容量的贡献指标，并基于该指标和安全稳定分析结果，提出一种断面极限功率解析计算方法；最后，以中国西北某电网为例进行分析，验证了所提方法的有效性以及准确性。

基于磁路耦合的Sen变压器差动保护方案

郑涛, 于佳旭, 眭程曦, 申由, 薛玉石, 武剑

2025, 58(3):  108-118.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202311125

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Sen变压器作为一种潮流调控装置，通过档位调节改变其接入线路两端的电压、电流的幅值与相位以实现潮流调控作用。然而由于其复杂紧凑的接线形式与内部结构，Sen变压器相较于普通电力变压器而言，故障特征更为复杂，为其本体保护配置带来了困难。为解决这一问题，在分析其拓扑结构的基础上，基于基尔霍夫电流定律、电磁感应定律等物理原理，建立了Sen变压器的差动保护方案。该方案于Sen变压器的输入端、输出端以及励磁单元绕组的末端安装电流互感器TA，通过对Sen变压器配置电平衡差动保护与磁平衡差动保护，可反映Sen变压器各绕组的匝间故障与匝地故障，以及绕组之间引线的短路故障，有效解决Sen变压器本体保护配置困难的问题。利用PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提方案的正确性，为后续 Sen变压器的深入研究和工程应用提供理论支撑。

图数据库与图计算在电力系统调度运行应用综述

张沛, 杨马婧, 张放, 谢桦, 刘广一, 李文云, 路学刚, 王珍意, 翟苏巍

2025, 58(3):  119-131.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202404121

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随着新能源的广泛接入和大电网的互联，电力系统运行方式发生变革，数据量激增，对信息处理的时效性要求更高，系统关联性也更为复杂。为满足新型电力系统大规模、瞬时性、关联复杂等特征，实现高效的数据分析与计算，需要探索更先进的技术手段。对图数据库和图计算在电力系统中的应用进行了深入调研和综述。首先介绍图数据库和图计算的基本概念及其发展历程，然后系统梳理这些技术在电力系统中的具体应用案例，并进行分类概括。调研发现，图数据库和图计算在电力系统中的应用已初见成效，能够有效处理大规模、复杂关联的数据，提升电力系统数据分析与计算的效率和准确性，且在电力系统中应用前景广阔。随着技术的不断发展和完善，图数据库和图计算将在电力系统的智能化、自动化和高效化运行中发挥更加重要的作用。

频率偏差与电压刚度约束下多馈入直流优化调度方法

沈舒仪, 王国腾, 但扬清, 孙飞飞, 黄莹, 徐政

2025, 58(3):  132-141.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202311097

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基于电网换相换流器（line commutation converter，LCC）的特高压直流输电系统（ultra-high voltage direct current，UHVDC）是远距离大容量输电的主要技术手段。为尽可能避免系统稳定裕度不足带来的直流降功率事件，提出一种频率偏差与电压刚度约束下的多直流馈入受端电网优化调度方法。首先，基于一次调频模型，推导出频率稳定性对系统中最大直流输送功率的约束条件；其次，提出评价多直流同时换相失败恢复特性的电压刚度指标，并基于该指标建立多直流馈入受端电网的电压稳定约束；然后，综合考虑频率和电压稳定约束以及多种运行约束的情况下，建立多直流馈入受端电网优化调度模型；最后，在一个改进的IEEE 39节点系统中进行测试。结果表明，所提方法能够通过改变开机方式和直流功率，保证系统频率和电压稳定性满足要求，避免强直弱交带来的安全稳定风险。

调控领域人工智能应用的高复用性验证平台

高志远, 庄卫金, 李峰, 于芳, 张鸿, 王艳, 夏旻

2025, 58(3):  142-150.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202407038

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近年来，电网调控领域智能化发展趋势明显，但由于人工智能（artificial intelligence，AI）技术本身的黑盒性质，正确性和可靠性验证问题日渐重要，能够支持各种不同人工智能模型验证的复用性支持平台尤为重要。通过对验证需求和问题的分析，提出一种包含基础设施、平台服务和应用服务的3层验证平台架构，分析了该架构下AI模型验证的运行模式，开展了案例和样本复用、容器化和镜像、多框架和算法集成等关键技术研究，并进行了开发和实施。该平台实现了算力和数据资源的统一管理和复用、兼容支持多种不同AI框架和算法库、验证场景的动态生成等，为后续调控领域人工智能技术推广应用奠定了基础。

面向低压配电台区拓扑结构采集的馈线终端优化配置方法

许光, 匡军, 宋红艳, 张泽虎, 臧祥宇, 张念上, 张玉敏

2025, 58(3):  151-161.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202409048

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为解决现有低压配电台区采集终端过度、低效配置造成的台区智能化改造成本过高问题，提出一种面向低压配电台区拓扑结构采集的馈线终端（line terminal unit，LTU）优化配置方法。首先，为有效区分分支点、箱变、分支箱和各个进、出线开关，基于配电网零注入节点概念，构建低压配电台区零注入节点补充规则；其次，结合拓扑可观判据，以孤立点为搜索起始点位置，提出低压配电台区可观测树搜索法；然后，针对低压配电台区补充零注入节点导致低压配电台区采集终端配置不合理的问题，提出面向低压配电台区拓扑结构采集的LTU优化配置方法；最后，以山东某地低压配电台区验证了该方法的有效性。

基于VAE-WSVM的二次采样回路测试校核评估

尹相国, 刘慧娟, 张冠育, 毛玉荣, 龚世玉

2025, 58(3):  162-167.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405011

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分析二次系统采样回路中存在的隐患，针对现有方法难以获取大数据量的缺陷，基于历史测量数据，采用变分自编码器实现数据增殖，接着基于增殖后的数据集训练支持向量机模型，利用灰狼优化算法改进模型重要参数，并对二次系统采样回路误差范围进行分类校核。实验结果表明：所提方法训练的分类模型评估效果良好。

基于数据驱动时空网络的城市中长期电力负荷预测

孙庆超, 李嘉靓, 江万里, 王若愚, 李植鹏, 胡亚荣, 朱健斌

2025, 58(3):  168-174.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202406064

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为了保障城市电网规划质量和做好电力电量平衡，准确的中长期电力负荷预测变得尤为重要。针对现有方法在利用城市区域间空间关联性方面的不足，提出了一种基于动态时间规整（dynamic time warping，DTW）和时空注意力图卷积（spatio-temporal attention graph convolution，ASTGCN）的预测方法。首先，通过深入分析目标城市各区域间的相关性，建立了耦合关系；其次，利用DTW算法构建邻接矩阵，捕捉城市各区域间的时空相关性；然后，应用ASTGCN模型预测各区域的负荷，以捕捉负荷的时空特征；最后，通过合并各区域的预测结果，得到整体的城市预测负荷。实验结果表明：所提方法能够更全面地捕捉城市中的时空关系，显著提高中长期负荷预测精度。

新能源与储能

基于数据驱动的高比例新能源配电网规划模型

王杰, 郑飞, 张鹏城, 陈露东, 高华, 蒙镜蓉

2025, 58(3):  175-182.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405121

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为应对电网形式的转变，促进分布式资源就近消纳，基于数据驱动提出了高比例新能源配电网3层规划模型。决策层采用改进的K-means算法确定负荷中心和分布式电源中心，基于源荷平衡关系划分配电网网格。规划层以综合投资成本最低为目标，对网格内分布式电源和网架结构的修建提出配置方案。运行层模型以综合运行成本最低为目标，促进网格内资源良好互动、网格间资源互济。3层规划模型结合配电网的规划和运行，充分挖掘电源、负荷等多源信息，实现配电网资源上多元联动、空间上网格互动，并通过改进的粒子群算法验证了所提策略的有效性。

基于改进生成对抗网络的风光气象资源联合场景生成方法

姜通海, 王峰, 刘子琪, 单帅杰

2025, 58(3):  183-192.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202410048

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随着可再生能源的大规模发展，风光气象资源的波动性和不确定性给电力系统安全稳定运行带来极大的影响。为支持电力系统规划与决策，克服新能源功率预测过程中气象资源的不确定性，提出了一种基于深度卷积生成对抗网络（deep convolutional generative adversarial networks，DCGAN）的风光气象资源联合场景生成方法。首先，根据风电、光伏场站的空间分布规律，将新能源场站空间分布与气象要素相关联；其次，利用DCGAN技术对风速-辐照度气象要素进行长时间序列场景模拟，实现区域范围的风光资源联合场景生成；然后，借助K-medoids方法消减冗余场景，保留聚类中心处的典型场景，进而直接评价场景生成效果，将气象要素转化为风电、光伏出力，对典型场景间接评价；最后，通过分析气象要素生成场景的直接评价与间接评价结果，检验场景生成算法的有效性。算例结果表明，基于DCGAN模型生成的典型场景能有效地反映区域空间风光分布规律，并在气象要素场景生成中具有较好的适用性。

构网型储能变流器并网性能的多层级评价指标体系及应用

刘雨姗, 陈俊儒, 常喜强, 刘牧阳

2025, 58(3):  193-203.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202404129

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为满足电网对构网型储能变流器主动支撑能力的评估需求，提出一套定量评估目前主流变流器控制策略性能与效果的评价指标体系。首先，从电压和频率稳定性的角度出发，观察多时间尺度下功率、电压、频率的特征量，在考虑功率支撑密度和能量支撑密度的前提下，提出一套量化“单机-场站-电网”3个层级性能的评价指标体系。然后，基于Matlab/Simulink仿真平台搭建基于跟网型及构网型控制的储能变流器单机无穷大系统模型，对所提单机侧指标进行分析计算，基于Digsilent仿真平台搭建了南疆区域大电网模型，验证所提场站侧和电网侧指标的有效性。研究结果表明，构网型控制比跟网型控制拥有更好的支撑能力。所提评价指标体系可为构网型储能系统示范工程的现场试验及构网型储能场站的选址定容提供参考。

考虑碳排放限制与市场参与的储能利润优化

徐祥海, 商佳宜, 赵天煜, 龚莺飞, 何卫斌, 汤亚宸

2025, 58(3):  204-212.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202407043

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随着能源供应和环境保护的需求日益增加，储能的运行和充电策略需要符合“碳中和”目标。提出了一种考虑碳排放限制与市场参与的储能利润优化方法，定义了物理电网和优化计算的数据模型。所提出的优化方法既包括了储能在充放电过程中满足环境法规和降碳标准的最大碳排放限值，又涵盖了各种储能配置和管理中的约束条件，如存储容量、充放电功率限制以及能量存储系统内的能量交换平衡等。以某地市电网公司为例，验证所提方法可最大化储能利润。