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2025年 第58卷 第6期    刊出日期：2025-06-28

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基于人工智能驱动的低碳高品质新型配电系统

基于分布式储能与光伏的虚拟电厂与配电网协同优化方法

刘军会, 龚健, 佟炳绅, 李松杰, 张艺涵, 崔世常, 田春筝, 张永斌

2025, 58(6):  1-9.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202407022

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随着光伏渗透率和用户用电量的不断提高，配电网经常出现源荷功率差异大的情况，进而导致部分节点电压上、下界严重越限问题，既增加电网功率和电能损耗，又影响用户正常用电。从配电系统供需平衡角度出发，构建了一种虚拟电厂和配电网的协同调度模型，利用虚拟电厂能聚合多种分布式能源的特性，通过提供虚拟电厂的有功/无功功率使其有效参与到配电市场的运行中，改善电压上、下界越限问题，提高电能质量和配电系统的安全可靠性，同时降低了配网总运行成本。仿真结果表明，构建的协同调度模型通过利用虚拟电厂的灵活性，有效缓解了配电网的电压上、下界越限问题，配电网总运行成本降低，安全稳定性能得到了提升。

基于MSCNN-BiGRU-Attention的短期电力负荷预测

李科, 潘庭龙, 许德智

2025, 58(6):  10-18.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202406098

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为解决电力负荷关键特征难以提取的问题，提出一种结合多尺度卷积神经网络-双向门控循环单元-注意力机制（multi-scale convolutional neural network-bi-directional gated recurrent unit-Attention，MSCNN-BiGRU-Attention）的组合模型进行短期电力负荷预测。首先，通过Spearman相关系数分析电力负荷数据集的相关性，筛选出相关性较高的特征，构建电力负荷数据集；其次，将数据输入到多尺度卷积神经网络（multi-scale convolutional neural network，MSCNN），对电力负荷数据进行多尺度的时序提取；然后，将提取后的时序特征输入到双向门控循环单元（bi-directional gated recurrent unit，BiGRU）神经网络进行时序预测，并通过注意力（Attention）机制对时序特征进行过滤和筛选；最后，通过全连接层整合输出预测值。以澳大利亚某地区3年的多维电力负荷数据作为数据集，并设置5种对照组模型。同时选用国内南方某地区2年的多维电力负荷数据作为模型验证数据集。结果表明，相较其他模型，MSCNN-BiGRU-Attention组合模型能够取得更好的预测效果，有效解决区域级电力负荷关键特征难以提取的问题。

基于ICEEMDAN-PE和IDBO-Informer组合模型的短期负荷预测

于多, 曹燚, 王海荣, 赵翱东, 曹倩

2025, 58(6):  19-32.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202410086

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针对传统方法在处理复杂负荷数据时存在的噪声处理不足、特征提取能力有限及模型训练复杂等问题，提出了一种基于改进完全集合经验模态分解（improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise，ICEEMDAN）-置换熵（permutation entropy，PE）和改进蜣螂优化算法（improved dung beetle optimizer，IDBO）-Informer的创新组合预测模型。首先，该模型通过小波软阈值去噪算法预处理原始负荷数据，减少噪声干扰。其次，利用ICEEMDAN多尺度分解负荷数据，精准捕捉负荷特征，并采用置换熵评估分量复杂度。最后，对蜣螂优化算法进行改进，通过融合混沌与逆向学习策略进行种群初始化，引入自适应步长与凸透镜逆成像策略及随机差异变异策略，优化Informer预测模型参数，显著提升预测效率与准确性。实验结果表明，该模型在短期负荷预测中表现出色，平均绝对误差为81.3 MW（原始负荷数据范围约为500 MW至1 500 MW），均方根误差为109.2 MW，拟合系数评分为0.991，远优于传统方法，充分验证了模型的创新性和优越性。

新型电力系统风险抑制下分布式光伏承载力概率评估方法

王方敏, 顼佳宇, 苏宁, 牛焕娜, 袁嘉兴, 门盼龙

2025, 58(6):  33-44.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202407042

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为了抑制新型电力系统背景下分布式光伏无序接入带来的安全稳定运行风险，提出了基于历史场景统计的光伏承载力分层分级概率评估方法。该方法建立了基于反向负载率的光伏承载力分级概率评估模型以及安全校核概率评估模型，给出了基于历史场景统计的光伏承载力薄弱环节分级概率评估流程，并通过构建基于百分位数统计的光伏承载力评估模型，最终形成了分布式光伏接入配电网承载力分层分级概率评估方法。通过改进导则算例和实际配电网案例验证了所提方法的有效性和普适性，实验表明该方法能够科学展示不同百分位数下各供电区域的光伏可新增容量，识别的光伏承载力薄弱程度更符合统计学意义。

基于数据驱动的电力系统安全稳定分析与控制

基于合作博弈的需求侧调节响应能力共享模型

张婕, 花宇飞, 王晨

2025, 58(6):  45-55.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202406076

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需求响应背景下，如果允许负荷聚合商之间共享需求侧调节响应能力，由单位调节成本较高者向较低者购买调节服务，则成本较低者能够增加共享服务收入、较高者能够减少需求侧调节成本，实现双赢。因此，提出一种需求侧调节响应能力共享模式。首先，评估负荷聚合商的需求侧调节成本，包括负荷调节成本和储能调节成本。然后，建立不合作状态下的需求响应优化模型，预估响应情况、奖励收入以及闲置调节能力。由于共享的本质是调节成本再分配，因此最后建立基于合作博弈的需求侧调节成本优化模型，求解共享后每个参与方的需求侧调节成本及响应情况，并计算共享服务费用。算例证明，参与共享市场后负荷聚合商总收益均得到提升。

计及风险管理的分布式资源聚合商电力市场交易模型

翟哲, 陈梓煜, 刘起兴, 梁彦杰, 李智勇

2025, 58(6):  56-66, 155.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202411001

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新型电力系统背景下，分布式资源大量接入，分布式资源聚合商（distributed energy resource aggregator，DERA）成为电力市场的新兴主体。然而市场交易存在出清电价、风光电源出力等多种不确定性因素，有必要提出计及风险管理的DERA电力市场交易模型，为DERA提供兼顾风险与收益的交易策略。首先，分析了市场组织架构。其次，利用条件风险价值量化不确定性因素带来的风险损失，提出考虑出清电价不确定性的竞价模型与考虑风光电源出力不确定性的调度决策模型，形成DERA参与能量-备用辅助服务市场的交易策略。然后，构建了能量-备用辅助服务市场联合出清模型。最后，以某地区实际能量与备用辅助服务市场的运营数据为例，将所提出的DERA电力市场交易模型应用于该市场的投标与出清。结果表明：所提方法能够指导DERA进行合理的报量报价，提高参与市场的收益。

基于模糊控制算法的光储系统输出功率优化

肖湘奇, 邹晟, 贺星, 肖建红, 马斌

2025, 58(6):  67-75.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202406062

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针对现有光储系统中多储能变流器功率分配问题，提出基于模糊控制算法的光储系统优化输出功率策略。依据储能变流器传输功率与电池健康特征量之间的关系，制定相应的模糊集合和隶属度函数；利用模糊控制算法，在储能单元温度低于或高于所设置的预警温度时，结合储能单元老化规律及储能单元健康因子系数，优化各储能单元功率分配，有效减少储能单元能量损耗及延长电池寿命。仿真结果表明，与传统的控制策略相比，在消耗相同的储能容量下，所提策略可减缓电池老化速度19.1%，并有效减缓储能单元温度的快速升高和能量损耗，整体上提高了光储系统安全和经济性。

面向智能变电站保护的FMM测试及改进SVM校验诊断技术

吕鹏飞, 裘愉涛, 金盛, 王志华

2025, 58(6):  76-82.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202408049

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为解决智能变电站大量二次设备测试复杂、工期长以及缺乏测试结果诊断的难题，引入正向最大匹配（forward maximum matching，FMM）算法实现保护自动测试，并基于蛙跳算法（frog leaping algorithm，FLA）改进支持向量机（support vector machines，SVM）模型完成测试结果的校验诊断。面向智能站保护配置信息关系，提出了保护自动测试与诊断系统架构。通过分析不同保护原理应用电压/电流定值关系建立保护测试需求，构建测试模板集合，利用哈希和编辑距离算法进行相似度比较，基于FMM算法实现了待测装置自动测试。算例分析与工程实例验证了所提技术的有效性。

基于COA算法优化大数据传输PDU及TPDU参数的保信主站通信方式

阳斌, 甄家林, 刘玮, 熊威

2025, 58(6):  83-89.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202408057

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针对故障录波大数据传输过程中的重要参数协议数据单元（protocol data unit，PDU）及传输层数据协议单元（transport protocol data unit，TPDU），提出应用长鼻浣熊算法（coati optimization algorithm，COA）优化技术的保信主子站通信方式。基于保信系统网络架构及其PDU以及TPDU参数对网络流量的影响，建立考虑录波通信时长约束与瞬时流量约束的最大流量通信模型，同时引入COA算法进行参数优化，实现该背景下最优带宽配置。开展多类别变电站通信业务测试，并考虑极限情况下通信网络压力测试，所提方法能有效提升变电站信息传输能力以及可靠性。

基于云端DDPG优化与协同的新一代变电站保护高效测试方法

叶远波, 王吉文, 孙振兴, 周坤, 毛玉荣

2025, 58(6):  90-96.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202408072

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提出一种适应新一代变电站的保护高效测试方法。面向新一代变电站系统，设计基于云端数据优化与协同的保护系统测试架构，设计自主性的测试仪，并分析其与云端协同的信息流传输关系。进一步提出基于子模块测试的最小单位分解方法，分析切换过程的转换时间，将子模块测试顺序寻优问题表征为马尔科夫决策过程，建立保护测试数学模型，并基于深度确定性策略梯度算法（deep deterministic policy gradient，DDPG）求解最优子模块测试序列，所提方法有助于提高继电保护测试的智能化水平。

基于数据驱动的智能站虚回路自动生成与自主校验方法

曹海欧, 胡晓丽, 戴威, 胡佳彤, 汤昶烽

2025, 58(6):  97-104.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202408089

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提出一种基于数据驱动的智能变电站虚回路自动生成与自主校验方法。借助文档对象模型（document object model，DOM）方式快速提取历史变电站配置描述（substation configuration description，SCD）文件的虚连接信息，并构建历史SCD数据库，实现待设计智能电子设备（intelligent electronic device，IED）信息与历史IED信息的精确匹配，进而提出虚连接自动生成方案。考虑实际应用中可能存在的误连、漏连问题，提出构建标准模板库对自动生成的虚回路进行校验，并利用可视化技术实现预警，提醒设计人员对虚回路进行新增与修改。基于实际智能变电站案例验证了所提方案的准确性。

考虑虚拟电厂的电力系统一致性经济调度方法

刘刚, 田志浩, 黄颖峰, 摆世彬, 张越, 李桐, 丁振桓

2025, 58(6):  105-111.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202410087

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分布式算法在解决大规模系统的控制问题方面显示出巨大的潜力。将领导者-跟随者增量成本一致性算法（lead-follower incremental cost consensus algorithms，ICC）扩展为无领导者的分布式调度优化算法。所提出的无领导增量成本一致性（leadless incremental cost consensus algorithms，LICC）算法能够连续跟踪系统的负荷差，并在没有领导者的情况下调度发电机。此外，建立了虚拟电厂的分布式经济调度模型，并将其与一致性算法相结合。在Matlab/Simulink和RT-LAB中搭建了一个基于IEEE 14节点系统的动态模型，以验证算法的可行性。该系统包含发电机与虚拟电厂，并配有频率控制和电压调节功能。在实时电力系统仿真模拟器上演示了LICC算法的有效性。

面向需求响应的园区虚拟电厂优化调度策略

魏春晖, 单林森, 胡大栋, 高乾恒, 张新松, 薛晓岑

2025, 58(6):  112-121.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202410059

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将工业园区内部多元化灵活可调资源聚合为园区虚拟电厂，可充分挖掘工业园区的需求响应潜力，提高自身收益。为优化电碳联合市场背景下的园区虚拟电厂需求响应策略，提出了考虑碳排放成本的园区虚拟电厂日前-日内两阶段优化调度模型，并采用GAMS软件求解。日前阶段，采用改进径向基函数神经网络进行光伏发电功率预测，并以需求响应净收益最大为优化目标，确定需求响应投标容量。日内阶段，根据光伏实时出力，以运行成本最小为优化目标对日前调度计划进行修正，尽可能减少日前光伏出力预测误差对需求响应收益的不利影响。最后，对某园区虚拟电厂进行仿真分析，结果表明：所提策略可在计及碳排放成本前提下，最大化园区虚拟电厂参与需求响应获取的净收益。

新能源与储能

考虑新能源的暂态功角与电压稳定一体化评估

步雨洛, 吴俊勇, 史法顺, 季佳伸

2025, 58(6):  122-136.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202410057

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暂态功角失稳与暂态电压失稳大多共同发生且相互影响，增加了稳定评估与紧急控制的难度。为实现稳定评估对紧急控制的全面指导性，提出了失稳模式识别方法。该方法以故障极限切除时间描述故障严重程度，通过功角失稳与电压失稳发生的先后标志主导性，以二者时间差描述耦合程度，构建了失稳模式识别四象限图。为实现在线的一体化评估，构建了基于融合卷积注意力机制模块（convolutional block attention module，CBAM）的改进卷积神经网络（convolutional neural networks，CNN）模型，提出了基于该模型的两阶段一体化稳定评估方案。最后，以新英格兰10机39节点系统为例进行仿真验证，结果表明该方法兼顾全面性、有效性及准确性；以含新能源的改进后10机39节点系统为例，说明所提方法在含新能源系统的适用性。

国外高比例新能源消纳分析及对中国新能源可持续发展的建议

叶小宁, 王彩霞, 时智勇, 步雨洛, 杨超, 吴思

2025, 58(6):  137-144.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202411062

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在全球能源转型的推动下，风电和光伏等新能源在许多国家的电力系统中占比持续攀升。然而，随着新能源装机规模的扩大，如何有效提升新能源的消纳水平和利用率成为各国亟待解决的问题。为此，首先选取了美国加州与德国两个地区，分析梳理新能源市场化消纳的一般规律；其次回溯了中国新能源消纳历程，分析“十四五”期间新能源消纳面临的新形势；然后对市场化消纳形势下利用率对新能源盈利能力的影响进行量化分析；最后，结合中国新能源发展的实际情况，提出了提高消纳水平的策略建议，以助力中国在未来实现更高效的新能源开发与利用，促进能源绿色低碳化转型。

基于可调虚拟阻抗的“柔-储-充”装置电池优化运行策略

秦昆, 渠志江, 韩建伟, 许涛, 高峰, 迟晓莉

2025, 58(6):  145-155.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405139

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“柔-储-充”（SOP-storage-charger，SSC）装置集柔性互联、储能、充电于一体，可平抑配电网能量波动，然而其在运行过程中需要频繁调用储能资源，导致电池大功率充放电，影响电池寿命。为此，提出一种基于可调虚拟阻抗的SSC装置电池优化运行策略。首先，将柔性互联、储能、充电均等效为虚拟阻抗，分析了配电网能量波动过程中的多种能量通路，通过调节虚拟阻抗有效疏导波动能量。在此基础上，针对SSC运行特点，分别提出了各部分可调虚拟阻抗控制方法，并分析了关键参数的物理意义及设计原则。最后，基于硬件在环系统搭建实验平台验证所提策略。结果表明，所提方法能够在平抑配电网电压波动的同时降低储能系统的充放电电流，提高电池寿命。

水电参与电力市场研究综述

刘姜伟, 陈亦平, 肖云鹏, 陈凯, 郭瑾程, 王建学

2025, 58(6):  156-171.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202407097

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水电具有启停方便、爬坡速度快、调节能力强等优点，同时，水电是中国第二大常规能源，装机容量居世界首位，研究水电参与电力市场机制对推动中国电力市场建设、实现能源清洁转型具有重要意义。然而现有综述多聚焦于新能源参与市场研究，缺乏对水电参与电力市场相关研究的梳理。立足水电发展现状，对比水电和新能源发电参与电力市场的不同之处，分析水电参与电力市场面临的特殊问题，梳理归纳国内外水电富足地区的市场结构及水电参与电力市场相关机制。在此基础上，总结了水电参与电力市场的出清模型、竞价策略等现有研究成果，并提出水电参与电力市场的进一步研究方向。

基于FCM-SENet-TCN的低压台区光伏超短期功率预测方法

魏伟, 余鹤, 叶利, 汪应春

2025, 58(6):  172-179.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202409031

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现有光伏功率预测的方法在应对低压台区分布式光伏时，存在初始数据过于冗余、预测特征提取困难，进而导致预测精度不足的问题。提出一种基于FCM-SENet-TCN的低压台区光伏超短期功率预测方法。首先，利用模糊C均值聚类算法（fuzzy cmeans，FCM）充分挖掘多源气象环境数据，将初始数据集以不同天气进行聚类，降低初始数据冗余度；其次，将压缩和激励网络（squeeze-and-excitation networks，SENet）融入时间卷积网络（temporal convolutional network，TCN），高效提取复杂特征并提高预测精度；最后，应用平均绝对百分比误差和均方根误差作为评价指标，对预测结果进行评估。仿真结果表明：所提预测方法可以充分利用初始气象数据，能够针对低压台区分布式光伏发电机组出力特点，做出更为精确的超短期功率预测。

新型电网

电碳耦合机制下多元主体综合成本分析

王艳阳, 李建朝, 刘景青, 唐程, 王剑涛, 卢锦玲, 任惠

2025, 58(6):  180-189.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202404029

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电碳耦合交易是未来发展的趋势。构建计及电碳耦合不同主体的发电成本计算模型有利于发电主体制定决策以及电力交易机构监管市场的可靠运行。通过全寿命周期法分析电碳耦合下多元电力市场主体的成本构成，提出电碳耦合机制下以火电为代表的传统能源机组和以光伏为代表的新能源机组的综合成本核算方法。基于河北省南网自然禀赋，进行市场主体的综合成本计算及灵敏度分析，并量化电碳耦合机制对不同机组综合成本的变化情况。结果表明，火电机组的综合成本对碳排放因子变化高度敏感，而光伏机组的综合成本则主要受运行费用和发电利用小时数的影响。研究可为进一步完善电价机制和市场化制度、加速机组改造和促进能源结构转型提供参考。

适应新型电力系统的分布式电源用户备用费机制设计

孙启星, 张超, 张梦歌, 尤培培, 李骏龙

2025, 58(6):  190-197.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202406046

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随着电源技术进步及各类新业态模式发展，含分布式电源并同时接入大电网的用户数量逐渐增多，分布式电源自发自用电量规模逐渐扩大，但现行输配电价格政策未对这类用户制定合理的价格机制，导致其未承担系统备用费和社会责任费，进而造成电力系统成本的不公平分担，不利于新型电力系统的可持续发展。结合国内外经典输配电价理论，梳理了含分布式电源用户应承担的输配电成本，并设计适用分布式电源发展的用户备用费机制，近期以还原应承担的输配电成本为基本逻辑，远期探索设计基于“峰荷责任法”的输配电价格机制，以实现含分布式电源用户应承担的输配电成本合理向受益用户疏导。最后，结合典型省份进行了实证测算。

基于拖尾电流识别的断路器失灵保护判据与延时优化

陈祥文, 刘阳, 赵青春, 张今, 金明亮, 徐晓春, 王玉龙, 谢华

2025, 58(6):  198-205.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202409096

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当断路器动作后，互感器一次侧电流突然减小，电感效应会使其二次侧形成拖尾电流，导致失灵保护返回时间过长，造成失灵保护误动。提出一种基于拖尾电流识别的断路器失灵保护综合判据，改善识别可靠性。首先，分析互感器工作原理，探究断路器失灵保护受拖尾电流的影响机理；其次，将基于最小二乘法三点窗算法与Fréchet距离算法结合，构建一种拖尾电流的快速可靠识别综合判据；最后，根据断路器失灵保护动作时延构成和要求，对断路器失灵保护延时进行优化，所提方法能够有效避免断路器失灵保护的误动。

应用深度学习网络的变电站二次测量回路误差评估

吴江雄, 刘千宽, 阳国燕, 蒋连钿

2025, 58(6):  206-212.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202406003

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变电站的测量及保护装置伴随环境以及自身使用磨损易引起其监测的电流变动产生误差，从而导致测量回路面临误动拒动风险，常规监控方法难以检测该类幅度变化，基于此提出一种条件生成对抗网络（conditional generative adversarial nets，CGAN）和改进的长短期记忆（long short-term memory，LSTM）网络的误差评估方法。首先，采集正常运行下测量回路的电流数据，引入CGAN方法进行误差数据的增强生成；其次，对生成后的数据进行经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD）构成样本并选择最优特征集；为进一步评估误差状态，采用改进的长短期记忆（long short-term memory，LSTM）算法训练模型；最后，搭建PSCAD/EMTDC仿真模型验证本文所提方法的可靠性和准确性。测试实验结果表明：本文所采用的新方法能够可靠地评估二次系统测量回路2%的误差状态。