中国电力

2025, 58(7): 0-0.

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基于混合Wasserstein两阶段分布鲁棒的多区域含氢综合能源系统合作运行优化

丁小强, 袁至, 李骥

2025, 58(7): 1-14. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202410026

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耦合氢能源的综合能源系统（integrated energy system，IES）单独运行受源荷不确定性影响大，传统鲁棒优化过于保守导致经济性差。为了提升多区域电能交互下各局部IES的鲁棒性与经济性，提出基于混合Wasserstein两阶段分布鲁棒的多区域含氢IES合作运行优化策略。首先，基于Wasserstein距离的概率分布模糊集建立min-max-min三层两阶段分布鲁棒优化模型；其次，通过改进纳什谈判原理构造合作成本最小问题和交易电价最优问题激励各主体积极参与合作；最后，提出交替方向乘子法（alternating direction multiplier method，ADMM）嵌套分布式列与约束生成（column and constraint generation，C&CG）算法的方式，在保护隐私下求解问题。算例表明，所提策略具有良好的鲁棒性，同时改善了传统鲁棒优化的保守性，通过合作运行提升了经济性。

基于容量价值函数的综合能源系统多元资源协同配置

郭政麟, 陈舒童, 田嘉雯, 陈峦, 郭中杰, 胡维昊, 付强

2025, 58(7): 15-23. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202410031

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综合能源系统（integrated energy system，IES）是实现“双碳”目标的重要载体，而经济、高效的多元资源协同配置是实现综合能源行业持续健康发展的前提。目前，IES配置模型多以成本最小为优化目标，而对投资回报率的考量较少，这可能导致成本回收期延长，进而降低资金周转效率并增加财务风险。有鉴于此，首先，提出IES容量价值函数，该函数以待配置资源容量为自变量，以系统运行成本降低量为因变量，实现多元资源容量价值的解析表达。然后，建立一种基于分式规划理论的多元资源协同配置模型，该模型以最大化投资收益率为目标，旨在构建具有最佳成本效益的配置策略。进一步地，通过变量替换技术将难以求解的分式规划问题线性化，并提出一种分解迭代算法，实现容量价值函数的外逼近与多元资源协同配置策略的高效求解。最后，通过仿真分析以及与成本最小法的对比，验证所提方法的有效性。

基于富氧燃烧技术的综合能源两阶段鲁棒低碳经济优化

赵均祥, 文中, 王秋杰, 张业伟

2025, 58(7): 24-37. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202504038

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在“双碳”目标持续推进与综合能源系统运行不确定性不断增强的双重背景下，实现低碳与鲁棒调度已成为关键挑战。面向风电和负荷波动下的低碳调度问题，构建融合富氧燃烧碳捕集（oxy-fuel combustion carbon capture，OXYCC）、燃气掺氢与奖惩阶梯式碳交易机制的低碳协同优化模型，并引入两阶段鲁棒优化方法以增强系统在不确定条件下的调度可行性与稳定性。采用列与约束生成算法（column-and-constraint generation，C&CG）提升模型求解效率。仿真结果表明，所提模型可使碳排放量降低29.99%，系统成本减少16.11%；在多源波动与扰动情形下仍保持良好运行性能，验证了该策略在低碳性与鲁棒性双重目标下的有效性与工程适用性。

考虑氢能多元利用的综合能源系统低碳灵活调度

张瀚公, 谢丽蓉, 王层层, 任娟, 卞一帆, 韩宪超

2025, 58(7): 38-53. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202411086

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为提高传统含氢的综合能源系统的经济性、低碳性和灵活性，提出氢能多元利用的综合能源系统低碳灵活调度模型。首先，对源荷双侧不确定性进行分析，建立源荷双侧不确定性模型，采用拉丁超立方抽样法和K-means聚类生成源荷双侧的典型场景；其次，建立以碳捕集电厂、氢能多元利用相关的各能量转换设备及储能单元为主体的含氢综合能源系统模型，以充分挖掘含氢综合能源系统在经济性、低碳性和灵活性方面的潜能；最后，引入阶梯式碳交易机制和分时电价机制，建立以经济性成本和环境性成本之和最小为目标函数的优化调度模型，并使用CPLEX求解器进行求解。算例分析表明，所提氢能多元利用的综合能源系统模型有效降低了运行成本和CO₂排放量，实现了各能量转换设备灵活运行和多能互补。

考虑阶梯碳-绿证互认与重力储能的矿区综合能源系统优化调度

王辉, 董宇成, 夏玉琦, 周子澜, 李欣

2025, 58(7): 54-67. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202503063

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针对中国西北矿区存在的可再生能源消纳率低、碳排放量高及运行经济性欠佳等问题，提出一种考虑阶梯碳-绿证互认与重力储能的矿区综合能源系统（coal mine integrated energy system，CMIES）优化调度模型。首先，考虑煤层气、废弃矿井重力储能等矿区资源的多元利用，建立CMIES基本模型。其次，为提升CMIES的经济效益和能源利用率，在CMIES中加入碳捕集、电转气和冷热电联产机组等耦合设备，并建立电-热-冷柔性负荷模型以提高系统调节能力。然后，引入阶梯碳-绿证互认机制，通过市场交互促进新能源设备出力。最后，以系统总运行成本最小为目标构建混合整数规划模型并通过Cplex进行求解。仿真结果表明，该模型可显著提升矿区可再生能源消纳率，降低系统碳排放量，同时兼顾系统运行经济性，为CMIES低碳经济化转型提供理论支撑。

计及海上风电制氢的海岛多能微网鲁棒优化调度

高芳杰, 孙玉杰, 李忆, 乐鹰, 张继广, 许传博, 刘敦楠

2025, 58(7): 68-79. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202407136

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海上风电制氢技术可为解决偏远海岛用户的用能需求提供可行途径。针对海上风电出力不确定性和海岛供能方式单一的问题，提出一种基于概率盒改进多场景置信间隙决策的计及海上风电制氢的海岛多能微网鲁棒优化调度模型。首先，根据海岛用能实际情况，构建含海上风电制氢系统的海岛多能微网运行框架。然后，在考虑风电出力不确定性和需求响应的基础上，基于概率盒理论和多场景置信间隙决策方法构建海岛多能微网鲁棒优化调度模型，并采用灰狼优化算法进行求解。最后，以广东某海岛为例进行仿真分析。算例结果表明，所提模型能够有效提高风电消纳水平，多能互补有效降低用能成本，更具经济性和环保性。

考虑多电解槽协同的海上独立能源岛不确定性双层优化配置

孔令国, 田杨进, 康建东, 方磊, 刘闯, 蔡国伟

2025, 58(7): 80-90, 104. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202501027

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随着海上风电深度开发及油气平台低碳化推进，海上独立能源岛将成为海上风电深度消纳新模式。针对海上风电不确定性导致海上独立能源岛内电解槽频繁启停、运行不均衡，以及电-氢-水-气多元耦合经济、灵活运行配置复杂难题，提出一种考虑多电解槽协同的海上独立能源岛不确定性双层优化配置方法。首先，提出基于K-means算法和蒙特卡洛综合模拟复杂海上风电不确定性的场景生成方法；其次，构建外层以效益最大、内层考虑多电解槽协同的多目标均衡优化控制的系统双层优化配置模型，并通过改进粒子群-Gurobi联合算法对模型进行求解；最后，通过算例对比考虑多电解槽协同与不考虑多电解槽协同以及确定性模型和不确定性模型，验证所提方法的有效性和优越性。

基于分岔和突变理论的VSG突变机理研究

马晓阳, 杨顺, 刘宇, 王晓冰, 汪颖

2025, 58(7): 91-104. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202501032

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虚拟同步发电机（virtual synchronous generator，VSG）在运行过程中会因为突变现象而出现系统分岔曲线改变和VSG电压骤降或骤升等问题，不利于VSG的稳定运行。针对这个问题，首先，建立了以直流母线电容器电压方程为摆幅方程的VSG数学模型；其次，基于分岔和突变理论分别讨论了在内部参数和外部运行工况变化下VSG中出现的突变现象并揭示了突变机制；然后，划分了参数稳定区域并用时域仿真验证了所划分区域的正确性；最后，分析了突变对VSG电压支撑能力的影响。结果表明，突变是通过鞍结分岔点发生的，不同参数变化引起的突变是不同的，当发生电压骤降的突变时，VSG电压支撑能力会提高；当发生电压骤升的突变时，VSG电压支撑能力会减弱；在参数稳定区域内，VSG不会出现突变现象。

考虑需求侧响应的互联电力系统分布式模型预测频率控制

张博航, 戚军, 谢路耀, 张有兵, 张博扬

2025, 58(7): 105-114. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202408081

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新型电力系统面临惯性降低、调频容量减少导致频率失稳风险上升的问题，需求侧响应（demand response，DR）作为灵活的调频技术，成为解决电力系统频率失稳的重要手段。首先，建立需求侧资源参与互联电力系统调频的频率稳定分析及负荷频率控制（load frequency control，LFC）模型；其次，设计需求侧资源参与互联电力系统调频的分布式模型预测控制（distributed model predictive control，DMPC）算法，推导DMPC控制DR参与互联电力系统调频的预测模型，进而设计互联电力系统DMPC的调频控制器；最后，仿真分析自动发电控制方式、DR方式、DR容量和DR通信延时对系统频率稳定性的影响。仿真算例表明，所设计的调频控制器具有良好的调频性能，DR能提升系统频率暂态稳定。

考虑供电设备差异化报价的虚拟电厂电能量-调峰联合市场优化策略

沈运帷, 岑闻雨, 周波

2025, 58(7): 115-127. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202412113

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作为新能源参与电力市场的有效载体，虚拟电厂先进的市场机制和管控灵活性资源的策略成为亟须解决的关键问题。基于此，提出了考虑供电设备差异化报价机制的虚拟电厂电能量-调峰联合市场优化策略，针对含新能源虚拟电厂参与市场行为开展研究。首先，基于碳交易、绿证交易以及需求响应等因素，提出一种针对虚拟电厂内不同供电设备的差异化报价机制，合理引导虚拟电厂参与市场优化；其次，引入报价加密模型，实现各设备报价信息的隐私性；最后，结合联合优化公式和CPLEX求解器迭代求解双层模型，验证所提方法及模型在不同环境下的有效性和实用性。仿真结果表明：所提差异化报价机制降低了联合最优成本，最大降低幅度为50.34%，有效协调了虚拟电厂与联合市场之间的利益关系。

多重降维下综合继电保护在线监测系统的电网故障诊断方法

曹海欧, 胡晓丽, 戴威, 胡佳彤, 李萍, 张玥

2025, 58(7): 128-136. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202409057

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随着电网规模不断扩大，故障信息量数据日益庞大，传统诊断方案在面临维度灾难的同时，容错能力也面临挑战。基于此，提出多重降维下综合继电保护在线监测系统的电网故障诊断方法，首先构建考虑信息修正的电网降维诊断模型，进一步基于拓扑结构进行二次降维；然后利用改进长鼻浣熊算法（coati optimization algorithm，COA）对故障诊断模型寻优，引入继电保护在线监测系统采集进行故障辅判；最后对比不同优化算法下不同定位方法的测试结果，验证了所提方法具有良好的定位效果及收敛速度。

电工装备硅钢磁心静态磁滞改进模拟方法

刘任, 曾宇, 胡安龙, 唐波

2025, 58(7): 137-146. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202503012

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微磁学Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程相比于传统Preisach、J-A等磁滞模型具有物理意义清晰、模拟精度高等优点，但由于计算量、存储空间等问题的限制，其难以应用于实际电工钢片的宏观静态磁滞模拟。首先根据电工钢片结构特征，基于代表性体积单元法（representative volume element，RVE）提出了LLG方程的几何模型离散方法，继而构造了毫米级范围内总吉布斯自由能中各能量项的简化表达式，并提出了相关参数的快速辨识方法，从而推导出一种用于电工钢片宏观静态磁滞模拟的简化LLG方程。最后基于该简化LLG方程模拟了产品级取向及无取向硅钢片样品在不同工况下的静态磁滞回线，发现其吻合度均较高，并在模拟精度上与广泛应用的Preisach、J-A磁滞模型进行对比，验证了所提模型及方法的优势。

计及惯量响应与一次调频参数优化的新能源基地构网型储能规划

谭玲玲, 张文龙, 康志豪, 叶平峰, 高业豪, 张玉敏

2025, 58(7): 147-161. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202411092

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偏远新能源基地缺乏常规电源支撑，频率安全问题突出，配置构网型储能可有效提升其频率稳定性。但固定的频率支撑参数无法充分发挥构网型储能的频率支撑能力，导致维持频率稳定所需的配置容量增加。为此，以新能源基地频率安全为基础，提出了计及惯量响应与一次调频参数优化的构网型储能双层优化配置方法。上层以经济性最优为目标，考虑新能源直流外送典型场景下的运行约束，得出构网型储能配置方案；下层针对预想功率扰动，以多频率安全指标最优为目标，优化储能惯量响应与一次调频参数，在充分发挥构网型储能频率支撑能力条件下校验配置方案的频率稳定性。最后，以西北地区的历史数据为典型场景，验证了所提优化配置方法的有效性。

基于风光互补混合储能系统的微电网优化及电能质量提升

王勇, 王辉, 胡雅涵, 赵鹏, 李雪男

2025, 58(7): 162-167. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202408026

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随着可再生能源快速发展，能源存储系统在保持电网功率平衡方面日趋重要。建立了新能源混合储能系统的容量优化微网模型，实现风光互补微电网中储能容量的最优配置，从而提升供电质量。基于能量映射关系，采用交替方向乘子法迭代求解，确定了最佳分解模态数，并根据超电容和电池的特性选择了高频和低频分界点，计算了相应功率。案例研究表明：所提方法不仅能够提高电池的使用寿命，还可以降低年综合成本。

基于FDOA的可再生能源系统配置优化

赵琳, 郭尚民, 商文颖, 董健, 王炜

2025, 58(7): 168-176. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202410100

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随着全球对清洁能源的需求不断增加，如何优化可再生能源系统以减少对传统电网的依赖日趋重要。提出了一种基于流向优化算法（flow direction optimization algorithm，FDOA）的可再生能源系统优化方法，通过动态调整光伏、风能和抽水蓄能的配置来最小化电网使用因子，实现负荷需求的平衡。通过对6种不同的配置场景进行比较，验证了所提方法在复杂可再生能源系统的优化方面具有优势，能够为未来的能源系统设计提供指导。

基于CCS-MPC的储能锂电池组均衡控制策略

周楷, 陶正顺, 潘庭龙, 许德智

2025, 58(7): 177-186. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202407037

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针对长时间充放电后锂电池模组之间荷电状态（state of charge，SOC）不一致的问题，传统集中式均衡电路存在均衡速度过低的缺陷，以对称式开关阵列、Boost变换器与LC准谐振电路作为均衡主电路，提出了一种基于连续集模型预测控制（continuous control set model predictive control，CCS-MPC）的均衡控制策略。首先，对均衡系统进行建模，构建离散状态空间方程；然后，根据状态方程设计多步模型预测算法，并以SOC预测值和参考值、变换器开关管当前输入和上一时刻输入之间的误差作为价值函数；最后，对价值函数进行二次规划，在线求解出一组控制最优解，并应用于均衡系统，通过动态调整占空比以控制均衡电流的大小。相较于单步预测，多步预测需要考虑被控量在多个周期内保持最优，可以保证在每个均衡周期内均衡器都能输出最优的均衡电流，有效防止均衡器失稳。仿真结果表明，所提模型预测算法实现了各电池组SOC一致，保证了均衡电流的稳定输出，相比常规PI算法缩短了17%的均衡时间。

考虑可变单位能量建设成本的储能规划方法

袁振华, 张丽娜, 张玉跃, 田鑫, 王鹏, 杜尔顺

2025, 58(7): 187-196. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202409040

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储能是缓解新能源功率波动、支撑构建新型电力系统的关键元件。然而，现有储能规划未考虑其单位能量建设成本可能在规划周期内动态变化的特性，仅采用恒定的单位能量建设成本，不利于电力系统规划人员全面研判储能未来规划策略。因此，提出考虑可变单位能量建设成本的储能规划分析方法，旨在刻画储能单位能量建设成本与储能规划结果间的解析关系，提供更为全面和有效的研判信息。首先，针对储能规划模型中储能充放电互补约束引起的非线性特性，提出基于约束松弛技术的储能规划模型线性化构造方法，将原始非线性优化问题精确转化为线性优化问题。进而，依据线性优化问题形式的储能规划模型，将储能单位能量建设成本视作可变参数，基于多参数规划理论推导储能单位能量建设成本与储能规划结果的解析映射函数，从而实现储能单位能量建设成本与储能规划结果间的定量分析。通过IEEE 118节点测试系统验证所提方法，结果表明：所提方法可以较低计算负担精确求解原始非线性的储能规划问题，准确量化储能规划结果。

基于机器学习算法的新型电力系统中电网投资成效评价及投资推演

田鑫, 靳晓凌, 韩新阳, 杨军伟, 张新圣

2025, 58(7): 197-206. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202411008

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分布式电源、储能、微电网等新要素的接入给电力系统运行特性带来较大影响，电网作为新型电力系统的重要组成部分，其规划和投资决策需要充分考虑新要素对电网投资成效的影响，确保电网投资规模、结构与新型电力系统构建的目标相一致。当前电网投资成效评价大多关注成本投入和经济效益，新型电力系统构建要求电网投资成效以整体效益为指引，提取关键影响因素，为电网投资推演提供方向性指引。首先，建立了一种基于机器学习算法的新型电力系统电网投资成效评价和投资推演方法，基于最小二乘支持向量机（least square support vector regression，LSSVM）的机器学习算法构建了电网投资成效评价模型，采用粒子群优化算法（particle swarm optimization，PSO）进行参数寻优，并以分布式电源和储能建设场景为例进行算例分析。然后，基于新型电力系统下电网物理指标、电网投资指标与电网投资成效指标之间的量化映射关系，建立电网投资推演方法和模型，采用差异化场景对电网投资推演方法进行案例分析，验证方法的可行性，为新型电力系统构建背景下电网投资决策提供理论和技术支撑。

新型电力系统构建场景下电网功能化投资结构演进趋势研究

娄奇鹤, 李彦斌, 刘子上, 向月, 靳霄

2025, 58(7): 207-216. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202408042

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构建新型电力系统推动了电网形态、技术、功能的加速演进，使电网投资功能更加丰富，需要进一步了解电网投资的功能化需求，优化投资结构，进一步支撑能源电力结构转型。运用系统动力学模型，研究新型电力系统构建过程中，源网荷电力系统各形态的变化趋势，明确电网基建投资随着新型电力系统构建的演进趋势，研究投资建设规模的量化评估方法，形成既满足传统经济社会发展需要，又满足新能源高速发展需要的电网投资需求体系。

灵活性调节煤电机组成本疏导的三部制电价机制分析

汪悦萍, 谭青博, 赵洱岽, 谭忠富, 吴学辉

2025, 58(7): 217-226. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405001

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为应对新能源高比例接入引发的电网安全稳定运行风险及电力平衡难题，促进新能源有效消纳，缓解负荷峰谷矛盾，提出一种基于煤电机组功能定位的三部制电价机制。首先，分析新型电力系统下煤电机组提供的基础电力保障、新能源消纳、辅助服务三大功能；然后，分析煤电机组成本构成；其次，依据煤电机组提供的电能价值、调节价值和容量价值构建三部制电价机制，按照不同路径进行成本疏导；最后，对煤电机组的成本疏导进行不同容量补贴比例与辅助服务价格的敏感性分析。结果显示，在煤价675元/t的基准上，煤价上涨30%情景下无容量补贴、30%补贴、50%补贴时煤电总度电成本分别为42.085分/(kW·h)、39.729分/(kW·h)、38.156分/(kW·h)，相较于原煤价分别上涨20.9%、22.4%、23.6%。所提出的三部制电价机制可调动机组调峰积极性，保障机组备用容量充裕度，激励机组参与系统调频服务，充分激发煤电在电力市场中的活力。

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