《全球能源互联网》2024年第3期已正式出版，本期刊载了11篇论文，下面就带您了解一下本期的精彩内容。点击文末“阅读原文”可在手机端查看全文。
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“双碳”目标下的新型电力系统规划与运行专题
1
特约主编寄语
“双碳”目标下的新型电力系统规划与运行
特约主编介绍
汤 奕
教授，博士生导师，东南大学电气工程学院电力系统自动化研究所所长。长期从事电力系统稳定分析与控制、新能源并网、电网信息物理融合系统领域研究。担任中国电机工程学会电力系统专委会委员、中国电工技术学会人工智能与电气应用专委会委员、中国人工智能学会智慧能源系统专委会委员、中国能源研究会新型电力系统专委会委员。负责国家自然科学基金5项，承担国家重点研发计划及120余项各级科技项目，获江苏省电力科学技术进步一等奖，湖北省科学技术进步二等奖，国家电网有限公司科技进步特等奖。发表SCI/EI检索论文190余篇，授权国家发明专利140余项。
特约主编介绍
易 俊
博士，教授级高级工程师，现任中国电力科学研究院电力系统碳中和研究中心主任，新型电力系统仿真国家工程研究中心副主任，IEEE PES中国区交直流混联电力系统安全稳定分析分委会副主席，中国能源研究会新型电力系统专委会秘书长，国家电网有限公司电力低碳技术标准专题工作组秘书长、国际电工委员会（IEC TC57 WG14）专家。主要从事电力系统运行与控制、新型电力系统构建、电力低碳方面的研究，主持各级项目20余项，获得国家科学技术进步一等奖、中国电力科技进步一等奖、北京市科技进步一等奖、中国电工技术学会科技进步一等奖、中国专利优秀奖等奖励15项。
特约主编介绍
薛 峰
研究员级高级工程师，博士生导师，国家电网有限公司科研类首席专家，南瑞集团首席专家、系统保护实验室主任，享受国务院政府特殊津贴，入选国家百千万人才工程，获得国家“有突出贡献中青年专家”、中国电力科学技术杰出贡献奖、“央企楷模”等荣誉。长期从事电力系统安全稳定分析与控制的理论研究、系统研发、工程应用、高端咨询和标准化研究等工作。主持或参与国家级科技项目5项、省部级科技项目40余项，获得国家级科技奖励4项、省部级科技奖励22项，制定国际、行业及企业标准16项，授权发明专利80余项，发表学术论文50余篇，参编专著5部。
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2
考虑水电机组振动区的水风光协同规划模型
燕志宇1，宋福龙1，梁才浩1，孟婧1，张璐2*
（1. 全球能源互联网发展合作组织；2. 中国长江三峡集团科学技术研究院）
【摘要】随着风电、光伏的大规模并网，电力系统面临灵活调节能力不足的挑战。水电运行灵活，通过与风光协同规划、互补运行，能有效平抑新能源出力波动，保障并网消纳。水风光协同规划的关键之一在于对水电灵活调节能力进行准确建模，其中振动区约束不容忽略。为此，提出了考虑水电振动区的水风光协同规划模型。该模型首先利用组合数学技术将水电机组振动区合成为电站振动区；然后，综合考虑振动区约束及梯级水力联系、水力发电方程等各项约束，实现对水电系统的准确建模；最后，耦合水电系统与新能源、联络线等相关运行约束形成水风光协同规划模型，并采用混合整数线性规划进行求解。以乌江流域某水风光互补系统为例，验证所提模型的有效性。
关键词：振动区；水风光协同规划；水电灵活性；混合整数线性规划；容量规划
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3
考虑互联协同的分布式能源站低碳多目标选址规划研究
江城1,2, 王浩3,4, 徐辰冠1,2, 张帅泽5, 王培汀5, 周天烁5, 王丹5*
（1．国网电力科学研究院有限公司；2．国网电力科学研究院武汉能效测评有限公司；3．国网江苏省电力有限公司；4．国网江苏综合能源服务有限公司；5．智能电网教育部重点实验室）
【摘要】“双碳”目标和能源转型的大背景下，区域综合能源系统内部耦合关系不断丰富，对于碳排放的管理不断严格，考虑互联协同的分布式能源站低碳规划问题亟待解决。为此，首先讨论了互联协同分布式能源站空间性能参数矩阵；然后计及负荷-能源站的管线建设以及环境成本、能源站-能源站的互联管线长度、各个分布式能源站规划容量等关键因素，提出了一种考虑互联协同的分布式能源站低碳多目标选址规划模型；最后，讨论了负荷不确定性对分布式能源站选址规划的影响，并且基于基准负荷确定性场景，在某城市实际算例中验证并讨论了考虑低碳需求前后各个分布式能源站的选址结果对比。
关键词：综合能源系统；低碳规划；分布式能源站；互联协同
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4
基于典型源荷耦合模式的中长期时序场景生成
黄津钜1，赵鹏飞1，周航1，徐新智2，高艺2，孙英云1*
（1．华北电力大学电气与电子工程学院；2．全球能源互联网发展合作组织）
【摘要】高比例可再生能源电力系统中源荷功率在气象的影响下耦合程度增加。基于生成式模型的场景生成方法是分析源荷功率不确定性问题的成熟工具，然而实际应用中常受源荷数据匹配样本少的问题限制，直接生成的中长期源荷耦合时序场景质量较差。提出一种基于典型源荷耦合模式的中长期时序场景生成方法。首先，定义了源荷各自的气象模式概念。然后，通过气象距离将历史数据中典型气象模式相似的源荷聚合成定义的典型源荷耦合模式。接着，采用生成对抗网络生成典型风光场景，并将生成场景与典型源荷耦合模式进行匹配。最后，根据匹配的对应关系得到典型源荷耦合场景。以日本地区为例的仿真结果表明，所提方法能够提高场景在气象方面的可解释性，同时减小了源荷数据匹配样本少对中长期源荷耦合场景生成的影响。
关键词：典型源荷耦合模式；气象距离；场景生成；中长期时序场景
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5
考虑电动汽车充电与常规负荷时空相关性的配电网可开放容量评估
赵子鋆，胡湘伟，邓亚芝，李泳健，卢新星，彭清文*，阳小丹
（国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司）
【摘要】传统配电网可开放容量评估未充分考虑电动汽车充电负荷与常规负荷的时空相关性，导致评估过于保守，难以指导配电网实际规划。为此，提出了一种考虑电动汽车（EV） 充电负荷与常规负荷时空相关性的配电网可开放容量评估方法。首先通过考虑EV充电负荷与常规负荷的时空相关性选取负荷典型日；接着构建可开放容量评估鲁棒随机优化模型，并采用KKT条件将其转化成单层模型；最后，在改进IEEE 33节点系统上仿真，验证了所提方法的优点。结果表明，相较于传统方法，所提方法基于对负荷相关性的量化，可获得更准确合理的配电网可开放容量。研究结果可为配电网规划提供科学依据。
关键词：可开放容量；鲁棒随机优化；时空相关性
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6
基于实测数据因果推断的燃煤机组低碳经济运行评估决策
房庆熙1，李红霞2，黄杰1*，金竞琦1，赖业宁1，马雪2
（1．南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司）；2．国网青海省电力公司经济技术研究院）
【摘要】近年来，随着电力系统复杂程度日益提高，变压器运行安全已成为影响电力系统稳定运行的关键因素。目前流经变压器短路电流计算多基于电网拓扑结构及变压器等效阻抗等数据，此类方法的灵活性和实时性较低，未考虑系统实际运行方式，难以满足电力系统实时运行的要求。为此，基于图卷积神经网络，提出一种考虑潮流条件下的变压器短路电流计算方法，通过引入变压器各侧母线和区域拓扑，训练得到变压器短路电流计算模型。引入注意力机制，使模型对不同运行条件下的电网潮流动态更为敏感。经过某区域实际电网算例验证，该方法计算得到的短路电流相较于参考值误差较小，且计算误差分布集中，可基本满足实际运行中对于短路电流计算的要求。
关键词：短路电流；变压器；图卷积神经网络；注意力机制
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7
基于图神经网络的变压器短路电流计算方法
邹德旭1，洪志湖1，代维菊1，黎文浩2，徐衍会3*，郑乐3
（1．南方电网云南电网有限责任公司电力科学研究院；2．南方电网科学研究院有限责任公司；3．华北电力大学电气与电子工程学院）
【摘要】近年来，随着电力系统复杂程度日益提高，变压器运行安全已成为影响电力系统稳定运行的关键因素。目前流经变压器短路电流计算多基于电网拓扑结构及变压器等效阻抗等数据，此类方法的灵活性和实时性较低，未考虑系统实际运行方式，难以满足电力系统实时运行的要求。为此，基于图卷积神经网络，提出一种考虑潮流条件下的变压器短路电流计算方法，通过引入变压器各侧母线和区域拓扑，训练得到变压器短路电流计算模型。引入注意力机制，使模型对不同运行条件下的电网潮流动态更为敏感。经过某区域实际电网算例验证，该方法计算得到的短路电流相较于参考值误差较小，且计算误差分布集中，可基本满足实际运行中对于短路电流计算的要求。
关键词：短路电流；变压器；图卷积神经网络；注意力机制
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8
英国新型电力系统频率管理及对中国电网建设的启示
李云*，陈图南，黄福全
（深圳供电局有限公司）
【摘要】英国是世界上新能源发电接入率最高的国家之一，新型电力系统的特点在英国已经较为明显。英国总调在频率管理方面的成果和经验对中国新型电力系统建设有很高的借鉴价值。首先研究分析了英国总调在新型电力系统建设中，在频率管理方面遇到的风险及其产生机理。然后研究分析了英国总调应对风险的方案和实践经验。最后，研究分析了英国总调在频率管理方面的方案和实践经验对中国新型电力系统建设中频率管理的启示。参照英国的频率管理体系和辅助服务市场建设路径，中国应当重点关注频率管理体系的完善、系统惯量需求的研究和频率支撑技术的研发及应用。此外，应提前布局相关标准，避免分布式电源大面积脱网的风险。
关键词：新型电力系统；频率稳定；系统惯量；频率控制
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9
基于时间触发机制的温控负荷集群综合惯性控制研究
周特1,2,3，周梦3，李继东4，周盛强5，李治1，韩杨3，张宁2*
（1. 天府永兴实验室新型电力系统研究中心；2．清华四川能源互联网研究院；3．电子科技大学机械与电气工程学院；4．国家电网有限公司；5．国网四川省电力公司广安供电公司）
【摘要】面对新型电力系统的低惯量趋势，规模庞大而位置分散的温控负荷在参与电力系统频率响应的同时，能够为电网提供虚拟惯量和一次调频支撑将是提升电网频率安全的新思路。为此，以集中-分布式调控框架下的温控负荷集群为研究对象，首先在详细分解控制层调控中心、协调层聚合商、响应层温控负荷终端三者在辅助调频过程中的采样、计算、控制、执行一系列实时任务的基础上，设计了事件触发与时间触发相结合的温控负荷集群终端异步响应机制，实现温控负荷集群功率遵从综合惯性控制律的效果。随后，对所提综合惯性控制下温控负荷集群参与调频的电力系统进行频率响应建模，并进一步利用改进劳斯近似实现系统降阶，从而获得系统频率响应关键特征的时域解析表达式。最后，通过仿真算例验证了所提基于时间触发机制的温控负荷集群综合惯性控制的有效性，并分析了采用改进劳斯近似对系统模型降阶的可行性。
关键词：温控负荷；需求响应；电力系统频率响应；综合惯性控制；虚拟惯量控制；频率下垂控制
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10
孤岛微电网系统的混合控制策略及动态滤波技术研究
李翔宇1，黎东阳1*，张正江1，秦晓辉2，洪智慧1，胡文1，章纯1，张振慧1
（1．电气数字化设计技术国家地方联合工程实验室（温州大学）；2．中国电力科学研究院有限公司）
【摘要】应用于孤岛型微电网以实现频率控制功能的传统控制器多为分数阶PID（fractional order PID，FOPID）控制器及模糊分数阶PID（fuzzy fractional order PID，FFOPID） 控制器，二者的控制性能均存在局限性。针对这一问题，设计了一种变论域混合FFOPID控制器，用于提高孤岛微电网的频率控制性能。通过对比FOPID、FFOPID以及变论域混合FFOPID3种控制器作用时的不同效果，证明了变论域混合FFOPID控制器相比其他控制器对于孤岛微电网的频率控制有着更好的控制性能。同时考虑了反馈信号受到测量噪声干扰时对控制器的控制性能产生影响进而使得孤岛微电网频率波动增大的情况，并针对此问题使用了动态数据校正（dynamic data reconciliation，DDR）滤波技术。通过对比时域仿真中FOPID、FFOPID以及变论域混合FFOPID控制器各自作用时孤岛微电网频率偏差的输出结果，验证了DDR滤波技术对孤岛微电网的频率控制的显著效果。
关键词：孤岛微电网；频率控制；分数阶PID；模糊分数阶PID；变论域混合FFOPID；动态数据校正
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11
基于改进下垂控制的多模块谐振变换器均衡控制策略研究
过亮1, 2，陈志强1, 2*，曲慧星1, 2，吕振华3，李群3
（1．南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司）；2．国电南瑞科技股份有限公司；3．国网江苏电力有限公司电力科学研究院）
【摘要】当前，光伏、海上风电等新能源场站的直流汇流应用得到越来越多的关注，在新能源发电低压输入中高压汇流输出的场合，为了提升直流输电电压并进一步减小器件应力，多采用输入并联输出串联（IPOS）结构。虽然这种模块化串并联结构有着许多优势，但由于模块间器件参数误差，导致各模块存在电压电流不均衡的问题，影响整个功率变换系统的稳定运行。为此提出了面向直流汇流应用的IPOS多模块谐振变换器的改进下垂控制均衡方法，各模块间无需加入通信就实现各模块的输出电压和功率的完全均衡，改进了传统下垂控制电压与参考值不符的问题，并进一步提升了系统的动态响应性能。基于该控制方式，搭建了三路模块化IPOS谐振变换器原理样机，通过实验验证了所提改进下垂控制方法对IPOS系统的均衡效果。
关键词： 谐振变换器；电压控制；下垂控制；输入并联输出串联
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编辑：张鹏
审核：周舟
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