2024年第5期精彩导读

《全球能源互联网》2024年第5期已正式出版，本期刊载了13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。

【摘要】实现全球“碳中和”，核心是推动能源绿色低碳转型，重要举措是推动新能源大规模基地化开发和高效消纳。针对偏远、水电不足地区新能源基地开发面临的低碳调节手段不足、电网配置和消纳能力有限、“风光火”开发模式降碳难等问题与挑战，提出了基于电-氢-碳协同的新能源基地发展思路和开发模式，将氢基产业发展与新能源开发消纳、煤电灵活低碳转型深度融合，同时结合绿氢、绿氨、绿色甲醇等氢基产品制取工艺的技术发展和调节能力提升，量化分析绿电与绿色氢/氨/甲醇在终端消费市场的竞争力及经济效益，研判不同时期新能源基地开发与氢基产业协同发展的适用模式及应用时序，展望新能源基地电-氢-碳协同开发模式在中国三北地区以及北非等海外地区的应用前景。

关键词：新能源基地化开发；沙戈荒；电-氢-碳协同；灵活调节资源；绿色氢基产业

【摘要】提出城区配电系统自适应鲁棒应急检修计划编排方法，旨在提高检修计划的灵活性和适应性，应对各种不确定性和突发事件。首先，基于“防御-攻击-防御”思想建立配电网元件检修模型。灾前防御决策人员根据有限的检修预算，考虑攻击场景，选择配电系统中的线路与电源进行检修；灾中攻击者考虑防御者能采用的优化运行策略，根据有限的攻击预算选择线路与电源进行攻击；灾后运行人员利用优化运行策略，应对攻击者所采取的攻击方案，最小化攻击造成的影响。所构建的三层两阶段自适应鲁棒优化模型基于列约束生成算法进行求解，在同时考虑配电网的灾前强化策略和灾后运行策略的前提下解决了配电网元件强化的问题。最后基于IEEE RTS-96高压配电网测试系统验证了所提模型和算法的有效性，为城区配电系统的安全稳定运行提供了支持。

关键词：城区配电系统；自适应鲁棒优化；应急检修；策略编排

【摘要】近年来致灾台风频率呈增加趋势，以2023年影响广东电网约百万用户的第4号台风“泰利”为例，分析广东电网遭台风侵袭受灾情况，建立输配电杆塔受损预测模型，识别关键特征变量与因素，为电网防灾减灾提供支持。首先，分析台风“泰利”气象特征，具有“台前对流活跃，风力强度大，降水范围广”等特点，对输配电设备均产生一定程度破坏。其次，利用随机森林、支持向量机、梯度决策树、神经网络等4种机器学习算法建立输配电杆塔受损预测模型，并对比部分算法针对不平衡样本优化前后模型表现。算例表明，随机森林优化后提升最大，综合考虑时间指标及预测质量指标，梯度决策树为最优算法。最后，基于shapley additive explanations法等对最优模型解释性进行评估，分析表明最大风速、温度、杆塔数量等对预测结果有显著影响。所得结论有助于深入理解台风对广东电网的影响机制，为提升区域电网抵御复杂自然灾害能力提供参考。

关键词：台风灾害；机器学习；杆塔受损预测；防灾减灾；模型解释性

【摘要】孤岛检测技术是分布式光伏规模化接入配电网的关键技术。正反馈主动移频法 （active frequency drift with positive feedback，AFDPF） 是目前应用最广泛的主动式孤岛检测法之一，针对其存在的对电能质量影响大、可靠性差的问题，提出一种基于谐波电压突变与盲区识别的自适应混合式孤岛检测法。首先，提出以突变量检测加延时的方式替代传统谐波电压检测法的总谐波失真 （total harmonic distortion，THD） 值整定，构建孤岛保护启动判据；其次，基于过/欠压及过/欠频法的检测盲区识别，构建扰动自适应注入判据；最后，基于判据系数以及频率波动，完成传统AFDPF的自适应改进，并推导检测无盲区时正反馈系数的取值范围。仿真结果表明，该方法可有效过滤非孤岛工况，避免因不必要扰动注入引起的电能质量下降问题，通过选择合适的正反馈系数，改进AFDPF检测快速且不存在盲区。所提方法可兼顾快速性、可靠性、实用性和电能质量等多方面因素，对于分布式光伏规模化接入配电网的孤岛检测问题研究具有重要意义。

关键词：孤岛检测；分布式光伏；自适应正反馈主动移频法；谐波电压检测；电能质量

【摘要】基于数据驱动的方法在电力系统暂态稳定评估的效率和精度提升上已经取得了一些研究成果。然而电力系统暂态过程中涉及多维度时序特征的变化，常规算法对特征的提取能力不足且缺乏可解释性，难以反映系统暂态过程中的动态行为。因此，构建了一个具有双塔结构的Transformer模型，以Transformer编码器作为特征提取器，考虑同一时刻不同维度的特征以及每一维度特征在不同时间步对系统暂态稳定的影响，并将其分别作为双塔结构Transformer模型的输入，训练和学习各特征通道和时间步对系统暂态稳定性的影响。通过融合机制，建立了由系统特征到系统稳定性的端到端的映射模型，实现了暂态稳定高精度的评估，并通过注意力热图可视化解释模型的决策过程。最后，在IEEE-39节点系统验证了所提方法的有效性。

关键词：电力系统；暂态稳定评估；Transformer模型；注意力机制

【摘要】针对现有架空配电线路故障离线定位方法定位可靠性与精度不足的问题，建立适用于阻抗特征分析的线路等效模型，通过分析故障线路不同检测点处的零序阻抗角差异，提出一种基于卫星对时的故障离线式定位方法。该方法向停电隔离后的故障线路首端注入频率、相位恒定的交流电压信号，并手持信号接收装置进行人工巡线，利用卫星对时完成信号接收与注入装置间的同步采样，在不采集电压的情况下，即可实现检测点零序阻抗角的计算，进一步通过比较不同检测点处零序阻抗角差异，确定故障分支及故障点精确位置。分析并明确了注入信号频率、故障点过渡电阻与时钟同步误差对故障定位精度产生的影响。数字仿真结果表明该方法可有效实现故障的精确定位。

关键词：架空配电线路；交流信号注入；卫星对时；故障离线定位

【摘要】

为提升高比例新能源渗透的配电网在小概率-高损失极端事件下的弹性，提出了一种基于分布鲁棒优化的多端口智能储能软开关（E-SOP）配置模型。首先，构建含多端口E-SOP的配电网运行模型；进而，采用KL散度构建新能源机组出力模糊集，并以投资成本与配电网失负荷成本之和最小为目标，建立E-SOP双层三阶段分布鲁棒规划模型；采用列与约束生成算法实现分布鲁棒模型的拆分求解。最后，在IEEE 33节点算例中对模型和算法进行了验证，结果表明E-SOP可有效提升储能对不同馈线的功率支撑能力，从而增强配电网弹性。

关键词：分布鲁棒优化；储能；智能软开关；弹性

【摘要】整流站采用二极管整流器能够提升远距离大容量海上风电直流送出系统的经济性和可靠性。提出了基于24脉动二极管整流器的海上风电并网系统中交流滤波器的优化配置方法。首先，明确了基于24脉动二极管整流器的海上风电送出系统结构，阐述了24脉动二极管整流器的基本原理。然后，计算了24脉动二极管整流器的无功功率需求，对于24脉动二极管整流器，可以将设计复杂的交流滤波器简化为电容器，通过对有功功率变化范围内不同容量电容器滤波效果进行扫描，提出了综合考虑滤波效果和滤波器容量的交流滤波器无功容量优化方法。最后，在PSCAD/EMTDC中对基于24脉动二极管整流器的海上风电送出测试系统进行了谐波分析和交流滤波器优化设计。

关键词：24脉动二极管整流器；海上风电；交流滤波器；谐波分析；无功容量

【摘要】宽频振荡紧急控制是保障风电系统安全运行的“兜底”措施之一。由于风电系统非线性强度大及运行工况多变，难以建立宽频振荡在线风险评估的解析模型。为此，提出了基于数据驱动的宽频振荡风险在线评估方法及紧急控制策略。首先，设计了能够应对宽频振荡多模态和时变特征的宽频相量检测算法，为后续宽频振荡特征评估提供数据支撑；其次，利用最大李雅普诺夫指数作为宽频振荡动态演化趋势的量化指标，并根据风电机组模态阻抗的负电阻效应在线辨识宽频振荡源；然后，融合宽频振荡特征辨识结果，提出宽频振荡风险在线评估策略，进一步将评估结果应用于宽频振荡紧急控制；最后，通过RTDS硬件在环平台验证所提方法的有效性和可靠性。

关键词：风电系统；宽频振荡；阻抗特性；振荡溯源；最大李雅普诺夫指数

【摘要】在当前“双碳”目标的背景下，中国大力提倡能源转型，可再生能源发展迅速，其反调峰增大了系统的调峰压力。抽水蓄能电站作为重要调峰资源，是解决上述问题的有效手段之一，综合量化评估其在大规模风光并网下的效能，是对抽蓄电站的建设投资、运营设计和经济优化等工作提供科学决策的前提。为此，首先分析实际系统运行中抽蓄电站效能发挥的典型场景，并根据抽蓄电站的特性从不同维度建立了电站效能评价指标。然后采用模糊综合评价法构建了一套综合效能量化评估体系，运用改进层次分析法-CRITIC法的综合赋权法对各层指标赋权，并结合评价指标设置多层评价集，实现了对抽蓄电站从局部到整体的效能评估。最后，通过实例对综合效能评估模型验证分析，结果表明：构建的评价体系能较好地评估抽水蓄能电站的综合效能，研究结果可为中国蒙西地区抽水蓄能电站的建设提供指导，为其他地区抽水蓄能电站的效能评估提供指标和方法参考。

关键词：高比例风光系统；抽水蓄能电站；运行效能；综合量化评估

【摘要】随着风电、光伏等新能源发电渗透率的不断提高，电力系统等效惯量水平不断下降且空间分布不均的特性日益凸显。而电力系统维持频率稳定的能力与系统等效惯量水平息息相关，因此明确电力系统等效惯量时空演变趋势具有重要意义。基于系统动力学模型，对电力系统等效惯量的时空演变趋势进行了分析。首先，明确新能源电力系统等效惯量概念及有效惯量组成，并分析惯量响应过程；其次，基于系统动力学模型，在考虑地域、技术进步率、综合成本等多因素影响下，对中国各地区光伏、风电、火电、水电、核电2025—2060年间的装机容量进行预测；最后，基于预测数据，对电力系统等效惯量时空演变趋势进行分析。所预测装机容量结果符合长期发展目标，计算所得电力系统等效惯量水平直观体现了在考虑虚拟惯量与否的情景下中国整体与各区域的变化趋势，可为规划各区域新能源发展，确定低惯量区域惯量补偿措施，保障频率安全等方面提供参考。

关键词： 等效惯量；惯量响应；系统动力学模型；装机容量预测；时空演变趋势

【摘要】针对传统高斯混合模型（Gaussian mixture model，GMM）聚类算法中计算复杂、收敛速度慢和人为确定聚类数目时存在盲目性和主观性等不足，提出了一种基于改进GMM的变电站负荷聚类算法。以传统GMM聚类算法为基础，采用k均值（k-means）算法确定初始聚类中心。减少了GMM聚类算法迭代步骤，提高了输出结果的稳定性。输出不同聚类数下聚类结果的Davies-Bouldin（DB）指标、Calinski-Harabasz（CH）指标和轮廓系数（silhouette coefficient，SC），应用熵权法确定不同评价指标所占权重，构建聚类评价混合指数（cluster evaluation mixed index，CEM）。将聚类评价混合指数最大值对应的聚类个数作为最佳聚类数目，再次输入到改进GMM聚类算法中，得到变电站负荷聚类结果和聚类中心。结果表明，所提方法增强了传统GMM聚类算法的计算速度和稳定性，对变电站负荷具有良好的聚类综合能力，有助于实现聚类结果最优化。

关键词：高斯混合模型聚类；负荷分类；聚类算法；聚类评价

【摘要】电力电子变压器（solid state transformer，SST）是实现配电网分布式能源、新型负荷/储能灵活接入的关键装备，针对应用于SST中高频隔离环节的CLLC型直流变压器开展了电路参数的鲁棒性分析与优化设计研究。CLLC型直流变压器可利用开环控制简化控制复杂度，实现宽范围下接近恒定的双向电压增益，并采用高频变压器的漏感作为谐振电感，降低电路设计难度。提出了一种用于CLLC直流变压器的参数设计方法，利用该方法，即使电感电容值出现设计偏差时，所设计的CLLC直流变压器也具有良好的电压调节能力与软开关特性。分析了高频隔离变压器与器件寄生参数对直流变压器轻载下电压增益的影响，最后开展了典型直流变压器设计，并在PSIM软件中进行了仿真验证。

关键词：CLLC直流变压器；增益特性；参数设计；开环控制；基波分析法；寄生参数

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