智能直流配電網(wǎng)研究綜述

宋強(qiáng)，趙彪，劉文華，等

摘要：智能直流配電網(wǎng)研究綜述在輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生時(shí)，直流就被作為最主要的配電方式，但是由于當(dāng)時(shí)直流輸配電電壓等級(jí)低、容量小等原因使得直流配電被交流配電所取代。20世紀(jì)末，隨著功率半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，直流供電技術(shù)克服了原有的技術(shù)缺陷，線路成本低、輸電損耗小、供電可靠性高、具有環(huán)保優(yōu)勢(shì)等技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)。另外，分布式電源，變頻器、電子設(shè)備等廣義直流負(fù)荷的發(fā)展，也加速了直流配電的發(fā)展。本文對(duì)直流配電的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了全面的闡述，以促進(jìn)直流配電網(wǎng)的發(fā)展。目前，很多國(guó)家已經(jīng)紛紛開(kāi)展了直流配電網(wǎng)的研究，提出了各自的直流配電網(wǎng)概念和發(fā)展目標(biāo)。在 2007年，美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué) CPES中心提出了“Sustainable Building Initiative（SBI）”系統(tǒng)，具有直流母線DC 380 V和DC 48 V電壓等級(jí)，為未來(lái)住宅和樓宇提供電力。在2011年，美國(guó)北卡羅來(lái)納大學(xué)提出了“The Future Renewable Electric Energy Delivery and Management （FREEDM）”系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包含有DC 400 V直流母線，用于構(gòu)建未來(lái)自動(dòng)靈活的配電網(wǎng)絡(luò)。除此之外，日本、韓國(guó)、歐洲等國(guó)家和地區(qū)也提出和建設(shè)了各自直流配電系統(tǒng)。自2009年開(kāi)始，中國(guó)的相關(guān)單位也逐步對(duì)直流配電網(wǎng)展開(kāi)了相關(guān)研究。清華大學(xué)在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目中提出了基于高頻隔離和公共直流母線的電池儲(chǔ)能電網(wǎng)接入系統(tǒng)，該項(xiàng)目的側(cè)重點(diǎn)在于研究用于直流配電系統(tǒng)中的新一代功率變換技術(shù)，包括新一代功率器件應(yīng)用以及高頻隔離變換技術(shù)等。另外，2012年，中國(guó)還以深圳供電局為主成立了城市電網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)研究中心，計(jì)劃于2012年至2015年建立柔性直流配電技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，并實(shí)施柔性直流配電相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究。直流配電網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)涉及到系統(tǒng)供電質(zhì)量、安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面的問(wèn)題，對(duì)直流配電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)形成具有重要意義。直流配電網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)主要包括高壓配電母線的供電方式、低壓直流配電母線的構(gòu)成形式、分布式電源的組織形式、高壓配電母線到低壓配電母線的連接方式、分布式電源及負(fù)載到低壓配電母線的連接方式等。直流配電網(wǎng)中存在著各種電壓等級(jí)的配電母線、形式多樣的分布式電源及負(fù)載，而不同電壓等級(jí)的配電母線需要經(jīng)過(guò)功率變換器實(shí)現(xiàn)功率變換，各類(lèi)分布式電源及負(fù)載也需要經(jīng)過(guò)不同的功率變換器接入直流母線，直流配電網(wǎng)在不同工作模式下各微源及變換器的運(yùn)行狀態(tài)也不同。因此，為了保證直流配電網(wǎng)正常運(yùn)行，控制技術(shù)起著重要的作用。這里將直流配電網(wǎng)中的控制技術(shù)按單元級(jí)、微網(wǎng)級(jí)到配網(wǎng)級(jí)歸結(jié)為3類(lèi)，依次為電力電子變換器的基本控制、多源協(xié)調(diào)控制、多端多電壓等級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行控制。直流配電網(wǎng)的保護(hù)是直流配電網(wǎng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。相比交流配電網(wǎng)，直流配電網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)、工作模式等均有不同，因此傳統(tǒng)的交流保護(hù)方案并不完全適合直流系統(tǒng)。所以，在直流配電網(wǎng)的保護(hù)技術(shù)的研究中，應(yīng)該吸取交流配網(wǎng)保護(hù)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比研究分析直流配網(wǎng)的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、執(zhí)行準(zhǔn)則以及操作經(jīng)驗(yàn)等。目前，關(guān)于直流配電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)的研究方向主要包括直流配電網(wǎng)的保護(hù)設(shè)備、直流配電網(wǎng)的接地方式、直流配電網(wǎng)的故障診斷與處理方法等?？傊?，目前各國(guó)對(duì)直流配電網(wǎng)的研究都還處于試驗(yàn)探索階段，研究重點(diǎn)集中在以直流微網(wǎng)為核心的低壓直流配電網(wǎng)方面。目前，也還沒(méi)有見(jiàn)到有較為系統(tǒng)的示范工程的報(bào)道。但是可以預(yù)見(jiàn)的是，在世界各國(guó)對(duì)節(jié)能減排和能源綜合利用的需求增長(zhǎng)的今天，直流配電網(wǎng)將以其強(qiáng)大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)而擁有廣闊的發(fā)展前景，也必將對(duì)生活生產(chǎn)產(chǎn)生巨大的影響。

來(lái)源出版物：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2013, 33(25): 9-19

入選年份：2017

微電網(wǎng)技術(shù)綜述

楊新法，蘇劍，呂志鵬

摘要：目的：微電網(wǎng)作為分布式電源接入電網(wǎng)的一種有效手段，逐步引起了廣泛關(guān)注。從運(yùn)行控制、供電可靠性和電能質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與安全機(jī)制、仿真平臺(tái)和示范工程等4個(gè)方面介紹國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)研究的最新進(jìn)展，最后結(jié)合中國(guó)未來(lái)智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃，對(duì)微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。方法：從運(yùn)行控制、供電可靠性和電能質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與安全機(jī)制、仿真平臺(tái)和示范工程等4個(gè)方面介紹國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)研究的最新進(jìn)展。對(duì)于微電網(wǎng)的運(yùn)行控制，分別介紹了微電網(wǎng)中電源數(shù)學(xué)模型及優(yōu)化配置、電力電子技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用、微電網(wǎng)多源協(xié)調(diào)控制與能量管理。從微電網(wǎng)與配電網(wǎng)交互影響及供電可靠性、電能質(zhì)量治理和評(píng)估兩個(gè)方面介紹了微電網(wǎng)供電可靠性和電能質(zhì)量。對(duì)于微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)與安全機(jī)制，分微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、微電網(wǎng)安全機(jī)制與保護(hù)兩個(gè)方面進(jìn)行了闡述。從分析、計(jì)算和仿真、工程建設(shè)情況等方面介紹了微電網(wǎng)仿真分析和工程建設(shè)。最后對(duì)微電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了探討與展望。結(jié)果：文章通過(guò)對(duì)運(yùn)行控制、供電可靠性和電能質(zhì)量等方面的論述，所得結(jié)果如下：（1）相比于常規(guī)的電力系統(tǒng)，微電網(wǎng)中的可調(diào)節(jié)變量更加豐富，如分布式電源的有功出力等，通過(guò)對(duì)這些變量的調(diào)節(jié)控制，可以在滿足系統(tǒng)運(yùn)行約束的條件下，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行與能量的合理分配，最大限度地利用可再生能源。同時(shí)，當(dāng)微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)適當(dāng)?shù)娜嚎夭呗詫?duì)微電網(wǎng)輸出進(jìn)行有效控制。（2）隨著微電網(wǎng)滲透率的增加，即使大部分負(fù)荷均由微電網(wǎng)承擔(dān)，由于微電網(wǎng)自身的穩(wěn)定性和可靠性都要優(yōu)于分布式電源，因此微電網(wǎng)滲透率的增加可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。微電網(wǎng)的電能質(zhì)量治理主要從兩個(gè)方面著手：一是配置電能質(zhì)量治理裝置，二是從控制策略方面主動(dòng)提高電能質(zhì)量。（3）微電網(wǎng)具有發(fā)電方式靈活、線路損耗小等優(yōu)點(diǎn)，但由于目前微電網(wǎng)內(nèi)部?jī)?chǔ)能裝備及控制中心價(jià)格水平較高，微電網(wǎng)建設(shè)初期投資較大，所以目前微電網(wǎng)的建設(shè)主要以保障特殊重要用戶供電可靠性需求和滿足偏遠(yuǎn)地區(qū)電力供應(yīng)為主。（4）目前流行的仿真軟件與建模方式，不能完整反映分布式供電系統(tǒng)/微電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與配電網(wǎng)間結(jié)構(gòu)信息的不對(duì)稱(chēng)性，在時(shí)間尺度上不能確切反映微電網(wǎng)電力電子電磁暫態(tài)過(guò)程與配電網(wǎng)中長(zhǎng)期機(jī)電暫態(tài)過(guò)程的交互，亟需根據(jù)接入配電網(wǎng)比例，從控制特性和物理特性兩方面著手，建立分布式電源和其他組件仿真程序包。工程建設(shè)方面，目前國(guó)外建成的微電網(wǎng)工程，大都以微型燃?xì)廨啓C(jī)為主要供電電源，兼有小容量的光伏和風(fēng)力以及其他形式能源，用于科研的微電網(wǎng)工程主要實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)微電網(wǎng)各部分動(dòng)態(tài)性能等。國(guó)內(nèi)微電網(wǎng)示范工程由于供電環(huán)境復(fù)雜、運(yùn)行模式多樣，在保證供能的基礎(chǔ)上更多關(guān)注能量綜合控制等。（5）微電網(wǎng)是未來(lái)智能配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自愈、用戶側(cè)互動(dòng)和需求響應(yīng)的重要途徑，隨著新能源的發(fā)展，微電網(wǎng)將具有一些新的特征：滿足多種能源綜合利用需求、與配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)更高層次的互動(dòng)以及承載信息和能源雙重功能。結(jié)論：微電網(wǎng)技術(shù)自提出以來(lái)，在國(guó)內(nèi)外已有較多的成果積累，本文通過(guò)對(duì)近年來(lái)微電網(wǎng)在運(yùn)行控制等方面成果的總結(jié)，得出如下結(jié)論：（1）在微電網(wǎng)規(guī)劃方面，微電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)多樣、電源特性差異大、應(yīng)用模式多變等，微電網(wǎng)的定容與選址還應(yīng)與電網(wǎng)規(guī)劃相協(xié)調(diào)；（2）在供電可靠性和電能質(zhì)量方面，微電網(wǎng)與配電網(wǎng)既相互影響又相互支撐，且微電網(wǎng)具有可利用的儲(chǔ)能裝置和控制保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)功率平抑和網(wǎng)內(nèi)局部保護(hù)的顯著優(yōu)勢(shì)；（3）在微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面，微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目前上缺乏電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的大背景，離商業(yè)化運(yùn)營(yíng)還有一定的距離；（4）在微電網(wǎng)仿真分析與示范工程方面，開(kāi)發(fā)適用于我國(guó)微電網(wǎng)及分布式發(fā)電的分析、計(jì)算和仿真工具仍是目前的重要工作。

來(lái)源出版物：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2014, 34(1): 57-70

入選年份：2017

模塊組合多電平變換器的研究綜述

楊曉峰，林智欽，鄭瓊林，等

摘要：目的：模塊組合多電平變換器（modular multilevel converter，MMC）具有高度模塊化、易于擴(kuò)展、輸出電壓波形好等特點(diǎn)，尤其適用于中高壓大功率系統(tǒng)應(yīng)用。本文旨在提煉MMC的主要技術(shù)特點(diǎn)、總結(jié)MMC現(xiàn)階段的研究進(jìn)展，在此基礎(chǔ)上指出MMC今后亟待研究的關(guān)鍵問(wèn)題。方法：結(jié)合MMC自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將MMC與傳統(tǒng)的兩電平或者三電平拓?fù)溥M(jìn)行對(duì)比分析，提煉出MMC的主要技術(shù)特點(diǎn)。此外，采用歸納概括的方法，對(duì)已公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)進(jìn)行了總結(jié)，分別回顧MMC在脈沖調(diào)制、直流電壓控制、預(yù)充電、環(huán)流、諧波、數(shù)學(xué)模型、主電路參數(shù)設(shè)計(jì)、故障保護(hù)等關(guān)鍵問(wèn)題的最新研究進(jìn)展，以及其在電力傳動(dòng)、電能質(zhì)量問(wèn)題治理領(lǐng)域的工程應(yīng)用現(xiàn)狀。結(jié)果：MMC具有許多適用于高壓大功率應(yīng)用場(chǎng)合的結(jié)構(gòu)和輸出特征：具備高度模塊化的結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)擴(kuò)容，易于冗余設(shè)計(jì)；具有公共直流母線，可實(shí)現(xiàn)對(duì)公共直流母線電壓的有源控制；對(duì)系統(tǒng)主回路的雜散參數(shù)不敏感，便于工程實(shí)現(xiàn)；MMC各相橋臂均可獨(dú)立控制，可在交流不平衡故障下運(yùn)行；網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障時(shí)，MMC公共直流母線電壓仍然連續(xù)，具有很強(qiáng)的交流故障穿越和恢復(fù)能力；MMC輸出電平數(shù)高，并且開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)頻率低，開(kāi)關(guān)損耗較??；MMC顯著降低了對(duì)交流輸出濾波電感的要求。本文對(duì)MMC關(guān)鍵問(wèn)題的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)：（1）MMC的脈沖調(diào)制技術(shù)，包括傳統(tǒng)的脈寬調(diào)制技術(shù)、空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)、階梯波調(diào)制技術(shù)、最近電平逼近控制等。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)綜合考慮開(kāi)關(guān)損耗、諧波特性、可擴(kuò)展性等指標(biāo)，選取合適的脈沖調(diào)制技術(shù)方案。（2）MMC的直流電壓控制技術(shù)。在預(yù)充電階段，利用三相交流電網(wǎng)或者公共直流母線電壓的預(yù)充電策略具有一定的成本優(yōu)勢(shì)，有助于MMC在高壓大容量系統(tǒng)中推廣應(yīng)用。在正常工作階段，可采用電壓閉環(huán)控制，但系統(tǒng)復(fù)雜性較高，目前多數(shù)文獻(xiàn)采用更容易實(shí)現(xiàn)的基于排序方法的直流電容電壓均衡控制方法。（3）MMC的環(huán)流分析和抑制技術(shù)，MMC的環(huán)流疊加在橋臂電流中，會(huì)提高器件的電流容量增加損耗和成本，已有文獻(xiàn)提出增大橋臂阻抗、添加環(huán)流控制器等抑制方法。（4）MMC的諧波分析和抑制技術(shù)，MMC功率單元的直流側(cè)電容電壓中含有大量基頻和二次諧波，會(huì)影響交流輸出電流特性，可以通過(guò)三次諧波注入、改進(jìn)開(kāi)關(guān)函數(shù)等方法進(jìn)行抑制。（5）MMC的建模，目前對(duì)MMC的建模研究主要集中于電磁暫態(tài)模型、等效簡(jiǎn)化模型、開(kāi)關(guān)函數(shù)模型、狀態(tài)空間模型等方面，對(duì)研究系統(tǒng)特性、主電路參數(shù)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)作用。（6）MMC的主電路參數(shù)設(shè)計(jì)，根據(jù)功率單元直流電容電壓的低頻脈動(dòng)要求，設(shè)定其電容值；而橋臂電感參數(shù)受MMC輸出電流特性、系統(tǒng)故障管理能力等方面制約。（7）MMC的故障保護(hù)，MMC的功率單元直流電容閉鎖后不會(huì)自動(dòng)放電，因此具備在故障后一定時(shí)間內(nèi)“黑啟動(dòng)”的能力。此外，橋臂電感對(duì)沖擊電流也具備一定的抑制作用。（8）電力傳動(dòng)應(yīng)用的低頻運(yùn)行控制，MMC在低頻運(yùn)行下電容電壓脈動(dòng)較大，可以通過(guò)注入高頻共模電壓和相間環(huán)流分量，或優(yōu)化脈沖寬度的方法進(jìn)行改善。（9）MMC的電能質(zhì)量問(wèn)題治理應(yīng)用，MMC作為STATCOM能實(shí)現(xiàn)靈活的無(wú)功發(fā)生控制及對(duì)諧波、負(fù)序和無(wú)功電流在內(nèi)的綜合補(bǔ)償，具備良好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)控制效果。結(jié)論：通過(guò)本文的分析看出，MMC在電力系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用前景，是未來(lái)中高壓大功率系統(tǒng)，尤其是高壓輸電技術(shù)的重要發(fā)展方向。然而，從已公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)來(lái)看，MMC的理論分析和數(shù)學(xué)模型仍不完善、脈沖調(diào)制和電壓控制仍需要進(jìn)一步的簡(jiǎn)化、MMC交流電壓不平衡故障控制方法、故障冗余及保護(hù)有待深入研究，此外，MMC在電力系統(tǒng)能量治理、新能源接入輸電、大功率電力傳動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用具有重要的意義，需要進(jìn)一步推廣。

來(lái)源出版物：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2013, 33(6): 1-14

入選年份：2017

特高壓直流分層接入方式在多饋入直流電網(wǎng)的應(yīng)用研究

劉振亞，秦曉輝，趙良，等

摘要：目的：基于 LCC（電網(wǎng)換相換流器）的高壓直流輸電技術(shù)，需要受端交流電網(wǎng)提供足夠的換相電壓，且在換相失敗后的功率恢復(fù)過(guò)程中還需吸收大量的無(wú)功功率，多饋入直流將給受端交流電網(wǎng)帶來(lái)嚴(yán)重的安全穩(wěn)定問(wèn)題。多饋入直流集中落入東中部電網(wǎng)將是未來(lái)我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展面臨的突出問(wèn)題之一。為了綜合解決這一問(wèn)題，結(jié)合當(dāng)前特高壓直流直接接入特高壓交流技術(shù)取得的突破，本文提出了一種特高壓直流分層接入交流電網(wǎng)的新方式，并理論證明和仿真驗(yàn)證了其系統(tǒng)技術(shù)特性和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。方法：首先結(jié)合當(dāng)前特高壓直流直接接入特高壓交流技術(shù)取得的突破，提出了分層接入的新方式；然后研究了分層接入方式下多饋入短路比計(jì)算方法及CIGRE多饋入短路比指標(biāo)的適用性；并從理論上對(duì)比了特高壓直流不同接入方式的系統(tǒng)特性，證明了特高壓分層接入方式在提高受端系統(tǒng)電壓支撐能力、引導(dǎo)潮流合理分布方面的技術(shù)特性和技術(shù)優(yōu)勢(shì)；最后結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃，對(duì)特高壓直流分層接入方式進(jìn)行仿真分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了理論分析的結(jié)論。結(jié)果：本文創(chuàng)新性地提出了特高壓直流分層接入交流電網(wǎng)的新方式，從理論上證明了其系統(tǒng)技術(shù)特性和優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃，對(duì)特高壓直流分層接入方式進(jìn)行仿真分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了理論分析的結(jié)論。具體包括：（1）特高壓直流分層接入交流電網(wǎng)的新方式，即：特高壓直流高端換流變、低端換流變分別接入500 kV和1000 kV電網(wǎng)，交流濾波器和無(wú)功補(bǔ)償裝置也分別接入500 kV和1000 kV交流母線。（2）對(duì)于分層接入的特高壓直流，多饋入短路比計(jì)算公式仍可適用，但須注意：需要對(duì)接入的兩個(gè)母線i和j都分別計(jì)算多饋入短路比。（3）從電壓支撐的角度來(lái)看，采用多饋入直流分層接入方式，一般情況下既能夠發(fā)揮1000 kV電網(wǎng)系統(tǒng)等值阻抗zi小的優(yōu)勢(shì)，又有利于在一定程度上增大換流母線之間的聯(lián)系阻抗zij，從而使系統(tǒng)從整體上獲得較大的多饋入短路比和電壓支撐能力。（4）從功率分配的角度來(lái)看，特高壓直流分層接入方式通過(guò)改變兩級(jí)電壓注入功率，可以更加靈活主動(dòng)地引導(dǎo)潮流在不同電壓層級(jí)間合理分布，有助于兼顧當(dāng)?shù)刎?fù)荷用電與剩余功率通過(guò)1000 kV電網(wǎng)轉(zhuǎn)移輸送。（5）在長(zhǎng)三角地區(qū)的多饋入直流系統(tǒng)中，分別從多饋入短路比、潮流分布等方面，對(duì)±800 kV錫林浩特—泰州、±1100 kV呼倫貝爾—皖南兩回直流不同接入交流電網(wǎng)方式進(jìn)行了仿真計(jì)算比較，結(jié)果表明特高壓直流分層接入方式的多饋入短路比高，可以提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平；且能夠減輕500 kV通道潮流，發(fā)揮特高壓線路輸電能力強(qiáng)、損耗小的優(yōu)勢(shì)。結(jié)論：本文提出的特高壓直流分層接入方式是提高多饋入直流系統(tǒng)的電壓支撐能力、引導(dǎo)電網(wǎng)潮流合理分布的重要技術(shù)手段，對(duì)解決多饋入直流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問(wèn)題、促進(jìn)交直流電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義，有廣闊的應(yīng)用前景，結(jié)論如下：（1）CIGRE提出的多饋入短路比計(jì)算方法對(duì)于特高壓直流分層接入方式仍基本適用。（2）分層接入方式的1000 kV和500 kV母線短路比相應(yīng)均高于單層接入方式的1000 kV和500 kV母線短路比。通常情況下，對(duì)于單層接入方式和分層接入方式，1000 kV母線短路比均高于500 kV母線短路比。分層接入方式有利于發(fā)揮1000 kV電網(wǎng)系統(tǒng)等值阻抗小的優(yōu)勢(shì)，并在一定程度上增大1000 kV和500 kV換流母線之間的聯(lián)系阻抗，可使系統(tǒng)從整體上具有較大的多饋入短路比和電壓支撐能力。（3）特高壓直流分層接入方式可通過(guò)引導(dǎo)直流功率在1000 kV與500 kV間合理分布，充分發(fā)揮兩級(jí)電網(wǎng)的輸電能力，具有較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

來(lái)源出版物：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2013, 33(10): 1-7

入選年份：2017

C-MMC直流故障穿越機(jī)理及改進(jìn)拓?fù)浞桨?/h2>

薛英林，徐政

摘要：目的：難以有效處理直流故障是目前基于模塊化多電平換流器（modular multilevel converter，MMC）的柔性直流輸電系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)之一，也是在架空線領(lǐng)域必須得到解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本文提出一種改進(jìn)的MMC拓?fù)?，無(wú)需交流斷路器動(dòng)作即可實(shí)現(xiàn)直流側(cè)故障的自清除和系統(tǒng)快速恢復(fù)。所提出的MMC拓?fù)涿總€(gè)橋臂由不同子模塊混合級(jí)聯(lián)構(gòu)成，兼具半橋子模塊（half bridge sub-module，HBSM）的經(jīng)濟(jì)性和從箝位雙子模塊（clamping double sub-module，CDSM）的直流閉鎖特性。在箝位二極管處串聯(lián)動(dòng)態(tài)阻尼電阻，用于耗散故障期間系統(tǒng)儲(chǔ)存能量加快熄弧過(guò)程。方法：首先，研究了箝位雙子模塊正常和閉鎖工作模式，根據(jù)模塊電流方向和輸出電壓不同，分為4種正常工作模式和兩種閉鎖模式，繪制了不同模式下子模塊的等值電路。然后，分析閉鎖前后換流器故障等值電路和故障電流特性，將故障發(fā)生到清除分為兩個(gè)階段：故障檢測(cè)階段，故障發(fā)生后直流電流上升，模塊電容放電導(dǎo)致電壓下降；故障穿越階段，換流器閉鎖后，直流側(cè)故障電流下降直至零，直流網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存的能量回饋到模塊電容里，導(dǎo)致電容電壓上升。無(wú)論故障電流方向如何，電容器總是被充電。此時(shí)，交流系統(tǒng)饋入直流網(wǎng)絡(luò)的潛在故障通路有兩條：（1）經(jīng)換流器內(nèi)部?jī)上嗌蠘虮郏ɑ蛳聵虮郏?gòu)成的路徑；（2）經(jīng)換流器兩相上下橋臂和直流側(cè)故障弧道構(gòu)成的路徑。上述兩個(gè)回路內(nèi)級(jí)聯(lián)模塊電容提供的反電勢(shì)大于交流線電壓幅值，這樣迫使故障電流在數(shù)個(gè)毫秒內(nèi)就下降至零。期間直流線路和電抗器內(nèi)儲(chǔ)存的能量會(huì)饋入交流系統(tǒng)和模塊電容內(nèi)。最后，提出兩點(diǎn)改進(jìn)措施：（1）橋臂由半橋子模塊和箝位雙子模塊混合而成，降低了穩(wěn)態(tài)運(yùn)行損耗和半導(dǎo)體器件數(shù)量；（2）在子模塊內(nèi)部箝位二極管處串聯(lián)阻尼電阻，以加快閉鎖期間能量耗散和降低電容電壓增高幅。與傳統(tǒng)基于CDSM的MMC相比，本拓?fù)淇梢怨?jié)省nT個(gè)IGBT和nD個(gè)二極管。結(jié)果：算例分析可知，在目前已知的幾個(gè)故障穿越能力的換流器拓?fù)渲?，本文所提改進(jìn)拓?fù)渌璋雽?dǎo)體器件和損耗最少。本文所提拓?fù)涞亩O管、IGBT和損耗，比傳統(tǒng)采用CDSM的MMC分別減少6%、12.9%、8.1%；比采用全橋子模塊的MMC分別減少41.3%、23.8%、27%。PSCAD/EMTDC仿真結(jié)果表明，直流故障發(fā)生后，系統(tǒng)可在17 ms內(nèi)即完成換流器閉鎖；由于吸納了直流網(wǎng)絡(luò)能量，箝位雙子模塊的電容電壓有所上升；而半橋子模塊由于電容電壓被旁路掉，保持原有電壓不變。故障期間，阻尼電阻耗散了部分直流網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存能量，減少了電容電壓上升幅值，縮短故障電弧熄滅時(shí)間；阻尼電阻越大，電容電壓平均增幅越小，系統(tǒng)進(jìn)入完全閉鎖狀態(tài)時(shí)間越短。結(jié)論：本文分析了采用CDSM的MMC直流故障穿越機(jī)理，指出其本質(zhì)在于：模塊電容在故障回路提供的反電勢(shì)足夠大，利用二極管單向?qū)ㄌ匦酝瓿晒收想娀∏袛?。提出了兩點(diǎn)的改進(jìn)措施：（1）橋臂由箝位雙子模塊和半橋子模塊混合構(gòu)成；（2）在箝位雙子模塊箝位二極管處增加阻尼電阻。該拓?fù)溆袃牲c(diǎn)顯著特點(diǎn)：（1）同傳統(tǒng)采用CDSM的MMC相比，IGBT和二極管數(shù)量減少，特別是高定值的T0/D0數(shù)量減少；（2）正常運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)阻尼電阻不在電流通路中，不會(huì)引入通態(tài)損耗，直流故障發(fā)生時(shí)，它會(huì)通過(guò)耗散直流網(wǎng)絡(luò)能量加速故障弧道清楚。

來(lái)源出版物：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2013, 33(21): 63-70

入選年份：2017

中國(guó)火力發(fā)電能耗狀況及展望

楊勇平，楊志平，徐鋼，等

摘要：目的：針對(duì)中國(guó)燃煤火力發(fā)電在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期占據(jù)發(fā)電主體地位這一特點(diǎn)，通過(guò)橫向、縱向?qū)Ρ确治觯傮w上把握中國(guó)火力發(fā)電的能耗狀況，以明確中國(guó)燃煤火力發(fā)電能耗所處的水平，給出中國(guó)燃煤火力發(fā)電能耗的客觀評(píng)價(jià)，讓社會(huì)各界正確理性看待中國(guó)燃煤火力發(fā)電。結(jié)合 2010年電力統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過(guò)理論分析驗(yàn)證分析方法的可行性，對(duì)2015年和2020年中國(guó)火力發(fā)電能耗進(jìn)行預(yù)測(cè)，并提出中國(guó)進(jìn)一步降低火力發(fā)電能耗的方法和途徑。方法：根據(jù)2010年中國(guó)火力發(fā)電統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，應(yīng)用火力發(fā)電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法計(jì)算分析得到中國(guó)火力發(fā)電能耗與統(tǒng)計(jì)能耗數(shù)據(jù)基本相符，在此基礎(chǔ)上對(duì)比世界發(fā)達(dá)國(guó)家的火力發(fā)電能耗，按照同樣火力發(fā)電裝機(jī)構(gòu)成進(jìn)行煤耗折算，以明確中國(guó)燃煤火力發(fā)電所處的水平。同樣參考2010年中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)指標(biāo)競(jìng)賽統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及其負(fù)荷率，結(jié)合不同類(lèi)型燃煤發(fā)電機(jī)組變工況熱力計(jì)算，得到75%負(fù)荷工況下機(jī)組的設(shè)計(jì)能耗，進(jìn)而從縱向?qū)Ρ炔煌?lèi)型燃煤火力發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行能耗與設(shè)計(jì)能耗大小，以判斷機(jī)組的實(shí)際能耗水平。結(jié)合2011年之前火力發(fā)電能耗變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)到2015年和2020年時(shí)中國(guó)火力發(fā)電的總體能耗，并結(jié)合理論分析提出進(jìn)一步降低大型燃煤火力發(fā)電機(jī)組能耗的思路和途徑。結(jié)果：（1）按2010年中國(guó)6000 kW及以上電廠燃煤發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電、燃油發(fā)電的標(biāo)準(zhǔn)煤耗率計(jì)算，中國(guó)的煤電、油電和氣電比重分別與日本、德國(guó)、韓國(guó)2009年的比重相當(dāng)，可得到的供電煤耗率分別為 283、300和299 g/(kWh)，比日本供電煤耗率低10 g/(kWh)，與德國(guó)、韓國(guó)水平相當(dāng)，可見(jiàn)中國(guó)的火力發(fā)電煤耗率已處于世界先進(jìn)水平；（2）1000 MW超超臨界濕冷機(jī)組、660 MW超超臨界濕冷機(jī)組、600 MW超臨界濕冷機(jī)組、600 MW亞臨界空冷機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行水平達(dá)到甚至超過(guò)設(shè)計(jì)水平，其他類(lèi)型機(jī)組實(shí)際運(yùn)行煤耗稍高于設(shè)計(jì)水平，但在10 g/(kWh)之內(nèi)，可見(jiàn)在現(xiàn)行技術(shù)條件下現(xiàn)役大型燃煤機(jī)組本身的節(jié)能空間有限，火力發(fā)電節(jié)能進(jìn)入深層次節(jié)能降耗階段，需要在理論上、技術(shù)上尋求突破；（3）根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)對(duì)電力工業(yè)發(fā)展預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，考慮新增發(fā)電量多為600 MW級(jí)以上濕冷機(jī)組、空冷機(jī)組和300 MW級(jí)以上熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，不考慮脫除二氧化碳，初略估算2015年新增燃煤發(fā)電機(jī)組煤耗率290 g/(kWh)，新增燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組發(fā)電煤耗率236 g/(kWh)；到2020年新增燃煤機(jī)組的發(fā)電煤耗率 280 g/(kWh)，燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組發(fā)電煤耗率224 g/(kWh)，考慮到技術(shù)改造及老機(jī)組退役后的大機(jī)組代替使得燃煤電站的發(fā)電煤耗率較 2010年分別下降 2 g/(kWh)和 4 g/(kWh)，預(yù)測(cè) 2015年的火電機(jī)組的供電煤耗率分別是323.5 g/(kWh)、322 g/(kWh)和319.6 g/(kWh)。預(yù)測(cè)2020年的火電機(jī)組的供電煤耗率分別是 314 g/(kWh)、313 g/(kWh)和 310 g/(kWh)；（4）可通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化燃煤火電結(jié)構(gòu)（增加 1000 MW 級(jí)機(jī)組、300 MW級(jí)以上聯(lián)合循環(huán)機(jī)組、300 MW級(jí)以上熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組等）、深度利用火電機(jī)組余熱（鍋爐排煙、汽輪機(jī)排汽等）、全工況優(yōu)化、原煤干燥、合理利用外部資源實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)等途徑降低燃煤火力發(fā)電的能耗。結(jié)論：采用詳實(shí)的數(shù)據(jù)對(duì)中國(guó)火力發(fā)電機(jī)組的能耗狀況進(jìn)行深入、細(xì)致的分析，并與國(guó)內(nèi)外火力發(fā)電進(jìn)行對(duì)比分析，摸清了當(dāng)前中國(guó)火力發(fā)電機(jī)組的能耗水平，指出火電機(jī)組構(gòu)成差異是導(dǎo)致我國(guó)火電機(jī)組整體效率水平偏低的主要原因；并以 2010年的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，預(yù)測(cè)了2015年和2020年中國(guó)火力發(fā)電的能耗水平，并對(duì)今后火力發(fā)電的節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行展望，為今后火力發(fā)電裝備的節(jié)能對(duì)策研究和節(jié)能政策的制定奠定基礎(chǔ)。

來(lái)源出版物：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2013, 33(23): 1-11

入選年份：2017

關(guān)于短期及超短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的評(píng)述

薛禹勝，郁琛，趙俊華，等

摘要：目的：隨著風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模的快速擴(kuò)大，風(fēng)電的不確定性對(duì)電力系統(tǒng)與電力市場(chǎng)的穩(wěn)定性、充裕性及經(jīng)濟(jì)性的影響也日益彰顯，故精確而及時(shí)地預(yù)測(cè)風(fēng)電功率的動(dòng)態(tài)、建立反映風(fēng)電預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)際影響的誤差評(píng)估體系具有重大意義。方法：首先討論了風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的誤差特性及其誤差對(duì)電力系統(tǒng)的影響。然后從信息流觀點(diǎn)解讀風(fēng)電功率預(yù)測(cè)過(guò)程，包括信息源、各種風(fēng)電預(yù)測(cè)方法的信息流向、輸出量的轉(zhuǎn)換與評(píng)估等；接著歸納了影響風(fēng)電功率預(yù)測(cè)精度的因素，包括數(shù)據(jù)采集與處理、預(yù)測(cè)策略、預(yù)測(cè)方法、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、風(fēng)電場(chǎng)的地形地貌、預(yù)測(cè)時(shí)效等；并對(duì)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的研究現(xiàn)狀歸類(lèi)與梳理，包括基于 NWP的物理模型計(jì)算、基于統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)的外推模型、組合預(yù)測(cè)方法、概率性預(yù)測(cè)方法等。在此基礎(chǔ)上，討論了對(duì)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)的要求，提出誤差評(píng)估指標(biāo)應(yīng)該反映整個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)的預(yù)報(bào)質(zhì)量，并展望風(fēng)電功率預(yù)測(cè)可能的突破。結(jié)果：（1）當(dāng)前基于絕對(duì)值及平均值準(zhǔn)則的風(fēng)電預(yù)測(cè)誤差評(píng)估指標(biāo)既不能正確反映誤差正、負(fù)符號(hào)的影響，也不能正確反映誤差影響的非線性。（2）基于NWP的物理模型預(yù)測(cè)方法除了能夠充分考慮風(fēng)電場(chǎng)的物理和環(huán)境因素，最大的優(yōu)勢(shì)在于不需要積累大量的歷史數(shù)據(jù)，因此特別適合新建風(fēng)電場(chǎng)的 WPP。但由于NWP的更新頻率較低，難以滿足超短期預(yù)測(cè)的要求，僅適合短期及中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。NWP本身的預(yù)測(cè)精度也常常制約著最終的預(yù)測(cè)效果。（3）組合預(yù)測(cè)方法的核心思想是分?jǐn)倖为?dú)預(yù)測(cè)方法的誤差風(fēng)險(xiǎn)，以消除大偏差。第1類(lèi)組合預(yù)測(cè)方法是將基于不同統(tǒng)計(jì)方法的預(yù)測(cè)值加權(quán)平均。第2類(lèi)組合預(yù)測(cè)針對(duì)的是中尺度NWP，各模型可由相同NWP模式的不同變量構(gòu)成，也可以由不同的NWP模式構(gòu)成。第3類(lèi)將物理模型和統(tǒng)計(jì)模型相結(jié)合。（4）單一的預(yù)測(cè)模型及固定的參數(shù)難以滿足對(duì)風(fēng)電預(yù)測(cè)有效性及強(qiáng)壯性的要求。對(duì)于不同規(guī)律的風(fēng)電動(dòng)態(tài)，若能分別采用適用的預(yù)測(cè)模型及參數(shù)，就可以改進(jìn)預(yù)測(cè)效果。但如何選擇并綜合不同的預(yù)測(cè)模型，并確保所聚合的是各自的優(yōu)點(diǎn)，而非缺點(diǎn)，從而進(jìn)一步使其對(duì)風(fēng)電動(dòng)態(tài)過(guò)程自適應(yīng)是研究的難點(diǎn)。（5）基于概率區(qū)間的WPP能夠同時(shí)量化預(yù)測(cè)誤差和相關(guān)概率，提供重要的概率分布信息，進(jìn)而降低預(yù)測(cè)誤差所引入的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)論：精確、可靠的WPP是降低風(fēng)電并網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)的最有效手段之一，但風(fēng)速的高度不確定性使WPP的誤差，特別是最大誤差很難有效地控制。既然不可能用同一外推公式及同樣的參數(shù)值來(lái)反映WP的各種時(shí)變形態(tài)，那么除了提高氣象預(yù)報(bào)的精度與時(shí)空分辨率外，如何提高預(yù)測(cè)模型及參數(shù)的自適應(yīng)能力，及采用概率區(qū)間技術(shù)應(yīng)對(duì)不確定性是可能的突破口。為此，還需要建立物理意義明確的評(píng)估指標(biāo)，來(lái)引導(dǎo)預(yù)測(cè)模型及其參數(shù)的協(xié)調(diào)優(yōu)化，而該指標(biāo)應(yīng)該反映整個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)的預(yù)報(bào)質(zhì)量。

來(lái)源出版物：電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2015, 39(6): 141-151

入選年份：2017

廣域相量測(cè)量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望

段剛，嚴(yán)亞勤，謝曉冬，等

摘要：目的：電力系統(tǒng)廣域測(cè)量系統(tǒng)在國(guó)家電網(wǎng)公司的電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)（D5000）的集成，標(biāo)志著中國(guó)的WAMS建設(shè)重點(diǎn)從專(zhuān)用獨(dú)立系統(tǒng)向一體化應(yīng)用系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)在PMU/WAMS應(yīng)用上具有以下優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：（1）PMU布點(diǎn)數(shù)量多、監(jiān)測(cè)范圍廣；（2）WAMS主站數(shù)目多、規(guī)模大；（3）將 PMU擴(kuò)展應(yīng)用于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和內(nèi)電勢(shì)角的測(cè)量；（4）將 PMU/WAMS應(yīng)用于發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)性能評(píng)估，并大規(guī)模應(yīng)用；（5）首先工程實(shí)現(xiàn)了WAMS主站系統(tǒng)的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了協(xié)同低頻振蕩分析和故障分析；（6）首先工程實(shí)施了基于WAMS的廣域阻尼控制?，F(xiàn)階段PMU/WAMS的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的發(fā)展階段，本文對(duì)目前PMU/WAMS在工程實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)和簡(jiǎn)要分析，并對(duì)今后的研發(fā)方向給出了建議?，F(xiàn)狀：智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)D5000中WAMS、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)以及保護(hù)與故障信息系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)圖模庫(kù)一體化整合，多調(diào)度中心WAMS數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了按需共享。迄今在電網(wǎng)中得到普遍應(yīng)用的主要應(yīng)用依次為動(dòng)態(tài)過(guò)程監(jiān)視、對(duì)仿真分析計(jì)算的驗(yàn)證、低頻振蕩監(jiān)視、機(jī)組并網(wǎng)特性評(píng)估、擾動(dòng)識(shí)別等。其他應(yīng)用如暫態(tài)穩(wěn)定監(jiān)視、電壓穩(wěn)定監(jiān)視、設(shè)備參數(shù)識(shí)別等功能的效果還沒(méi)有達(dá)到期望。遇到的問(wèn)題：（1）目前大多數(shù)實(shí)際發(fā)生的低頻振蕩歸結(jié)為強(qiáng)迫振蕩，現(xiàn)有的文獻(xiàn)偏重于對(duì)強(qiáng)迫振蕩及振蕩源的識(shí)別，而對(duì)于強(qiáng)迫振蕩發(fā)生的系統(tǒng)條件和系統(tǒng)層次的預(yù)防控制方法還沒(méi)有明確闡述。（2）由于相量的定義以及PMU對(duì)工頻以外成分的濾波，PMU不適于電磁暫態(tài)現(xiàn)象的分析，這包括發(fā)電機(jī)次暫態(tài)過(guò)程分析和參數(shù)辨識(shí)以及次同步振蕩分析。（3）現(xiàn)有PMU和WAMS主要是側(cè)重于對(duì)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的在線監(jiān)視，由于在通信協(xié)議、緩存處理、CT選擇等方面的原因，其實(shí)時(shí)性和擾動(dòng)期間的測(cè)量精度，以及可靠性方面還無(wú)法達(dá)到快速實(shí)時(shí)廣域控制的要求。（4）受時(shí)間同步精度、性價(jià)比以及對(duì)暫態(tài)過(guò)程監(jiān)測(cè)能力的影響，PMU/WAMS應(yīng)用還不能在地調(diào)及以下電網(wǎng)推廣。（5）海量PMU數(shù)據(jù)對(duì)對(duì)通信和存儲(chǔ)資源的占用大，并且目前也未找到好的數(shù)據(jù)挖掘算法對(duì)其進(jìn)行有效利用。未來(lái)發(fā)展建議：（1）利用PMU的時(shí)間同步以及WAMS對(duì)廣域高速高密度數(shù)據(jù)的集中處理能力，將PMU/WAMS應(yīng)用于高壓直流的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)交直流系統(tǒng)的聯(lián)合分析。（2）為解決PMU大規(guī)模應(yīng)用對(duì)通信和存儲(chǔ)資源的消耗問(wèn)題，需研究PMU的變幀率傳輸。（3）對(duì)PMU問(wèn)題數(shù)據(jù)的原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找到影響現(xiàn)有PMU數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題的主要因素，有針對(duì)性地提出解決方案。（4）研究利用PMU量測(cè)同時(shí)性好、具有相角量測(cè)、基波提取準(zhǔn)確、高傳輸幀率的特點(diǎn)，提高非穩(wěn)態(tài)、有諧波和暫態(tài)污染電網(wǎng)的狀態(tài)估計(jì)精度；基于PMU的高傳輸幀率相量數(shù)據(jù)，研究線性狀態(tài)估計(jì)和動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)在實(shí)際電網(wǎng)中的應(yīng)用。（5）研究基于PMU子站就地分析的WAMS主站高級(jí)應(yīng)用的分布式實(shí)現(xiàn)技術(shù)。（6）研究多WAMS主站聯(lián)合事件分析和決策技術(shù)。（7）研究基于事件時(shí)序特征的故障識(shí)別和穩(wěn)定問(wèn)題分析技術(shù)，彌補(bǔ) PMU在快速暫態(tài)波形監(jiān)測(cè)上的不足。（8）PMU適合于辨識(shí)與長(zhǎng)時(shí)間常數(shù)密切相關(guān)的動(dòng)態(tài)過(guò)程參數(shù)和等值參數(shù)，研究相關(guān)的辨識(shí)應(yīng)用。（9）研究強(qiáng)迫振蕩的系統(tǒng)控制機(jī)理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)迫振蕩的預(yù)防性控制。（10）拓展PMU/WAMS在風(fēng)電、新能源和儲(chǔ)能在線動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。（11）研究測(cè)量PMU和控制PMU的專(zhuān)有算法，以及相應(yīng)的檢測(cè)平臺(tái)和校準(zhǔn)方法。（12）基于IEC 61850研究智能站PMU與過(guò)程層設(shè)備的信息交互方法，以及相關(guān)的PMU功能和性能的檢測(cè)方法。結(jié)論：基于PMU的廣域測(cè)量技術(shù)已經(jīng)深入到大電網(wǎng)運(yùn)行人員的日常工作中，這使得對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的監(jiān)控，由基于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)斷面或局部的非同步暫態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)步到基于同步實(shí)測(cè)的全網(wǎng)動(dòng)態(tài)過(guò)程。但需克服PMU/WAMS在電磁暫態(tài)分析、實(shí)時(shí)廣域控制、海量數(shù)據(jù)處理方面存在的缺點(diǎn)，以促進(jìn)PMU/WAMS的進(jìn)一步發(fā)展。建議的研發(fā)方向可以分成以下幾個(gè)類(lèi)別：（1）擴(kuò)展PMU應(yīng)用領(lǐng)域；（2）解決海量數(shù)據(jù)處理的相關(guān)問(wèn)題；（3）基于分布式計(jì)算和時(shí)序特征分析提高 WAMS的問(wèn)題分析能力；（4）提高PMU本身的動(dòng)態(tài)量測(cè)性能。

來(lái)源出版物：電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2015, 39(1): 73-80

入選年份：2017

基于SNOP的配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化及分析

王成山，孫充勃，李鵬，等

摘要：目的：對(duì)SNOP的功能和原理進(jìn)行詳細(xì)介紹，并提出含SNOP的配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化模型，將其和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比分析，從降損能力、電壓改善能力、應(yīng)對(duì)分布式電源突變能力等方面驗(yàn)證了SNOP的有效性和可行性。方法：含SNOP的配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化模型為非線性優(yōu)化問(wèn)題，本文采用錐優(yōu)化算法進(jìn)行求解。錐優(yōu)化是線性優(yōu)化的一種推廣，因凸錐所具有的優(yōu)美的幾何結(jié)構(gòu)和特殊的處理方式，使其不僅能在有效的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的求解，還能保證所求解的最優(yōu)性。結(jié)果：網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和SNOP均能有效降低系統(tǒng)有功損耗，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)通過(guò)改變系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到降損，無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，降損能力有限。而SNOP可以跟系統(tǒng)狀態(tài)的改變而動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，降損效果隨著接入個(gè)數(shù)的增多而愈加鮮明，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。在電壓水平改善方面，SNOP優(yōu)化效果也要比網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)明顯。在SNOP接入的配電網(wǎng)中，分段開(kāi)關(guān)和其他聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)基本上不用參與配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化，只需要進(jìn)行故障下的自愈控制，降低了開(kāi)關(guān)變位帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，提高了系統(tǒng)安全性和可靠性。SNOP的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)可以減小分布式電源對(duì)配電網(wǎng)的沖擊，及時(shí)消除電壓越限，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。在緩解電壓抬升和提高分布式電源滲透率等問(wèn)題上，SNOP的實(shí)時(shí)調(diào)整和連續(xù)調(diào)節(jié)能力均表現(xiàn)出比網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)更好的效果。隨著SNOP接入個(gè)數(shù)的增多，系統(tǒng)損耗越來(lái)越小，電壓改善越來(lái)越明顯，當(dāng)所有的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)都被SNOP替換時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)成為了一個(gè)多環(huán)網(wǎng)，系統(tǒng)損耗降到最小。但是，新接入SNOP的優(yōu)化效果卻在逐漸下降，考慮到經(jīng)濟(jì)成本問(wèn)題，對(duì)接入SNOP的個(gè)數(shù)以及位置還需要進(jìn)一步分析。結(jié)論：SNOP的合理控制不僅可以降低系統(tǒng)損耗、改善電壓水平，還可以保證負(fù)荷的不間斷供電，提高配電網(wǎng)消納分布式電源的能力，給配電網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)帶來(lái)諸多益處。將SNOP應(yīng)用到配電網(wǎng)具有很大的潛力，甚至有可能形成一種全新的配電網(wǎng)供電模式。此外，直流型分布式電源、電動(dòng)汽車(chē)、直流負(fù)載等設(shè)備的接入使得直流配電網(wǎng)成為了研究的熱點(diǎn)。SNOP亦可以作為直流配電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)過(guò)渡階段，通過(guò)發(fā)展多端 SNOP，并在直流側(cè)配以儲(chǔ)能、分布式電源以及其他智能終端，形成一個(gè)直流配電網(wǎng)，進(jìn)而形成未來(lái)交直流混合配電網(wǎng)的運(yùn)行模式。

來(lái)源出版物：電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2015, 39(9): 82-87

入選年份：2017

大能源思維與大數(shù)據(jù)思維的融合（一）大數(shù)據(jù)與電力大數(shù)據(jù)

薛禹勝，賴(lài)業(yè)寧

摘要：目的：大能源思維將電力視為能源生產(chǎn)與消費(fèi)全流程中的樞紐環(huán)節(jié)，藉此推動(dòng)上游一次能源的清潔替代與下游終端能源的電能替代，支撐能源的可持續(xù)發(fā)展。大數(shù)據(jù)思維將各種數(shù)據(jù)資源從簡(jiǎn)單的處理對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)的基礎(chǔ)要素。本文強(qiáng)調(diào)兩種思維的融合，促使電力大數(shù)據(jù)成為大能源系統(tǒng)廣泛互聯(lián)、開(kāi)放互動(dòng)及高度智能的支撐，包括：廣域多時(shí)間尺度的能源數(shù)據(jù)及相關(guān)領(lǐng)域數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲(chǔ)，以及從這些大量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)中快速提煉出深層知識(shí)并發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值。方法：在演繹大數(shù)據(jù)基本概念、結(jié)構(gòu)類(lèi)型及本質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，歸納電力大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，闡述了大數(shù)據(jù)的采集、集成、存儲(chǔ)、分析、應(yīng)用及安全性等方面的技術(shù)挑戰(zhàn)。從信息創(chuàng)新必須與能源革命在更高層次上深度融合的需求出發(fā)，將電力大數(shù)據(jù)的思維應(yīng)用到電力的廣義可靠性、大能源安全及環(huán)境安全。將單一維度轉(zhuǎn)向多維度統(tǒng)籌融合，開(kāi)發(fā)知識(shí)處理的新方法，從更深刻的視角，以更高的時(shí)效發(fā)掘多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，從而發(fā)現(xiàn)新知識(shí)和新規(guī)律。最后，從電力大數(shù)據(jù)對(duì)電力可靠性的支撐探究電力大數(shù)據(jù)未來(lái)的發(fā)展方向。結(jié)果：大數(shù)據(jù)研究應(yīng)該遵循問(wèn)題導(dǎo)向、需求牽引及數(shù)據(jù)共享的原則。必須結(jié)合具體的目標(biāo)問(wèn)題，將采集到的低價(jià)值的大數(shù)據(jù)加工成高價(jià)值的思想或知識(shí)，大數(shù)據(jù)技術(shù)才有生命力。雖然當(dāng)前關(guān)于大數(shù)據(jù)的應(yīng)用案例大多發(fā)生在互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中，但傳統(tǒng)的電力及能源企業(yè)也在思考如何從關(guān)于大數(shù)據(jù)的空泛介紹走向?qū)嶋H應(yīng)用。特別是除了直接依賴(lài)互聯(lián)網(wǎng)的電力金融業(yè)務(wù)及面向消費(fèi)的個(gè)性化服務(wù)以外，在基于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析與控制領(lǐng)域中，如何融合電力及能源的統(tǒng)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)、因果關(guān)系數(shù)據(jù)及博弈行為數(shù)據(jù)，發(fā)揮大數(shù)據(jù)的價(jià)值。例如：間歇性能源及負(fù)荷預(yù)測(cè)，引導(dǎo)需求響應(yīng)及節(jié)能減排，降低停電風(fēng)險(xiǎn)，反竊電，堵塞經(jīng)營(yíng)漏洞，優(yōu)化資產(chǎn)全壽命周期管理等方面。特別是，如何使企業(yè)決策從當(dāng)前基于常規(guī)數(shù)據(jù)及主觀經(jīng)驗(yàn)的模式，發(fā)展為基于數(shù)學(xué)模型、參與者及多代理模型的混合仿真的沙盤(pán)推演模式。其中的多代理模型就需要大數(shù)據(jù)技術(shù)的支撐。這關(guān)系到電力大數(shù)據(jù)技術(shù)能否進(jìn)入到通常由因果關(guān)系數(shù)據(jù)一統(tǒng)天下的物理系統(tǒng)分析領(lǐng)域。為此，思維方式需要重大變革。結(jié)論：已有信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)研究中存在藩籬和孤島，必須遵循以電力系統(tǒng)為核心環(huán)節(jié)的大能源系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)時(shí)代下的發(fā)展理念，順應(yīng)管理體制及技術(shù)路線的變革。針對(duì)綜合能源，建議通過(guò)基于數(shù)學(xué)模型的因果型數(shù)據(jù)、無(wú)因果關(guān)系的統(tǒng)計(jì)型數(shù)據(jù)以及參與者博弈型數(shù)據(jù)的融合，構(gòu)建信息能源系統(tǒng)的知識(shí)挖掘平臺(tái)。

來(lái)源出版物：電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2016, 1(1): 1-8

入選年份：2017