柔性负荷

简述了直流配电技术发展的背景、面临的挑战，以及技术应用现状，并介绍了美国、德国、英国、韩国，以及我国厦门、甘肃、浙江、深圳、上海等诸多国内外直流配电技术的典型案例。 报告指出，直流配电技术在供电能力、电能质量、可控性以及对分布式可再生能源和柔性负荷的兼容性等方面均表现出突出的优势。在大规模海上风电、用户定制电力系统以及终端负荷供电等方面均表现出竞争力和广阔的应用前景。美国、欧洲及日本均提出了相应的系统架构或建设了研究网络，直流配电技术正处于探索及试点期，技术高速发展，潜力巨大。需要科学、理智地思考战略策略和技术路线。

风电接入从发电侧降低了电力系统碳排放，而引入需求响应消纳弃风为从负荷侧降碳提供了新思路。综合考虑风电和需求响应，基于电力系统碳排放流理论提出了日前日内两阶段电网低碳优化调度方法。首先，对电力系统碳排放流理论进行了分析，建立负荷侧的节点碳势模型；然后，将柔性负荷分为可转移和可削减两类负荷，基于负荷节点碳势模型设计了调用这两类负荷降碳的响应机制；在此基础上，建立了考虑低碳性和经济性的源荷协调日前优化调度模型，基于模型预测控制对日前优化调度模型进行求解，并通过反馈校正调整日内调度结果。最后分别通过改进PJM-5节点和IEEE-300系统进行仿真验证，结果表明，提出的优化调度方法能够有效促进柔性负荷消纳风电，减少弃风的同时实现负荷侧降碳的目标。

配电网由电能配送网络演化为分布式资源高渗透接入、柔性负荷参与互动的“新型局域电力系统”

虚拟电厂是构建规模化、常态化、精准化负荷可调能力的有效手段，是通过有效聚合、协调控制各类分布式资源形成具备常规电厂外特性且可被常态化调度的特殊电厂。商业建筑虚拟电厂是在商业建筑负荷领域开展大规模、精准化电力需求响应的实现方式，其以中央空调等柔性负荷资源为聚合对象，对上参与电力市场交易并接受调度指令，对下协调用户侧设备运行，整合用户参与市场化交易获利。项目产学研联合攻关.

大量柔性负荷接入低压配电网,使配电网潮流分布变得复杂,信号畸变严重,过流特征微弱,故障特征不明显,基于工频信号的故障定位方案不再适用。文章首先利用电流全波有效值和故障电流相位改进了故障判据,构造了新的适应度函数表达式,然后搭建了面向低压配电网的区段故障定位分层降维分析模型,最终得到了基于全电流方向特征的低压配电网故障定位方法,并进行了仿真验证。结果表明该方法能够快速准确识别判定故障信息,不受畸变信息干扰。

微电网的能量管理与优化调度作为构建新型电力系统的重要环节，提高其可再生能源的消纳水平、降低源荷不确定性风险以及优化系统运行成本具有重要意义。因此，文中提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory，IGDT)的含广义储能的独立直流微电网日前优化调度模型。首先，构建含超级电容的混合储能系统，以降低蓄电池运行成本，将具备虚拟储能特性的柔性负荷与混合储能相结合，形成广义储能，充分发挥微电网系统内灵活性资源特性；其次，考虑系统风光荷不确定性，引入IGDT模型，在确定性模型基础上建立风险规避策略下的鲁棒模型和风险投机策略下的机会模型，从2种决策角度追求降低风险与最大化收益；最后，基于算例仿真分析，证明该调度策略在降低微电网运行成本的基础上可量化不确定性因素对系统调度决策的影响，验证了模型的有效性和可参考性。

本项目属于电力系统运行与控制领域，涉及电力系统、计算机和通信等专业，由科研、制造、运行等单位联合参与攻关。 依托系列科技项目，历时7年，产学研协同攻关，以提升高密度负荷城市电网低碳经济性安全稳定运行为目标，从低碳经济调度、在线预警与辅助决策、安全稳定所需精准负荷控制等方面开展了输-配-用协同优化控制研究，研发系统和设备均实际工程应用。主要创新点: ①提出了覆盖发-输-配-用的城市电网碳-能复合流最优潮流模型及均衡迁移学习求解方法，实现了计及多类柔性负荷参与输-配-用的多时间尺度协同调度决策。②提出了基于多源数据智能挖掘技术的细分行业负荷调节特性在线识别方法，实现了稳控系统运行状态快速分析统计和电网安全稳定在线预警分析与辅助决策，研发了计及智能负载的多维度精准负荷控制技术。③提出了基于异构多模实时通信网络的输-配-用协同控制系统架构，研发了覆盖输-配-用异速多类型通信接口的自适应保全映射技术，开发了电网输-配-用协同优化控制成套装备和系统。 授权专利20项、软著10项，实审专利6项，发表论文73篇(英文SCI 期刊35篇，中文EI 期刊24篇)。项目成果有效促进清洁能源全额消纳、经济调度效益明显，有效降低电网侧日均碳排放，降低发用电企业成本；有效提升了电网安全稳定运行水平，助力深圳供电局成为南网连续多年唯一未发生电力安全三级及以上事件省级公司，有力促进供电可靠性大幅提升；大幅提升安全稳定控制精准度和响应速度。鉴定委员会一致认为该成果整体处于国际领先水平，有效促进了高密度负荷城市电网输-配-用系统调控技术发展，具有广阔的推广应用前景。

在新型电力系统快速发展的背景下，配电网中各类分布式电源、储能、电动汽车、柔性负荷的接入占比不断增加，运行方式日趋复杂多变，其拓扑的精确辨识也更有难度。针对现有配电网量测数据采集周期较长、辨识方法对数据不平衡敏感而导致辨识精度不高的问题，提出了一种两阶段的新型配电网拓扑辨识方法。首先，采用两层堆叠的图卷积网络生成系列标签分类器，再用卷积神经网络提取量测时间序列的特征，并结合多标签分类学习实现第一阶段的初步辨识。其次，对初步辨识获得的初始拓扑中状态为“阴性”(开断)的支路进行全状态空间搜索，并通过潮流匹配模型，筛选出耗散值最小的状态样本，实现“假阴性”二次辨识。最后，在改进的IEEE33节点含新能源配电网络上进行仿真验证。结果表明，所提模型和方法能有效解决数据失衡的问题，并具有更高的辨识精度。

随着高比例新能源接入电网，新能源出力和负荷的波动性及不确定性对系统的灵活爬坡能力提出更高的要求。提出了一种面向灵活爬坡服务的针对高比例新能源电力系统中常规发电机组、储能、柔性负荷等可调节资源的优化调度模型。首先，提出一种考虑日前预测净负荷不确定性的灵活爬坡需求估计方法，根据爬坡起始和结束时刻净负荷及其安全裕度，量化估计电力系统灵活爬坡需求。其次，基于生成的净负荷不确定性场景，提出了考虑系统灵活爬坡需求的基于两阶段混合整数线性规划的可调节资源优化调度模型，从日前-实时两个阶段实现可调节资源的优化调度。最后，基于IEEE-RTS-24节点系统，在4种典型方案场景下对比验证所提优化调度模型。结果表明所提模型能有效提升系统灵活性，降低系统运行成本。

为有效缓解三北地区高比例可再生能源并网所存在的大规模弃风问题，将火电机组、热电联产机组、光热电站、风电厂和电热负荷聚合为虚拟电厂。首先采用场景分析法对日前风光场景进行随机优化，降低风光预测误差；利用综合需求响应机制充分调动电热柔性负荷资源。然后综合考虑系统运行成本、弃风成本和需求响应成本构建虚拟电厂(virtual power plant，VPP)系统日前调度优化模型，并在多种运行模式下求解以获得最优日前调度计划。最后通过算例分析验证所提方案在提高系统经济性的同时能有效促进风电消纳。