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“数智化驱动的源网荷储协同优化与调控”专题
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特约主编寄语 数智化驱动的源网荷储协同优化与调控
2025,8(3): 261-262 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.001
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考虑多种不确定参数的家庭能量管理系统优化调度方法
2025,8(3): 263-276 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.002
在新型电力系统运行中，由于高比例新能源出力的随机性，触发了大量需求侧响应。家庭能量管理系统将调节能力较强的家庭柔性负荷进行一体化管理，帮助用户节约电费的同时，参与智能电网优化调度。基于分布式光伏和各类家用柔性负荷，综合考虑不确定性的环境因素与多样性的用户需求，提出一种考虑多种不确定参数的家庭能量管理系统的调度方法。权衡光伏上网率和用户用电，通过非参数核密度估计及机会约束处理不确定参数，使用非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm II，NSGA-II）求解决策结果，对不同用电场景进行仿真，并进行对比验证。仿真算例表明：所提方法能够针对不同家庭提供更合理、更灵活的用电策略，明显降低用户用电成本，提高分布式光伏利用率，对于多种不确定变量具有较好的鲁棒性。
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考虑不确定性的分布式能源站互联协同低碳优化配置研究
2025,8(3): 277-288 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.003
能源站互联协同通过构建多区域能源站点之间的互联管道，让不同区域的能源需求和供应能够高效对接，来打造一个能源互联互通的平台，与分布式能源站（distributed energy system，DES）单站规划相比更有优势。首先在DES单站规划模型基础上增加互联管线的传输模型并对其互联运行过程中传输方式和容量进行了讨论和分析并建立相应模型；其次，采用合理的不确定性场景合成方法构建不确定性场景来模拟实际系统中能源不确定性；然后构建低碳分布式能源站互联协同优化配置模型，在生成的不确定性场景下对模型进行求解，通过分析对比对所提方法的合理性和可实施性进行了验证。
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基于双层模型预测控制的建筑与社区综合能源系统主从博弈协调优化
2025,8(3): 289-298 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.004
提出了一种基于双层模型预测控制（model predictive control，MPC）的建筑与社区综合能源系统（integrated community energy system，ICES）主从博弈协调优化方法。首先，采用热阻－热容网络对建筑用户采暖负荷的热动态特性进行了建模。其次，提出了基于双层MPC的建筑与ICES协调优化模型，在兼顾ICES运营商和建筑用户的差异化利益诉求的基础上，进一步考虑了在协调优化过程中面临的风电和光伏出力、ICES运营商向上级能源系统购买能源的价格、室外温度和光照强度等预测数据的不确定性。最后，通过算例验证了所提方法可合理平衡ICES和建筑用户的差异化利益诉求并有效应对协调优化中所面临的不确定性。
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聚合电动汽车与碳捕集的虚拟电厂优化运营策略
2025,8(3): 299-309 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.005
基于碳中和背景下电动汽车充放电对电力负荷峰谷差率和虚拟电厂收益的影响，提出一种聚合风电、光伏、电动汽车、碳捕集和燃气轮机的虚拟电厂优化运营策略。通过分析电动汽车用户行为，模拟用户充电负荷，提出虚拟电厂运营策略。以峰谷差率和虚拟电厂收益为目标，将风电、光伏出力与电动汽车的放电量清算到日前市场出售，使用燃气轮机承担基础负荷、风光预测偏差和电动汽车充电需求，采用碳捕集系统减少碳排放，参与碳市场交易。最后，通过算例对有序和无序充放电对比仿真，验证了所提策略的有效性和实用性。
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并联充电模块高精度自适应均流技术研究
2025,8(3): 310-316 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.006
电力场站应急备用电源的充电模块可能会出现其等值参数退化所致的不均充现象，将加速功率器件老化和蓄电池最大可放电容量衰减。为延长充电模块的整机工作寿命，为蓄电池高质量供电，必须攻克并联充电模块低成本均流控制技术。揭示了电路参数与频率增量对充电模块均流效果的影响；提出了以电流偏差为观测量、工作频率为控制量的并联模块自适应均流解决方案，设计了双精度自适应均流策略和电压选调电路，给出蓄电池均浮充循环时双精度自适应控制电路的工作时序；开发了双精度自适应均流充电模块样机，验证结果表明基于双精度自适应均流技术的并联充电模块在输入输出全工况下具有良好的鲁棒性：20%负载（2 A）和50%负载（5 A）下绝对均流不平衡度分别小于5%和2.3%。
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基于自适应模糊算法的多模式电池均衡策略
2025,8(3): 317-325 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.007
为解决电池在工作时出现的能量不一致的问题，以模糊逻辑控制算法为核心，建立以电池荷电状态（state of charge，SOC）差异和电池温度差为根据，可自适应选择均衡模式和开关导通占空比的均衡控制策略。并设计了一种基于环形电感和三绕组变压器的双层均衡拓扑结构，该拓扑拥有多个均衡模式，满足策略需求。使用MATLAB Simulink软件进行模型搭建并仿真，仿真结果表明该均衡方法能够有效缩短均衡时长，缓解电池间的不一致性问题，对比同类型多均衡模式的均衡方法，静置、充电、放电所需均衡时间分别缩短69.78%、39.81%和44.15%，同时有效降低了均衡时的电池温度。
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锂离子电池生产与服役过程缺陷问题研究综述
2025,8(3): 326-335 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.008
随着“双碳”目标的持续推进，电动车和电化学储能呈现快速发展趋势，电池缺陷的引起的安全事故也受到广泛关注。识别锂离子电池生产与服役过程的缺陷对实现新能源持续健康发展具有重要意义。首先，对锂离子电池生产与服役过程的缺陷进行分类，包括制造缺陷、老化缺陷、封装缺陷和结构缺陷。在此基础上，分析了不同种类缺陷的产生原因、对电池性能的影响以及识别方法，重点关注不同缺陷电池的多物理场表现，对现阶段检测/监测方法进行了探讨。最后，梳理归纳了现阶段缺陷电池的无损检测/监测方法，并对电池缺陷识别的发展方向进行了展望。
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电能量市场中风光抽蓄一体化并网运行优化策略
2025,8(3): 336-346 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.009
随着“风光水火储一体化”建设的逐步加快和电能量市场改革的不断深入，风光抽蓄一体化并网运行在电能量市场中的商业模式及运行策略有待进一步研究。首先对风光抽蓄一体化并网构型及其运行机理进行分析，随后建立以经济性最优为目标函数的数学模型，最后，以新疆某地区的电力系统为例进行仿真分析，并提出相关运行策略。结果表明：风光抽蓄一体化并网运行可提高总收益。在报量策略方面，中长期交易中应在电价高时积极报量，现货市场中则需要结合优化算法形成最优报量曲线。在报价策略方面，中长期交易中以平值电价200元·MWh-1以下可能出现亏损情况，在225元·MWh-1以上可盈利。现货市场中需基于优化算法确定竞争力电价以实现最大化收益。
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面向管理应用的塔式光热发电资源分析系统研究 ——基于气象卫星反演数据
2025,8(3): 347-356 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.010
当前绝大部分光热资源评估主要是面向太阳能资源以及电站级开发设计，而面对全球大范围、区域性评估光热资源发电能力仍存在一定困难。基于气象卫星反演的全球太阳能资源数据，结合地物覆盖、保护区、水系、交通等影响光热资源评估的边界条件，结合当前技术条件下单个光热电站难以无限扩大的限制因素，面向资源管理应用方面，提出一种光热资源评估分析系统，采用塔式光热发电方式，固定单个电站的容量，计算待评估区域的可装机面积在当前技术条件下能够安装固定单个电站的数量，得到待评估区域光热资源发电技术可开发量，适宜为光热发电资源宏观选址进行技术可开发量评估。通过该方法评估得出全球光热发电技术可开发量约197.5 TW，储热8 h发电量可达705 PWh。将单个电站安装容量的评估结果与已建工程相比误差较低，可以为光热资源发电宏观选址评估提供助力。
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基于容器选择的边端协同台区微服务实时处理方法
2025,8(3): 357-367 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.011
随着低压台区内业务种类及数据量的快速增长，低压台区数据采集、能源调控、负荷控制和故障监测等业务对数据的实时处理提出更高要求。容器架构和微服务技术可以提高低压台区资源利用效率，降低数据处理时延。然而，低压台区微服务卸载与处理仍存在微服务差异化处理需求、微服务处理等待时延的外部性和服务器与容器资源竞争等挑战。面向低压台区电力业务数据实时处理的需求，首先，提出了基于容器选择的边端协同台区微服务实时处理架构。其次，构建了微服务处理总时延最小化问题。接着，提出了基于经验匹配的低压台区微服务实时处理优化算法求解微服务的服务器和容器联合选择问题。最后，通过仿真实验验证了所提算法在微服务处理总时延方面的性能优势。
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面向数字孪生配电网的低时延业务决策方法
2025,8(3): 368-377 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.012
数字孪生（digital twin，DT）通过对物理实体的同步模拟，可有效提升配电网实时决策能力，但其对数据与算力的需求很高，边缘计算可下沉模型训练任务至边缘侧，减小DT模型训练的通信、计算负担。针对边缘侧资源与训练需求不适配的问题，提出一种面向数字孪生配电网的低时延业务决策方法。首先，构建配电网低时延业务决策框架，引入边缘协作提升配电网DT模型训练精度与效率，建立最小化模型训练时延与损失加权和的优化问题。其次，提出基于双向贪婪演进的边缘协作决策算法，利用Q学习实现全局信息未知情况下模型训练时效性和精度的联合优化，并基于贪婪策略解决协作服务器选择冲突问题。仿真结果表明，与基于强化学习的业务决策（reinforcement learning-based service decision，RSD）算法和基于贪婪的业务决策（greedy-based service decision，GSD）算法相比，所提算法的全局损失函数分别降低了43.32%和71.33%，全局模型聚合总时延分别降低了14.87%和56.42%。
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基于切换模型的光伏系统Boost变换器功率控制和 数字孪生故障诊断方法
2025,8(3): 378-385 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.013
光伏发电系统中DC/DC变换器的精确建模是其高性能控制和精确故障诊断的基础。传统变换器线性化建模方法无法实现变换器工作过程的精确描述并因此影响系统控制及故障诊断性能的提升。基于切换系统理论，提出一种基于切换模型的Boost变换器功率切换控制方法和数字孪生故障诊断方法。所提方法通过建立Boost变换器切换模型实现变换器工作过程的精确描述及数字孪生状态估计。同时，切换控制器被设计以实现变换器功率控制及实现变换器功率开关故障和传感器故障的检测和识别。所提控制方法具有实现简单、无控制参数、对于电路参数不敏感等优势。所提故障诊断方法具有故障诊断灵敏度高，故障识别效果好的优点。
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一种基于就地信息的全流程中压配电线路保护方案
2025,8(3): 386-397 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.03.014
提出了一种基于就地信息的全流程中压配电线路保护方案。该保护方案通过就地电气信号的时间与空间双维特征，在传统方案利用由故障引发的一次扰动信号特征基础上，进一步利用故障后一侧断路器断开所引起的二次扰动信号特征，在不依赖通信的情况下，基于故障线路一侧断路器跳闸后对侧断路器处的工频电气量变化特征，实现配电线路短路故障快速、有选择性地从两端隔离。更进一步地，保护方案通过对瞬时故障和永久性故障的判断，优化了对联络开关的控制，对于永久性故障不合闸，从而降低传统就地自动化方案中故障自愈过程对配电系统的冲击。同时，由于方案实现故障从两端隔离，为未故障区段恢复供电创建了基础。基于一侧失压延时合闸功能，保护方案实现对非故障区段的恢复供电。该保护方案可达到线路短路故障不越级到变电站出线开关跳闸；可不依赖通信和主站，对于永久性故障与瞬时性故障，优化地实现故障区域快速自动隔离、非故障区域快速自动恢复供电，有效提高了供电可靠性。
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