一种复杂电力网络的时空演化模型

网络拓扑对电力网络的脆弱性和鲁棒性有重要影响,当前经典网络模型与实际电力网络有较大差异.基于电力网络本身的演化机理,对BA无标度网络模型进行扩展与改进,构造了一种复杂电力网络的时空演化模型.提出网络生长点的概念,将其定义为靠近网络中原有节点但并未被占据的位置.新节点加入时,其坐标从网络生长点中随机选择;已有节点与新节点连接的概率由该节点的度数和该节点与新节点间的物理距离共同决定.分析了该模型的统计学特性,通过美国西部电网、中国北方电网与几种典型网络模型在平均度数、聚类系数、特征路径长度和度分布曲线等方面的对比,验证了新模型能很好地反映电力网络的演化规律.     

考虑城镇生长特性的区域能源网演化模型

区域能源网的发展是新型城镇建设的重要环节,分析区域能源网的演化规律和形态特征,对于指导网络规划、运行具有重要意义。提出了一种考虑城镇生长特性的区域能源网演化模型,首先根据城镇生长特性总结了空间负荷的增长特性,进而借鉴复杂网络理论中的随机几何图模型模拟城镇负荷的增长过程,然后以最小化投资建设成本为目标,规划得到区域能源网的能源站和综合管线分布,给出区域能源网的演化流程,进一步通过理论分析了演化模型的空间和拓扑特征。算例分析结果表明演化所得区域能源网符合城镇和负荷的生长特性,其形态特征与理论分析结果一致,并且与实际电网具有相似的特征,验证了所提演化模型的合理性。     

电力生命线网络多节点关键群组评估

电网关键节点的辨识是电力系统安全稳定运行的重要内容之一,目前对于电网关键节点的分析基本是针对单一节点,未考虑多节点的共同影响,为此提出了多节点关键群组的辨识方法。为准确辨识电网多节点关键群组,采用基于复杂网络理论和系统物理特性相结合的方式,同时考虑电网的可调性和抗毁伤性进行综合评估。通过构建网络节点效率矩阵,以系统动力学毁伤调整后的稳态为基础,并使其满足最小切负荷原则,模拟不同节点组合的多节点群组影响力。结果表明关键节点并非一直存在于关键群组内,多节点群组的影响力并非是单一节点影响力的简单叠加,多节点关键群组相较于群组数量占比很小。该方法对电网多节点关键群组辨识、利用和防护具有重要意义,可以有效指导灾前防护和灾后恢复。     

基于复杂网络演化博弈的可再生能源技术扩散仿真分析

“双碳”目标下,风光等可再生能源逐步替代煤等传统化石能源是实现电力系统能源转型的必然趋势,开展可再生能源技术扩散研究是模拟分析这一趋势的重要手段。然而,现有可再生能源技术扩散研究多从总体层面关注宏观扩散模型,忽略了发电商群体内部微观复杂博弈过程及相互作用对宏观扩散影响的复杂性。针对该问题,该文基于系统科学与博弈论视角,以发电商群体社会关系构建复杂网络,以不完全信息有限理性特征开展演化博弈。从发电商个体发电策略更新到发电商群体关系演化的逻辑,由点到面地分析可再生能源技术扩散的动态演化过程。基于两种典型复杂网络场景开展仿真,剖析发电商群体关系、政策标准以及市场价格等众多因素对可再生能源技术扩散演化的影响。算例结果既可为政府引导可再生能源技术在发电企业扩散方面提供理论支撑,亦可为演化博弈理论在能源行业中的广泛应用提供有益的借鉴。     

复杂网络上博弈行为的研究进展

本文简要介绍了复杂网络上博弈研究的基本概念,并总结了近年来复杂网络上博弈模型中合作行为的研究进展,主要包括复杂网络上合作行为涌现机理的分析,复杂网络上合作行为的特点,网络的几个特征量对合作行为的影响,以及提高合作行为的方法等.最后,本文提出了这一领域几个有待解决的问题及可能发展的方向.     

基于网络数字化挖掘的电网拓扑结构辨识

在分析电网物理与运行特性基础上,应用复杂网络理论对电网拓扑模型进行网络数据挖掘,实现对电网拓扑模型的结构辨识.提出了基于有功和无功网络分解的有向加权电网拓扑模型,给出了线路方向选取与线路权重计算的方法;重新定义了最短电气路径及相关网络参数,提出了平均贡献度的概念及计算方法;在此基础上,对电网进行了骨干网与社区网的数据挖...     

考虑网络演化的直流潮流停电模型与自组织临界性分析

直流潮流停电（OPA）模型及其改进模型能模拟连锁故障停电过程,并能从宏观上揭示大停电的自组织临界性,但没有考虑电网结构变化对大停电的影响。文中在OPA模型基础上,考虑了慢动态过程中电网结构的演化特征,建立了考虑网络演化的OPA模型。对2个典型复杂网络演化方式的仿真表明:按小世界方式和无标度方式演化的电网都会自组织到临界状态;小世界电网特有的高聚类系数和低特征路径长度易扩大连锁故障的广度和深度,其平均损失负荷大于无标度电网;无标度电网通过小规模的线路连锁开断,释放系统压力,减少大停电概率。研究结果对未来的电网建设及大停电的整体预防有一定指导意义。     

电力网络连锁故障研究综述

电力网络连锁故障是由某一个故障引发的一系列故障过程，其后果是造成大规模的停电事故和许多关键元件的开断。由于电网故障模式较多，故障参数（包括各种连续参数和离散变量）形式各异．因此连锁故障模式的搜索和后果分析十分困难。近年来．研究人员建立了多种方法和模型．如模式搜索法、模型分析法等．综述了电力网络连锁故障领域的一些研究成果，并指出应从提高故障模式搜索速度、计及稳定性问题、采用复杂网络理论进行模型分析和连锁故障的预防控制、校正控制和紧急控制等方面进行深入研究。     

基于复杂网络理论的电力通信网拓扑脆弱性分析

为了分析和识别电力通信网结构的脆弱性,提出了一套行之有效的电力通信网拓扑结构保护策略。首先,以“华北五省一市电力通信网”为研究对象,利用复杂网络理论对其进行建模,并分析其拓扑统计特征。其次,采用脆弱性评估的方式,全面地评估电力通信网结构的连通性和网络效率。最后,结合电力通信网特点,提出相应的保护策略,使电力通信网结构脆弱性降到最低。     

考虑天然气网影响的电网脆弱线路辨识

脆弱线路辨识是电力系统运行风险控制的重要环节。在电网—天然气网耦合背景下,天然气网的运行状态对电网运行影响深刻,因此提出一种考虑天然气网影响的电网脆弱线路辨识方法。首先,构建电网—天然气网耦合系统优化模型,求解得到系统初始运行状态。在此基础上,基于熵理论,建立线路耦合脆弱度因子,用于反映天然气网气源故障对电网线路脆弱性造成的影响。然后,基于复杂网络理论,建立线路结构脆弱度因子和运行脆弱度因子,从结构性视角和运行状态2个方面揭示电网固有的脆弱性。综合上述脆弱度因子,得到用于辨识电网脆弱线路的综合脆弱度指标。采用网络效能和系统输电效率2个指标反映线路故障对电网的影响,验证所辨识出的脆弱线路。由IEEE 30节点系统和比利时20节点天然气系统组成的电网—天然气网耦合测试系统算例表明,所提方法能够有效地分析天然气网对电网脆弱线路辨识造成的影响。     

基于改进复杂网络模型的电网关键环节辨识

为了更好地揭示电网复杂形态下的特性以及辨识可能触发电网大规模事故的关键环节,通过功率传输路径、功率加权传输距离、路径传输能力的定义对已有的电网复杂网络模型进行改进,使之符合电网基本电气规律和满足物理特性约束。进而基于改进的电网复杂网络模型建立了包含距离度、能力度、枢纽介数、距离介数和能力介数的电网关键节点和支路的评价指标集,使之能准确考虑节点和支路在电网结构和运行中的地位和作用。利用所述模型对IEEE典型系统以及某省级电网进行建模和关键环节辨识,取得了较好效果,并通过与现有方法的对比验证了算法的合理性与有效性。     

考虑电网脆弱性的多目标电网规划

在基于复杂网络理论进行电网结构脆弱性评估的基础上,建立综合考虑经济性、环境影响因素以及电网脆弱性的多目标输电网扩展规划模型.模型中的电网脆弱性指标结合电力网络本身的拓扑结构和运行状态,衡量电网规划方案下的网络输电能力以及网络对故障的耐受能力.将Pareto非支配排序与差分进化(DE)算法相结合,采用非支配排序差分进化(NSDE)算法对该模型进行求解,通过6节点系统算例验证了NSDE算法在求解多目标电网规划问题中的可行性.算例结果表明,所建立的多目标规划模型可以有效评估规划方案的网络脆弱性,对规划建设坚强的电网具有一定的借鉴意义.     

中压配电网次级网络分析模型

针对10kV配电网网架结构一直存在着复杂、参差不齐的状态,为了有效梳理和规范10kV配电网网架结构,提出了中压配电网分层分区的基本思想,定义了10kV配电网主干网络和次级网络的概念;其次,以客观反映次级网络结构和功能特性为基础,为满足不同需求构建了三类次级网络分析子模型;最后,根据某城市配电网建设、运行的实情,制定参数的边界条件,进行模型简化分析和计算,算例结果验证了该方法的正确性和有效性。     

考虑分布式电源接入的新农村电网规划模型

为适应国家建设坚强智能电网的要求,未来新型农村电网应充分考虑适应农村可再生能源、分布式电源发展,实现"小电源"与配网互动。针对未来分布式电源在农网中应用的可能性,研究了分布式电源接入的新农村电网规划问题。建立了电网投资成本最小化和系统线损最小化的双目标规划模型。该模型在约束条件中考虑了分布式电源接入对配电网潮流的影响。以IEEE14节点系统为例模拟了规划模型的应用,结果表明分布式电源接入之后能够增强农网供电能力并降低系统线损。该模型能满足经济性和安全性的要求。探讨了分布式电源接入后对农网供电可靠性指标的改善情况。     

面向智能电网的配用电通信网络研究

结合国内外最新的智能电力通信网建设理论,研究了配用电通信网建设的具体规划和设计实现。首先分析了智能配用电网的相关业务、业务之间的关系、业务通信需求等,构建出对应各类业务的基础业务网络模型。然后从多业务融合网络发展角度,分析了构建4种业务融合通信网络涉及的关键技术要素（如可用的通信技术、通信协议结构、综合网管技术、网络安...     

考虑吸纳风电能力的电网调度模型研究

智能电网的特征之一是充分吸纳可再生能源。风力发电随机性强,给电网带来诸多不确定因素。为了最大程度吸纳风电能量,同时兼顾电网安全性,必须舍弃传统的基于N?0或N?1考量的调度计划制定方法,而应在计及输电元件故障概率的基础上构建含风电的电网调度模型。该模型追求电网静态安全与风电吸纳能力的协同优化。算例以不同风况为背景,计算了小风、中风、大风情形下的风电最大容许上网功率。研究表明,通过科学的调度优化,能够让风电起到对电网的支撑作用,同时避免风电随机性对电网造成的影响。     

华中电网稳定计算用负荷模型参数仿真研究

负荷模型是影响电力系统仿真计算的重要因素。为探讨目前华中电网调度部门实际使用的负荷模型及其参数的准确性，指导科学建模工作，利用电力系统分析综合程序PSASP计算了华中电网各配电网的等值阻抗，仿真结果表明目前应用的等值负荷模型参数与实际情况有一定差距，配电网络结构、运行电压、等值阻抗处理方法等因素对负荷模型等值的准确性均有影响，利用仿真得到的负荷模型等值参数可减少电压稳定问题突出的电网所需要的稳定措施量。     

基于智能电网核心标准的配电网模型分析

分析了IEC 61970,IEC 61968,IEC 61850,IEC 62357标准,从配电网中的能量传输路径和信息传递路径出发,提出了智能配电网中的配电自动化系统、高级配电网管理应用、配电网中的通信、分布式电源、配电用电的互动几个部分在核心标准体系下的模型、技术关键及模型之间的映射方法。     

基于复杂网络理论的无功分区算法及其在上海电网中的应用

基于复杂网络理论的最新进展,提出了一种电力系统无功分区的新算法。该算法由“分裂”和“凝聚”2部算法组合而成。前者利用灵敏度矩阵对电网进行预分裂,确定分区的基本结构。该算法可保证无功分区内部发电机的控制能力,并且显著减少分区合并时的迭代次数。后者基于模块度的概念,构建了分区合并新指标,并据此进行分区合并。该算法可以保证各分区内部的无功就地平衡,同时准确地评估无功分区的划分质量,确定最优分区数目。最后,将提出的算法分别应用于IEEE 39节点系统、IEEE 118节点系统以及上海电网,仿真分析证明了所提出算法的有效性。