【专栏推荐】综合能源配用电关键技术专栏

编者按：互联网技术与新能源技术将推动新一轮能源革命，智能电网与“互联网+” 技术相结合成为当前电气工程领域研究的热点，兴起了能源互联网的概念，为智能电网建设拓展了更开阔的发展空间。其中，综合能源系统作为能源互联网的重要支点，在电力领域中的应用展示了充满想象力的前景。与此同时，在配电网侧，物联网技术的理念与综合能源理念深度融合，形成一种新型的配电网形态—配电物联网，其本质是配电网技术与物联网技术深度融合产生的一种新型配电网络形态，实现对内支撑电网运行、客户服务、企业运营等业务，对外支撑资源商业运营、综合能源服务、虚拟电厂等业务。配电物联网正是能源互联网在配用电领域应用体现，其通过可靠通信、高效信息处理技术建立物与物互联，并加入决策控制完成人对物的更细致完备的理解和交互，将物联网与配用电系统深度融合，为电力系统安全、经济运行提供强有力的数据资源支撑和技术保障，已经成为电力能源领域战略性新兴科研和产业发展方向。为展示该领域在国内外的最新进展和发展趋势，交流学术和技术成果，《中国电力》编辑部特邀华北电力大学刘念教授与胡俊杰副教授为特约主编，邀请相关专家和研究机构特约撰稿，组织“综合能源配用电关键技术”专栏。专栏于2020年8期刊出，共计6篇文章。本期公众号将专栏文章进行汇编，以飨读者！

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01

作者：胡洋, 田兵, 雷金勇, 袁智勇, 马溪原, 余文辉, 马建勋

单位：南方电网科学研究院；新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

摘要：在能源互联网背景下对分布式发电系统的运营模式进行分析，基于传统统购统销运营模式提出了面向能源互联网的分布式发电系统聚合服务商运营模式，分析了聚合服务商运营模式参与的2种主要辅助服务类型，并提出了相应的预期成本及收益计算方法。以某工业园区为例进行数值分析，得到分布式能源系统在2种模式下的成本及收益，并就其关键参数，包括上网电价、光伏补贴电价、辅助服务价格、出力分配系数等，采用控制变量法分析其对静态投资回收期的影响。

作者：翟晶晶, 吴晓蓓, 傅质馨, 朱少杰, 刘皓明

单位：南京理工大学 自动化学院；南京工程学院 电力工程学院；河海大学 能源与电气学院

摘要：光伏接入和用电负荷需求响应给能源系统运行带来了诸多的不确定性，增加了综合能源系统优化调度的复杂度。基于多源信息融合的综合能源系统，可以实时收集和处理海量运行数据，实现终端供能系统高效经济运行。在介绍基于多源信息融合的综合能源系统基础上，建立了用电负荷需求响应模型，用来描述可平移负荷需求响应特性，针对光伏出力不确定性，采用拉丁超立方采样和K-均值场景缩减技术生成典型场景集，以此确定光伏出力不确定性区间。建立了综合能源系统的典型设备数学模型，构建考虑用电负荷需求响应的综合能源系统经济运行鲁棒优化目标函数，并采用鲁棒优化算法进行求解。案例仿真结果显示，鲁棒优化在提高系统运行安全性的同时，增加了系统运行费用；同时，考虑需求响应后区域综合能源系统运行经济性得到提升，用户需求响应参与度越高，经济性提升效果越明显。

作者：王利利, 张琳娟, 许长清, 武宏波, 李翼铭, 黄玉晶

单位：河南省电力公司经济技术研究院；河南省电力公司；华北电力大学

摘要：随着能源互联网建设的不断深入，中国能源相关行业从上到下均积极创新，促进能源的高效、合理利用发展，园区用户作为能源消费的重点以及能源互联网技术集中应用地，是能源革命的重要前沿阵地。如何高效深入挖掘海量数据蕴含的价值信息，刻画园区用户的用能特征为用户、电网及更多市场主体提供价值服务是能源互联网建设的重要内容与研究方向。基于用户画像技术，基于用户负荷水平、用户日常用电行为、用户多元互动能力等因素，构建多个维度用户特征的园区用户三级标签体系，并以此构建了园区用户成熟度评价模型，分别从负荷水平、用电行为、互动能力三个维度对用户的用电特性进行评价。实例分析表明该模型有助于区域电网运营商快速直观掌握电力用户的负荷行为模式以及电量需求规律，进而高效开展精准的供电及增值服务。

作者：徐杰彦, 许雯旸, 褚渊, 晋远, 康旭源, 陈征

单位：国网（北京）综合能源规划设计研究院有限公司；清华大学 建筑学院

摘要：面对新时代能源发展形势，有效整合电力用户、电网企业及供应商信息，全面深度分析“源网荷储”特性是推进能源互联网发展的重要举措，模拟建筑用电这一典型负荷已尤为重要。关注区域规模居民用电负荷，提出用电负荷数据预处理分析方法和区域尺度住宅建筑日用电负荷模拟方法。区域尺度的用电数据在空间规模和时间跨度上均具有高维特征，分析大量数据并再现区域规模用电负荷是其主要难点。为此，提出结合自编码和k近邻算法的数据异常值剔除方法。在数据预处理的基础上，提出基于聚类分析的区域尺度住宅日用电负荷模型和模型检验方法，以单个住户的日均用电和全年最大日负荷为指标聚类，基于聚类分析结果提出随机用电模型，模拟区域尺度住宅建筑逐户逐日用电负荷。应用华东某重点城市智能电表采集的整年居民用电数据开展研究分析案例，实现区域住宅建筑居民日用电负荷的模拟再现。提出“数据异常值预处理、聚类分析、模型构建和检验”系列研究分析方法，可有效满足能源互联网建设对大量末端用户用电负荷的模拟分析需求。

05

作者：李章溢, 马昕, 裴玮, 张亮, 刘明爽, 梁秋洪

单位：欣旺达电子股份有限公司；中国科学院电工研究所

摘要：区域综合能源系统中不同的利益主体往往具有多样化的优化目标和供用能需求，特别是聚合代理新型电力交易主体的出现，使得电能交易的相关调控策略和决策机制更加复杂，引入以价格为主导的博弈机制来协调均衡多方利益的对立是一个必然的趋势。考虑到能源交易过程中的先后次序和波动性变化等，基于Stackbelberg博弈理论和电力市场基本规则，提出了一种由用户聚合代理整合用户侧需求响应资源并与工业园区运营商互动的主从博弈电力市场机制模型，然后分析了工业园区和用户聚合代理的互动策略和博弈规则，并利用双层优化方法进行求解。通过优化分析验证了该机制在保证三方的经济利益下，同时能够改善用户聚合代理和企业用户在博弈中的弱势地位，对优化电力市场运营、降低大用户调峰成本和缓解电网压力具有重要意义。

06

作者：王长浩, 刘洋, 许立雄

单位：四川大学 电气工程学院

摘要：以含多种分布式电源的冷热电联供（combined cooling heating and power, CCHP）微网为研究对象，考虑风电出力和冷热电负荷不确定对微网运行的影响，区分源荷不确定各自的特点，建立考虑风电和负荷不确定的CCHP微网两阶段鲁棒随机调度模型。虽然风电预测精度较低，但其波动范围易于测量，可以使用鲁棒优化方法处理风电不确定；负荷预测精度较高且有较强波动规律，使用随机优化方法处理负荷不确定。首先通过随机抽样形成多个负荷场景并削减，得到多个典型冷热电负荷场景；然后以最小化各场景的调度成本加权平均值为决策目标制定日前调度方案，该方案使用两阶段鲁棒优化方法求解。考虑实际生产中可能出现的弃风现象，为增加风电消纳引入弃风惩罚成本。算例仿真结果证明了所提调度方法的合理性与经济性。

引文信息

胡洋, 田兵, 雷金勇, 等. 面向能源互联的分布式发电系统聚合服务运营模式分析[J]. 中国电力, 2020, 53(8): 1-8.

HU Yang, TIAN Bing, LEI Jinyong, et al. Analysis on the operation mode of aggregation service for distributed generation system for the future energy internet[J]. Electric Power, 2020, 53(8): 1-8.

翟晶晶, 吴晓蓓, 傅质馨, 等. 考虑需求响应与光伏不确定性的综合能源系统鲁棒优化[J]. 中国电力, 2020, 53(8): 9-18.

ZHAI Jingjing, WU Xiaobei, FU Zhixin, et al. Robust optimization of integrated energy systems considering demand response and photovoltaic uncertainty[J]. Electric Power, 2020, 53(8): 9-18.

王利利, 张琳娟, 许长清, 等. 能源互联网背景下园区用户画像及成熟度评价模型研究[J]. 中国电力, 2020, 53(8): 19-28.

WANG Lili, ZHANG Linjuan, XU Changqing, et al. Research on park users portrait and maturity evaluation model under the background of energy internet[J]. Electric Power, 2020, 53(8): 19-28.

徐杰彦, 许雯旸, 褚渊, 等. 区域尺度住宅建筑日用电负荷模型构建方法研究[J]. 中国电力, 2020, 53(8): 29-39.

XU Jieyan, XU Wenyang, CHU Yuan, et al. Residential electricity load model construction in district scale[J]. Electric Power, 2020, 53(8): 29-39.

李章溢, 马昕, 裴玮, 等. 含用户聚合代理的工业园区需求响应主从博弈机制与策略[J]. 中国电力, 2020, 53(8): 40-49.

LI Zhangyi, MA Xin, PEI Wei, et al. Leader-follower game mechanism and strategy of industrial park demand response with user aggregator[J]. Electric Power, 2020, 53(8): 40-49.

王长浩, 刘洋, 许立雄. 考虑风电和负荷不确定冷热电联供微网日前经济调度[J]. 中国电力, 2020, 53(8): 50-59.

WANG Changhao, LIU Yang, XU Lixiong. Day-ahead economic dispatch for a combined cooling, heat and power microgrid system considering wind power and load uncertainty[J]. Electric Power, 2020, 53(8): 50-59.

专栏特约主编简介——刘念

刘念，工学博士，华北电力大学电气与电子工程学院教授，博士生导师。研究方向：智能配用电、综合能源系统、微电网与分布式能源、信息物理系统等。近年来，主持国家自然科学基金面上项目2项，国家自然科学基金青年项目1项，国家863计划子课题2项，国家电网和南方电网科技项目10余项。共发表SCI期刊论文48篇，EI期刊论文47篇；6篇论文入选ESI或SCOPUS前1%高被引论文，2篇论文入选领跑者F5000；论文被引用超过2900次，H指数29；SCI他引超过800次；授权发明专利15项；获教育部自然奖二等奖1项、教育部科技进步二等奖1项。

专栏特约主编简介——胡俊杰

胡俊杰，于2014年获丹麦科技大学博士电气工程博士学位，2014年8月至2017年8月在丹麦科技大学攻读博士后，华北电力大学电气与电子工程学院副教授，硕士生导师，博士生副导师。目前研究方向包括集群电动汽车参与系统调频调峰、产消者多时间尺度优化调度方法、综合能源系统优化、用户侧产消一体化综合能源系统等。近年来，主持国家自然科学基金面上项目1项，新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学）开放课题等。共发表SCI论文30篇，ESI高被引论文一篇。入选中国电机工程学会青年人才托举工程（2018-2020年度），获得SCI杂志Journal of Modern Power Systems and Clean Energy 2017年度最佳论文奖。

 往期回顾 

编辑：杨彪

审核：方彤

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