配电信息物理系统

• 配电信息物理系统的概念与应用辨析

  刘东;

  <正>近年来，分布式可再生能源以及智能终端大规模部署、数字孪生技术兴起以及市场化进程快速推进，虚拟电厂以及电动汽车等多元负荷带来多源异构数据的跨域协同，配电系统正经历着从“单一能量流”向“信息-能量融合”决策分析与调控的跨越，新时代下能源革命与数字革命的交汇催生了配电信息物理系统（cyber-physical distribution system,CPDS）的蓬勃发展。学术期刊中与此相关的理论研究、技术验证与工程实践成果层出不穷，各类论坛与产业峰会更是将“智能化”与“数字化”推向了前所未有的高度。

  2025年09期 v.42;No.298 1页 [查看摘要][在线阅读][下载 795K]
  

• No.1配电信息物理系统的技术内涵与进展

  刘东;翁嘉明;郭翔;陈飞;班秋成;

  为应对能源数字化转型背景下传统配电系统的局限，深入剖析了配电信息物理系统（cyber-physical distribution system,CPDS）的技术内涵。一方面，对作为实体的CPDS从感知、传输、决策、控制、应用五层架构的技术实现上进行了详细分析，并与传统配电系统以及数字配电系统进行了对比研究；另一方面，CPDS作为方法论，深度融合物理电网与信息空间，推动信息流、物理流、价值流的三流融合。CPDS能够为提升配电网的运行效率、可靠性和灵活性提供关键的技术支持。未来的发展需要进一步深化数字孪生与边缘计算的作用机制，完善标准体系以推动行业发展。

  2025年09期 v.42;No.298 2-7+31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1288K]
  

综述

• 交直流混合微电网稳定性分析及提升措施综述

  古晓凤;袁旭峰;郑华俊;熊炜;

  在新型电力系统发展背景下，交直流混合微电网集合了交流微电网和直流微电网的优势，能够充分利用各种能源资源、提高能源利用率。但由于系统内电力电子设备特性的多样性、复杂性，使得微电网的稳定性问题较为突出。首先，阐述了交直流混合微电网典型拓扑结构及其控制特点，并介绍其典型应用场景，针对微电网稳定性问题进行简要归纳总结。然后，介绍了交直流混合微电网小扰动稳定性和大扰动稳定性分析方法，例如模式分析法、频域分析法等小扰动稳定性分析方法，以及时域仿真法、直接法、混合势函数理论等大扰动稳定性分析方法，并对提升稳定性措施方法进行分析总结。最后，对交直流混合微电网稳定性提升方法进行了总结及展望。

  2025年09期 v.42;No.298 8-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 3957K]
  

配电

• 电力与环境权益市场耦合下计及多主体互动博弈的配电网运行优化方法

  张裕;李庆生;张臣;肖云鹏;

  针对配电网在能源转型背景下的运行优化问题，建立了电力与绿证、碳排放权和用能权等环境权益市场耦合下，考虑配电网运营商（distribution system operator,DSO）与终端用户多主体互动博弈的配电网运行优化方法。首先，分析了电力市场与绿证、碳排放权和用能权环境权益市场的交互流程，通过古诺模型量化分析了DSO与终端用户在电力与环境权益市场中的交易配额与价格的关系。然后，建立了终端用户多主体非合作博弈的用电交易策略模型，构建了对角化算法进行求解。最后，基于修正的IEEE 33节点配电网模型，分析了电力与环境权益市场耦合下配电网和终端用户的运行策略，以及DSO和终端用户在环境权益市场中的主体行为，验证了所提方法的有效性。

  2025年09期 v.42;No.298 21-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 5992K]
  

• 考虑5G基站集群的配电网双层优化调度策略

  谭仁煜;兰征;杨淳智;郭祺;彭曦;

  随着5G基站数量成倍增加以及配电网供电可靠性稳步提升，海量的5G基站后备储能易处于闲置状态而无法被充分利用。针对上述问题，建立了考虑5G基站集群的配电网双层优化调度策略。首先，针对不同通信流量特性的差异性，建立5G基站能耗特性和可调度能力模型。其次，为提高基站后备储能利用率，提出了5G基站参与电力市场辅助服务的双层协同调度优化模型，上层模型负责求解配电网最优潮流问题以实现配电网综合运行成本最小，下层模型负责求解基站储能经济性问题以实现5G基站集群运营成本最小。同时采用Karush-Kuhn-Tucher(KKT)条件和Big-M法进行求解。最后，以IEEE 33节点配电网作为算例进行仿真验证，结果表明该方法能够有效降低配电网运行成本、调节电压波动，保障配电网经济安全运行。

  2025年09期 v.42;No.298 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 3883K]
  

• 考虑电能质量扰动时空分布特性的数据填充方法

  王玉财;李志远;吴一凡;李旭涛;郑子萱;胡文曦;陈逸飞;

  电能质量扰动数据在数据采集、测量、传输、转换及存储等众多环节中都可能受到不可预知因素的干扰，导致大量数据缺失进而影响后续电能质量评估与治理方案的制定。为解决现有数据填充方法泛化能力较差且训练过程繁杂的问题，提出了一种考虑电能质量扰动时空分布特性的数据填充方法。首先，考虑到电能质量数据的时序性，采用长短期记忆神经网络提取时间序列特征，同时利用生成对抗网络的强大生成能力进行数据填充。然后，为增强模型的泛化能力，引入将多类型电能质量数据转化为RGB图像的预处理技术，以应对多维度的电能质量扰动数据。最后，通过算例仿真验证了所提方法的有效性和准确性。

  2025年09期 v.42;No.298 40-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 3749K]
  

• 基于电极-海缆阻抗谱的海上采油平台海缆故障定位方法

  刘俊;陈卉;张尔佳;余墨多;

  由于海上采油平台网络特殊供电形式和复杂拓扑结构，使得海缆故障定位成为亟须解决的关键难题。针对单极输电的海上采油平台的新模式，研究一种基于电极-海缆阻抗谱的海上采油平台海缆故障定位方法。首先，根据传输线理论构建故障电缆的频域模型，并基于电极-海水研究了电极-海缆供电参数特性与频变机理，实现电极-海缆阻抗的建模。然后，通过故障后的电极-海缆阻抗网络建模得到输入阻抗，提取与故障距离与故障阻抗相关的定位函数，实现故障定位。最后，通过仿真验证该方法的准确性和有效性，结果表明该方法创新性地考虑了电极-海水回路的阻抗模型，提高了海缆定位的精度。

  2025年09期 v.42;No.298 48-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 2956K]
  

• 基于余弦相似度的小电阻接地有源配电网接地保护方案

  甘锴;陈益哲;高宜凡;王刚;

  当分布式电源采用小电阻接地方式接入配电网时，流过各线路的零序电流的幅值和相位关系发生了变化，传统的保护方法可能失效。针对含分布式电源的小电阻接地有源配电网，提出了一种基于余弦相似度的单相接地故障保护方案。对于相邻中性点之间的线路，采取基于两端零序电流之间的余弦相似度的纵联保护方法；对于不含分布式电源的线路以及分布式电源并网点的下游线路，采取基于线路出口处与相邻中性点处的零序电流之间的余弦相似度的保护方法。该方案的耐过渡电阻能力接近3 000Ω，在发生电弧接地故障时同样适用，提高了含分布式电源线路的供电可靠性。最后，通过接地故障仿真验证了所提方案的有效性。

  2025年09期 v.42;No.298 55-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 3250K]
  

用电

• 耦合居民显性与隐性信息的需求响应潜力评估精细画像方法

  江友华;肖丁元;杨金婉;王金超;谢振刚;

  随着新型电力系统源荷不确定性及灵活性需求的大幅提升，挖掘负荷侧需求响应（demand response,DR）资源已成为必然需求。针对现有研究缺乏对多元主观用电行为及其耦合-交互影响的考量，导致DR潜力评估不准确的问题，提出一种耦合居民显性与隐性信息的DR潜力评估方法。首先，在显性维度中，采用基于密度的噪声应用空间聚类算法提取典型日负荷曲线，并选取用电波动性指标量化用户基础响应潜力。其次，在隐性维度中，考虑用户响应时段内的主观行为特征，构建禀赋效应与同群效应作用下的响应模型，揭示其隐性潜力分布规律。然后，针对上述双效应交互作用引发的DR决策模糊性问题，通过二元Logistic回归实现显性潜力与隐性潜力的耦合，建立融合双维信息的叠加-交互响应模型以确定最终潜力值。最后仿真分析结果表明：相较于单一用电信息评估方法，该方法实现了用户潜力的多维度量化评估；据此设定邀约申报量参考基准，可有效提升用户侧DR收益水平。

  2025年09期 v.42;No.298 65-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 5025K]
  

• 综合考虑碳减排潜力的电-碳耦合能源服务套餐设计与定价方法研究

  沈开慧;曾梦迪;张延旭;胡春潮;蔡煜;陈俊宏;贺帅佳;尹伯阳;

  在“双碳”战略目标带来的碳排放考核压力以及电力市场与碳交易市场深度协同的背景下，评估能源用户的碳减排潜力至关重要。面向企业和社区等典型能源用户，提出一种融合碳减排潜力的电-碳耦合能源服务套餐设计方法。通过在碳排放计量与套餐优化设计中引入电-碳耦合机制，旨在强化能源服务商的引导功能，促进多元用户的碳减排实践。为实现用户碳减排潜力的量化建模，基于对碳计量模式与用户响应行为的系统分析，建立了基于分时碳计量框架的用户碳减排潜力评估模型。同时，聚焦用户的电-碳交易行为特征，解析了能源服务套餐的设计准则及用户需求响应机制。进而以碳减排量、电能交易成本与碳交易成本构成的效益成本比为目标函数，构建了基于成本效益分析的套餐优化模型，并采用粒子群优化算法（particle swarm optimization,PSO）求解最优套餐参数。算例结果验证了所提套餐设计与定价方法的合理性与有效性，表明该方法可有效促进差异化用户的碳减排行为，同时探讨了用户选择偏好与推广成本等关键因素对套餐实施的影响。

  2025年09期 v.42;No.298 77-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 4238K]
  

新能源

• 计及辅助服务效益的异质工业用户共享储能投资决策研究

  梅少程;张颜;王耀;王恒辰;张健;

  储能技术是平抑新能源出力间歇性、波动性与不确定性的关键技术手段。随着分布式新能源的规模化应用及电力市场化改革的深入推进，用户侧储能面临广阔发展前景，但经济性瓶颈（如初始成本高、利用效率偏低及盈利模式单一）制约了其大规模普及。共享储能作为提升用户侧储能投资经济性、突破上述制约的创新模式，已成为重要研究方向。聚焦异质工业用户群体，探究其共享储能投资决策问题。首先，系统梳理异质工业用户分类及其差异化储能需求特性；其次，在计及辅助服务收益的基础上，构建以全生命周期净收益最大化为目标的集中式共享储能容量优化配置模型，并融合净现值、动态投资回收期与内部收益率构建项目投资决策评估体系；最终，选取山东省某典型工业园区内3种用电模式相异的工业用户，基于其平均日负荷曲线求解最优共享储能容量配置方案，并对六类工业用户投资场景进行对比分析。实例分析验证了所提决策模型的有效性，为工业用户共享储能投资提供了理论依据与实践参考。

  2025年09期 v.42;No.298 88-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 3166K]
  

• 基于下垂控制与虚拟惯性组合的电储能自主频率响应控制策略

  王梦杰;毛安家;杨勇;刘文飞;李东;刘文颖;

  针对高比例新能源电力系统面临的一次调频容量与惯量不足问题，提出一种基于下垂控制与虚拟惯量协同的储能系统自主响应频率控制策略。该策略实现了储能系统对电网频率的有功主动支撑，显著提升了其参与系统调频的响应速度与调节效果。通过对比分析储能下垂控制与虚拟惯量控制的调频特性优势，结合频率变化不同阶段的动态特征，构建了储能下垂-虚拟惯量协同控制方法，有效抑制新能源出力波动引发的频率偏差。其次，考虑储能系统容量约束，在荷电状态（state of charge,SOC）限制条件下建立了储能虚拟惯量与下垂控制模型，规避了过充/过放风险。针对调频过程中储能单元的自主响应机制及控制模式切换问题，提出了参与一次调频的阈值设定方法与模式转换逻辑。基于Simulink平台构建了含储能系统的调频仿真模型，仿真结果凸显了所提策略相较于传统方法的显著优势，验证了其提升系统频率稳定性的有效性。

  2025年09期 v.42;No.298 98-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 3022K]
  

• 风电场功率波动平抑的储能阵列实时调控策略

  张建辉;张伟;白永利;何文钦;崔益伟;谭庄熙;贺悝;

  储能系统平抑风电功率波动时，实时性与经济性是两个关键评价指标。为协同优化二者，提出一种基于储能阵列分组的双层实时调控策略。首先，基于低通滤波器理论建立滤波时间常数与风电波动平抑需求的数学模型，并结合并网标准设计实时平抑控制算法，实现储能系统容量的优化配置。在此基础上，将储能系统划分为充放电独立的电池储能阵列组进行控制，并设计阵列间协调运行策略。该策略可显著降低平抑波动过程中频繁充放电状态切换引发的电池寿命损耗，从而提升系统经济性，为储能工程应用提供参考方案。最后，基于MATLAB/Simulink仿真平台构建风储联合系统模型，验证了所提策略的有效性。

  2025年09期 v.42;No.298 108-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 4037K]
  
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