CN116091092A - 一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法 - Google Patents

一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法 Download PDF

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CN116091092A CN202211492728.1A CN202211492728A CN116091092A CN 116091092 A CN116091092 A CN 116091092A CN 202211492728 A CN202211492728 A CN 202211492728A CN 116091092 A CN116091092 A CN 116091092A
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Abstract

本发明公开了一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法，所述方法包括：步骤1、在运行时段前，预测调度周期及展望周期储能的单位电能量价值；步骤2、使用预测的电能量价值，设定储能调度周期末刻SOE并作为固定约束，以最小化储能负的运行效益为目标，联合优化在调度周期及展望周期的出力，计算总效益；步骤3、设定不同的末刻SOE，并重复步骤2，得到储能在不同SOE下的总效益，形成储能弹性SOE效益曲线；步骤4、基于储能弹性SOE效益曲线对调度周期所有机组出力进行统一优化，得到电力系统运行计划；本发明提出的优化调度方式适用于体现储能的成本和效益，适合作为储能电能量市场参与方式，促进储能资源优化配置。

Description

一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法
技术领域
本发明属于电力系统运行与控制技术领域，尤其涉及一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法。
背景技术
在“双碳”目标、新型电力系统发展规划下，我国电力系统的电源结构逐渐趋向于高比例的可再生能源，然其间歇性和波动性对电网调节能力提出了挑战。这使得充足、高质量的灵活调节服务成为电网安全运行的基本条件，电化学储能(以下简称储能)凭借其卓越的调节能力，将在系统中发挥越来越重要的作用。
电网储能的特点如下：1)可以作为负荷主体从电网吸收电能；2)可以作为发电主体给电网注入电能；3)可以储存吸收的电能，实现电能量的时移；4)输入、输出的电力具有高度的可控性和强大的调节能力；5)能量有限性，连续充、放电量受到能量状态限制。上述特点1～4为储能运行提供了卓越的调节能力，在新能源消纳困难的时段吸收电能，在电力供应紧张时段释放电能从而实现电能量的时移，为电网带来调节效益。然而，特点5限制了这种能力。因此，如何调控储能运行以合理管理储能能量状态对储能调节作用的发挥具有重大意义。储能传统运行方式在电网统一优化时一般设为返回初始能量状态以方便调度管理。然而这种调控方式无法衡量剩余能量状态对电网的价值，没有考虑到储能在后续时段的调节能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法，以便电网运行调度机构可以根据储能后续展望时段潜在的调节能力更灵活地安排储能出力计划，通过弹性的SOE管理模式，滚动优化储能出力，增大储能的调节空间，从而进一步发挥储能在电网中的调节作用。本发明的技术方案是：
一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法，所述方法包括：
步骤1、在运行时段前，预测调度周期及展望周期储能的单位电能量价值；
步骤2、使用预测的电能量价值，设定储能调度周期末刻SOE并作为固定约束，以最小化储能负的运行效益为目标，联合优化在调度周期及展望周期的出力，计算总效益；
步骤3、设定不同的末刻SOE，并重复步骤2，得到储能在不同SOE下的总效益，形成储能弹性SOE效益曲线；
步骤4、基于储能弹性SOE效益曲线对调度周期所有机组出力进行统一优化，得到电力系统运行计划。
步骤1中，通过预测电价来反映储能的电能量价值，调度机构在制定电力系统运行计划时，采用安全约束机组组合SCUC与安全约束经济调度SCED优化模型同时考虑电力系统运行的安全性和经济性。
所述联合优化是指同时优化调度周期及展望周期的储能出力计划。
所述联合优化的方法包括：选取调度周期及展望周期长度，选定调度周期末刻SOE的约束，根据储能自身的物理参数，通过YALMIP调用CPLEX软件优化计算如下数学模型：
目标函数为：
Figure BDA0003964136430000021
式中，下标b表示储能所在节点，t表示时段，Nt表示总时段数，等于调度周期和展望周期时段数之和；
Figure BDA0003964136430000031
为储能充、放电功率；pb,t为预测的电价；
Figure BDA0003964136430000032
为储能单位充、放电物理成本；
约束条件包括：
功率约束：
Figure BDA0003964136430000033
Figure BDA0003964136430000034
Figure BDA0003964136430000035
式中，
Figure BDA0003964136430000036
分别代表储能最大充、放电功率；
Figure BDA0003964136430000037
为0-1变量，表示储能充、放电状态变量；
能量约束：
Figure BDA0003964136430000038
Figure BDA0003964136430000039
Figure BDA00039641364300000310
式中，Eb,t为储能b在t时段末刻的SOE；
Figure BDA00039641364300000311
分别表示储能冲、放电效率；Δt表示时段长度；
Figure BDA00039641364300000312
表示初始SOE；Eb、
Figure BDA00039641364300000313
分别表示最小、最大SOE；
固定能量状态约束：
Figure BDA00039641364300000314
式中，n代表调度周期最后一个时段，不包括展望周期；
Figure BDA00039641364300000315
代表预设的SOE标幺值，且
Figure BDA00039641364300000316
等间隔设定预设的SOE标幺值
Figure BDA0003964136430000041
为从0至100％范围内的值，每个值执行一次步骤2的优化计算，得到储能在该
Figure BDA0003964136430000042
下的总成本；根据储能不同末SOE下的成本，绘制储能末SOE效益曲线，得到末SOE与储能总效益的关系。
步骤4所述基于储能弹性SOE效益曲线对调度周期所有机组出力进行统一优化，得到电力系统运行计划的方法为：
根据储能末SOE效益曲线、各机组参数及电力系统运行边界条件，建立电力系统优化调度模型，模型如下：
目标函数为：
Figure BDA0003964136430000043
式中，Ng、Ne、Nd分别代表发电机组、储能和负荷所在节点的集合；cb,t和
Figure BDA0003964136430000044
分别代表发电机组的单位成本和计划出力；λb(Eb,n)代表储能末SOE对应的效益；vb,t、
Figure BDA0003964136430000045
分别代表负荷的单位用电效益和计划用电功率。
电力系统优化调度模型的约束条件包括：
能量平衡约束：
Figure BDA0003964136430000046
式中，下标l代表输电线路，f(l)和t(l)分别表示线路潮流的流入侧和流出侧的节点；
Figure BDA0003964136430000047
代表线路l的潮流；
最大功率约束：
Figure BDA0003964136430000048
Figure BDA0003964136430000051
式中，
Figure BDA0003964136430000052
分别代表机组和负荷功率上限；
机组爬坡约束：
Figure BDA0003964136430000053
Figure BDA0003964136430000054
式中，
Figure BDA0003964136430000055
分别代表机组向上和向下爬坡的最大速率；
线路约束：
Figure BDA0003964136430000056
Figure BDA0003964136430000057
Figure BDA0003964136430000058
Figure BDA0003964136430000059
式中，
Figure BDA00039641364300000510
表示线路的潮流限值；Xl表示线路的电抗；θb,t表示节点的功角；ref表示参考节点；
储能运行约束：
Figure BDA00039641364300000511
Figure BDA00039641364300000512
Figure BDA00039641364300000513
Figure BDA00039641364300000514
Figure BDA00039641364300000515
Figure BDA00039641364300000516
本发明有益效果：
本发明首次提出了考虑储能弹性能量状态的机组出力优化模型，进一步释放了电网储能的调节能力，有利于储能进一步利用和管理其能量状态，利于其参与电网调节。
本发明提出了储能能量状态效益曲线的制定方法，准确衡量了储能能量状态的价值，有助于储能发挥其在电网调节中的经济性。
本发明提出的能量状态管理方法不仅解决了传统出力优化过程中容易导致储能出力计划不可行的问题，而且拓宽了储能出力的调整空间，在可以进一步发挥储能在电网中的灵活性，为电力系统创造更大的效益。
本发明方法提出的优化调度模式适用于体现储能的成本和效益，适合作为储能电能量市场参与方式，促进储能资源优化配置。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为具体实施方式中改进的IEEE 9节点系统接线图；
图3为具体实施方式中预测的市场电价示意图；
图4为具体实施方式中D1末SOE效益曲线图；
图5为具体实施方式中系统基准负荷图；
图6为具体实施方式中储能功率与电价图；
图7为具体实施方式中储能的SOE变化图；
图8为具体实施方式中系统电力平衡图。
具体实施方式
本发明一种基于弹性能量状态(State of Energy,SOE)的电网储能运行方法，让电网运行调度机构可以根据储能后续展望时段潜在的调节能力更灵活地安排储能出力计划，通过弹性的SOE管理模式，滚动优化储能出力，增大储能的调节空间，从而进一步发挥储能在电网中的调节作用。
为实现上述目的，本发明包括以下步骤：
1)在运行时段前，预测调度周期及展望周期储能的单位电能量价值；
2)使用预测的电能量价值，设定储能调度周期末刻SOE(以下简称“末SOE”)并作为固定约束，以最小化储能负的运行效益(物理意义为运行成本)为目标联合优化其在调度周期及展望周期的出力，计算总效益。
3)设定多段末SOE，重复步骤2)，得到储能在不同SOE下的总效益，形成SOE效益曲线；
4)基于储能弹性SOE效益曲线对调度周期所有机组出力进行统一优化，得到电力系统运行计划。
在步骤1)中，通过预测电价来反映储能的电能量价值。调度机构在制定电力系统运行计划时，通常采用安全约束机组组合(Security-Constrained Unit Commitment,SCUC)与安全约束经济调度(Security-Constrained Economic Dispatch,SCED)优化模型同时考虑电力系统运行的安全性和经济性。在计算结果中，SCED模型中能量约束对应的拉格朗日乘子物理意义即为对应节点对应时段所注入的单位电能量价值，在电力市场中，通常把该结果作为单位电能量价格。因此，可以认为任意时段电价代表储能的能量价值，储能收益的多少表示储能对系统贡献的大小。在实际中，电价预测通常参考历史数据根据人工经验判断得到。
在步骤2)中，所述联合优化是指同时优化调度周期及展望周期的储能出力计划；调度周期是指本专利所优化的出力计划的执行时段，即当前优化结果在运行时段必须得到严格执行；展望周期是指调度周期后续一定长度的时段，优化结果不实际执行。
选取调度周期及展望周期长度，选定调度周期末刻SOE的约束，根据储能自身的物理参数，通过YALMIP调用CPLEX软件优化计算如下数学模型：
目标函数为：
Figure BDA0003964136430000081
目标函数为最小化储能运行成本(即负的效益)，包括两部分：第一项为储能净购电成本，等于储能净充电功率乘电价；第二、三项为储能充放电损失的物理成本，如电池退化成本等。式中，下标b表示储能所在节点，t表示时段，Nt表示总时段数，等于调度周期和展望周期时段数之和；
Figure BDA0003964136430000082
Figure BDA0003964136430000083
为储能充、放电功率；pb,t为步骤1)预测的电价；
Figure BDA0003964136430000084
为储能单位充、放电物理成本。
约束条件为：
条件一：功率约束
Figure BDA0003964136430000085
Figure BDA0003964136430000086
Figure BDA0003964136430000087
式中，
Figure BDA0003964136430000088
分别代表储能最大充、放电功率；
Figure BDA0003964136430000089
为0-1变量，表示储能充、放电状态变量，二者不能同时为1，代表储能不能同时充放电。
条件二：能量约束
Figure BDA00039641364300000810
Figure BDA00039641364300000811
Figure BDA0003964136430000091
式中，Eb,t为储能b在t时段末刻的SOE；
Figure BDA0003964136430000092
分别表示储能冲、放电效率；Δt表示时段长度；
Figure BDA0003964136430000093
表示初始SOE；E b、
Figure BDA0003964136430000094
分别表示最小、最大SOE。
条件三：固定能量状态约束
Figure BDA0003964136430000095
式中，n代表调度周期最后一个时段(不包括展望周期)，
Figure BDA0003964136430000096
代表预设的SOE标幺值，且
Figure BDA0003964136430000097
用于衡量n时段末SOE所处的位置。
在步骤3)中，等间隔设定
Figure BDA0003964136430000098
为从0至100％范围内的多个值(具体数量根据实际调整，越大越精确)，每个值做一次步骤2)所述优化计算，得到储能在该
Figure BDA0003964136430000099
下的总成本。根据储能不同末SOE下的成本，绘制储能末SOE效益曲线，得到末SOE与储能总效益的关系。
在步骤4)中，根据储能末SOE效益曲线、各机组参数及电力系统运行边界条件，建立电力系统优化调度模型，其数学模型如下：
目标函数为：
Figure BDA00039641364300000910
式中，Ng、Ne、Nd分别代表发电机组、储能和负荷所在节点的集合；cb,t和
Figure BDA00039641364300000911
分别代表发电机组的单位成本和计划出力；λb(Eb,n)代表储能末SOE对应的效益；vb,t、
Figure BDA00039641364300000912
分别代表负荷的单位用电效益和计划用电功率。目标函数为最小化负的社会福利，即系统运行成本与效益之差。其中成本为前两项，分别是机组发电成本即储能运行成本；效益为后两项，分别为储能末SOE效益和负荷用电效益。
约束条件为：
条件一：能量平衡约束
Figure BDA0003964136430000101
式中，下标l代表输电线路，f(l)和t(l)分别表示线路潮流的流入侧和流出侧的节点；
Figure BDA0003964136430000102
代表线路l的潮流。
条件二：最大功率约束
Figure BDA0003964136430000103
Figure BDA0003964136430000104
式中，
Figure BDA0003964136430000105
分别代表机组和负荷功率上限。
条件三：机组爬坡约束
Figure BDA0003964136430000106
Figure BDA0003964136430000107
式中，
Figure BDA0003964136430000108
分别代表机组向上和向下爬坡的最大速率。
条件四：线路约束
Figure BDA0003964136430000109
Figure BDA00039641364300001010
Figure BDA00039641364300001011
Figure BDA00039641364300001012
式中，Fl表示线路的潮流限值；Xl表示线路的电抗；θb,t表示节点的功角；ref表示参考节点。
条件五：储能运行约束
Figure BDA0003964136430000111
Figure BDA0003964136430000112
Figure BDA0003964136430000113
Figure BDA0003964136430000114
Figure BDA0003964136430000115
Figure BDA0003964136430000116
储能运行约束与步骤2)在形式上一样，不再赘述。与传统的经济调度模型相比，本发明提出的调度模型不仅在调度中考虑了储能充放电物理成本，还松弛了储能SOE约束，可以根据SOE效益调整储能调度周期末SOE，进一步提高储能价值。
本发明首先预测调度周期和展望周期的电能量价格，利用预测的价格优化得出调度周期末SOE效益曲线，在此基础之上，建立考虑储能末SOE效益的电网运行经济调度模型。算例验证了模型中储能的作用和电网调度模型的有效性；下面结合具体案例对本发明方案进一步说明：
一、制定调度周期末SOE效益曲线
调度机构需对调度周期及展望周期的电能量价格进行预测，该价格反应了分时节点单位电能量价值，有助于决定储能的最优出力。具体预测方法可据实际情况和历史数据而定。
调度周期及展望周期长度由调度机构根据实际情况决定，每个周期应包含多个时段，总时段数为Nt。预测的电能量价值为pb,t，考虑调度周期和展望周期的SOE耦合，联合优化储能跨时段的出力，采用YALMIP调用CPLEX计算如下优化模型：
Figure BDA0003964136430000121
Figure BDA0003964136430000122
Figure BDA0003964136430000123
Figure BDA0003964136430000124
Figure BDA0003964136430000125
Figure BDA0003964136430000126
Figure BDA0003964136430000127
Figure BDA0003964136430000128
在模型中，通过设定不同的
Figure BDA0003964136430000129
值，多次优化计算，记录
Figure BDA00039641364300001210
与总效益的关系。如设
Figure BDA00039641364300001211
分别做101次优化计算，记录每次优化结果中目标函数的值。将
Figure BDA00039641364300001212
作为自变量，负的目标函数值作为因变量绘制在一张表格中，即得到末SOE效益曲线。
二、制定调电网运行调度计划
将计算得到的SOE效益曲线作为λb(Eb,n)，基于各机组参数及电力系统运行边界条件，建立电力系统优化调度模型。采用YALMIP调用CPLEX计算该优化模型：
Figure BDA00039641364300001213
Figure BDA00039641364300001214
Figure BDA00039641364300001215
Figure BDA0003964136430000131
Figure BDA0003964136430000132
Figure BDA0003964136430000133
Figure BDA0003964136430000134
Figure BDA0003964136430000135
Figure BDA0003964136430000136
Figure BDA0003964136430000137
Figure BDA0003964136430000138
Figure BDA0003964136430000139
Figure BDA00039641364300001310
Figure BDA00039641364300001311
Figure BDA00039641364300001312
Figure BDA00039641364300001313
Figure BDA00039641364300001314
通过上述计算不仅可以得到储能充、放电计划
Figure BDA00039641364300001315
和
Figure BDA00039641364300001316
还能得到最优的发电机组出力
Figure BDA00039641364300001317
和用电负荷
Figure BDA00039641364300001318
使全系统福利最大化。通过对储能能量状态约束的松弛，增大了传统经济调度下的社会福利，进一步发挥了储能调节作用。
如图2所示，基于改进的IEEE 9节点系统对新型报价机制模型进行算例分析，该系统由9个节点，3台发电机，9条输电线路和3个储能电站组成，设储能电站同属于一个运营主体。发电机的参数如表1所示，其中发电成本采用二次函数形式。3个储能系统的参数列于表2。
表1发电机组参数
Figure BDA0003964136430000141
表2储能参数
Figure BDA0003964136430000142
如图1，本实施例所述的基于弹性能量状态的电网储能运行方法，包括以下步骤：
1)设调度周期为24h，展望周期为48h。预测调度周期及展望周期共72h(共3天，记为D1、D2、D3)电价如图3所示。
2)在该电价下，固定第一天末SOE，计算储能三天总收益。
3)设置不同的末SOE水平，重复步骤2)，得到D1最终SOE效益曲线如图4所示。该曲线即为函数λb(Eb,n)。
4)设机组单位成本为：
Figure BDA0003964136430000143
用户单位效益为：
Figure BDA0003964136430000144
其中
Figure BDA0003964136430000145
为基准负荷，其值随时间变化，如图5所示。根据步骤3)算得的λb(Eb,n)，代入步骤4)所述优化模型中进行计算，计算结果如图6、图7和图8所示。
由图6可知，在本发明所提调度模型下储能可以灵活利用峰谷电能量价值差实现有序的能量时移，即在能量价值低时充电，在能量价值高时放电。由图7可见储能对SOE的利用较为充分。如图8可见储能可以较好的实现削峰填谷功能。
现对比系统价值情况，计算结果统计如表3所示，各对比项目定义如下：
Figure BDA0003964136430000151
表3系统结算情况(单位：元)
Figure BDA0003964136430000152
根据上述结果可见，通过优化，储能末SOE并没有在设定的最优点上，而是得到了调整。对储能而言，其调整成本为640元，调度机构应给予其等额的补偿，保证储能参与该调度是有激励的；对系统而言，该调整带来的系统价值高于对储能的补偿，否则该调整在优化中就不会发生，因此也是有激励的。
综上所述，在采用以上方案后，本发明为电网储能的灵活运行提供了新的方法，将储能的能量状态约束为作为一个可松弛的约束，释放储能在能量上的灵活性，能够有效提升储能在电网调节中的价值，有效促进我国储能产业的发展和电力系统调节能力的提高，具有实际推广价值值得推广。

Claims (7)

1.一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法，其特征在于：所述方法包括：
步骤1、在运行时段前，预测调度周期及展望周期储能的单位电能量价值；
步骤2、使用预测的电能量价值，设定储能调度周期末刻SOE并作为固定约束，以最小化储能负的运行效益为目标，联合优化在调度周期及展望周期的出力，计算总效益；
步骤3、设定不同的末刻SOE，并重复步骤2，得到储能在不同SOE下的总效益，形成储能弹性SOE效益曲线；
步骤4、基于储能弹性SOE效益曲线对调度周期所有机组出力进行统一优化，得到电力系统运行计划。
2.根据权利要求1所述的一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法，其特征在于：步骤1中，通过预测电价来反映储能的电能量价值，调度机构在制定电力系统运行计划时，采用安全约束机组组合SCUC与安全约束经济调度SCED优化模型同时考虑电力系统运行的安全性和经济性。
3.根据权利要求1所述的一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法，其特征在于：所述联合优化是指同时优化调度周期及展望周期的储能出力计划。
4.根据权利要求1所述的一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法，其特征在于：所述联合优化的方法包括：选取调度周期及展望周期长度，选定调度周期末刻SOE的约束，根据储能自身的物理参数，通过YALMIP调用CPLEX软件优化计算如下数学模型：
目标函数为：
Figure FDA0003964136420000021
式中，下标b表示储能所在节点，t表示时段，Nt表示总时段数，等于调度周期和展望周期时段数之和；
Figure FDA0003964136420000022
为储能充、放电功率；pb,t为预测的电价；
Figure FDA0003964136420000023
为储能单位充、放电物理成本；
约束条件包括：
功率约束：
Figure FDA0003964136420000024
Figure FDA0003964136420000025
Figure FDA0003964136420000026
式中，
Figure FDA0003964136420000027
分别代表储能最大充、放电功率；
Figure FDA0003964136420000028
为0-1变量，表示储能充、放电状态变量；
能量约束：
Figure FDA0003964136420000029
Figure FDA00039641364200000210
Figure FDA00039641364200000211
式中，Eb,t为储能b在t时段末刻的SOE；
Figure FDA00039641364200000212
分别表示储能充、放电效率；Δt表示时段长度；
Figure FDA00039641364200000213
表示初始SOE；Eb、
Figure FDA00039641364200000214
分别表示最小、最大SOE；
固定能量状态约束：
Figure FDA0003964136420000031
式中，n代表调度周期最后一个时段，不包括展望周期；
Figure FDA0003964136420000032
代表预设的SOE标幺值，且
Figure FDA0003964136420000033
5.根据权利要求4所述的一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法，其特征在于：等间隔设定预设的SOE标幺值
Figure FDA0003964136420000034
为从0至100％范围内的值，每个值执行一次步骤2的优化计算，得到储能在该
Figure FDA0003964136420000035
下的总成本；根据储能不同末SOE下的成本，绘制储能末SOE效益曲线，得到末SOE与储能总效益的关系。
6.根据权利要求1所述的一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法，其特征在于：步骤4所述基于储能弹性SOE效益曲线对调度周期所有机组出力进行统一优化，得到电力系统运行计划的方法为：
根据储能末SOE效益曲线、各机组参数及电力系统运行边界条件，建立电力系统优化调度模型，模型如下：
目标函数为：
Figure FDA0003964136420000036
式中，Ng、Ne、Nd分别代表发电机组、储能和负荷所在节点的集合；cb,t和
Figure FDA0003964136420000037
分别代表发电机组的单位成本和计划出力；λb(Eb,n)代表储能末SOE对应的效益；vb,t、
Figure FDA0003964136420000038
分别代表负荷的单位用电效益和计划用电功率。
7.根据权利要求6所述的一种基于弹性能量状态的电网储能运行方法，其特征在于：电力系统优化调度模型的约束条件包括：
能量平衡约束：
Figure FDA0003964136420000041
式中，下标l代表输电线路，f(l)和t(l)分别表示线路潮流的流入侧和流出侧的节点；
Figure FDA0003964136420000042
代表线路的潮流；
最大功率约束：
Figure FDA0003964136420000043
Figure FDA0003964136420000044
式中，
Figure FDA0003964136420000045
分别代表机组和负荷功率上限；
机组爬坡约束：
Figure FDA0003964136420000046
Figure FDA0003964136420000047
式中，
Figure FDA0003964136420000048
分别代表机组向上和向下爬坡的最大速率；
线路约束：
Figure FDA0003964136420000049
Figure FDA00039641364200000410
Figure FDA00039641364200000411
Figure FDA00039641364200000412
式中，
Figure FDA00039641364200000413
表示线路的潮流限值；Xl表示线路的电抗；θb,t表示节点的功角；ref表示参考节点；
储能运行约束：
Figure FDA00039641364200000414
Figure FDA0003964136420000051
Figure FDA0003964136420000052
Figure FDA0003964136420000053
Figure FDA0003964136420000054
Figure FDA0003964136420000055
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116432478A (zh) * 2023-06-15 2023-07-14 广东电网有限责任公司东莞供电局 一种电力系统的能量确定方法、装置、设备及介质
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