考虑韧性提升的输电网灾前预防检修多目标多阶段优化

极端气象灾害易使输电网发生大面积故障。输电网设备的健康程度影响着输电网抵御极端气象灾害物理层面的能力。为进一步提升输电网抗灾能力,减轻经济损失,从输电网韧性提升的角度出发,对输电网灾前预防检修策略进行研究。首先提出将灾害风险抵御力作为输电网灾时韧性评价指标,同时针对极端灾害的时空特性,采用场景分析法来计算韧性指标。根据输电网灾前预防检修的韧性提升、检修风险、经济性的要求,提出输电网灾前预防检修多目标多阶段优化模型,并采用NSGA-II算法与数学规划求解器结合的方法求解。采用IEEE RTS-79算例对优化模型的有效性进行了仿真验证。算例结果表明,文章所提优化模型能得出Pareto前沿以及最优折衷解,并以此得到最优灾前预防检修计划,在提升灾时韧性的同时控制灾前预防检修的风险与费用,从而帮助电网运行人员做出科学决策,具有较好的应用价值。

基于动态平衡布局的输电网潮流图自动生成方法

为解决输电网潮流图自动生成中厂站布局与线路布线问题,提出基于动态平衡布局的输电网潮流图自动生成方法。针对厂站布局,首先,在力导向算法的基础上引入基于图纸中心点的惩罚函数,以解决力导向算法布局不均匀的问题,提高布局的均布度;然后,利用厂站分布率参数控制算法平衡次数,引导厂站向图纸边界运动,解决布局自动适应给定图幅大小的问题;最后,通过位置映射变换将围绕图纸中心点的椭圆分布转换为矩形分布,解决引入惩罚函数布局均匀但不符合传统输电网潮流图绘制习惯的问题。针对线路布线提出以构建通道树为中心的布线方法,有效降低布线交点个数,提升布线效果。所提布局与布线算法在实际工程应用中取得了良好的效果,通过案例验证了输电网潮流图自动生成的正确性和有效性。

台风扰动下计及线路老化与连锁故障的输电网韧性评估

针对传统韧性评估方法对输电网老化效应及其诱发的连锁故障考虑不足的问题,以台风作为电力系统外部干扰的代表,提出一种台风扰动下计及输电线路老化与连锁故障的输电网韧性评估方法。首先,考虑老化效应对输电线路风致故障率和安全过载能力的影响,以故障自然演化时间为切入点,提出一种计及输电线路老化的输电网双时间维度故障演化模型,包括台风时间维度和连锁故障时间维度。其次,基于台风灾害下电网性能变化曲线,提出考虑时间分辨率的系统脆弱率和恢复率2个输电网韧性指标;基于电网性能和系统服役年限关联曲线,提出考虑不同服役年限的输电网韧性指标。然后,根据台风扰动下输电网性能演化特征,确定基于上述2类曲线评估输电网韧性的整体框架和流程。最后,在IEEE 39节点系统上进行算例仿真,结果表明所提方法能够有效评估不同服役年限输电网的韧性。

高比例新能源接入的输电网外送通道与储能分布鲁棒优化协同规划方法

针对具有强随机性、集中式、大容量的风电与光伏并网给输电网的安全运行及新能源消纳带来的巨大挑战,考虑风电与光伏出力的不确定性和时序相关性,提出高比例新能源接入的输电网外送通道与储能的分布鲁棒优化协同规划方法。首先,以外送通道与储能的规划共同作为决策变量,将富余的新能源资源通过规划的外送通道送出;其次,利用储能缓解和抑制新能源发电的间歇性和随机波动性,促进实现新能源的全额消纳;然后,应用二阶锥凸松弛、泰勒级数展开等技术,将原混合整数非凸非线性规划模型转化成混合整数凸规划模型,以实现高效求解。最后,以改进IEEE 39节点输电系统为算例进行仿真计算,验证了所提模型和算法的正确性和有效性。

考虑输电网与柔性互联配电网交互影响的可靠性评估方法

对输电网与柔性互联配电网组成的输配电网络整体采用故障枚举法进行可靠性评估时,除去分析输电网与配电网内部故障对各自供电可靠性的影响之外,还须考虑故障场景下输电网与配电网间的交互影响。文中在现有输电网与配电网各自独立的可靠性评估方法基础上,提出针对输配电网络整体的可靠性评估方法。所提方法可计及故障条件下输电网与配电网运行状态间的相互关联,将输电网故障后的节点负荷减载细化为配电网优化后的负荷切除方案,提升输电网可靠性评估结果精度,并将应对输电网故障导致的配电网负荷损失纳入配电网可靠性评估。此外,在输电网可靠性评估中计及了配电网内部故障导致的输电网节点供电负荷损失及其对输电网运行可靠性造成的影响。针对输配电网络整体,基于故障枚举采用解析法计算得到输配电网络可靠性指标,算例分析结果验证了所建立可靠性评估模型的有效性。

面向新型电力系统的输电网与分布式变速抽水蓄能联合规划

针对高比例新能源场景下分布式变速抽水蓄能的容量配置及其在电网中的位置接入问题,提出了输电网和分布式变速抽水蓄能的联合规划方案。首先,考虑了各类抽水蓄能的运行和库容约束、火电机组的出力和爬坡约束以及输电网的传输能力,以分布式新能源的经济消纳为优化目标,建立了分布式变速抽水蓄能和输电网间的联合规划模型。然后,通过凸松弛方法将该模型转化为混合整数线性规划模型,以两阶段优化方法求解得到了分布式变速抽水蓄能与输电网的联合规划方案。最后,采用两个标准测试系统对比验证了所提含分布式变速抽水蓄能的联合规划相较于定速抽水蓄能的规划方案,能更好地与其他灵活性资源相协调以消纳风光可再生能源,总体上可降低约20%的成本。

基于生产模拟的新型输电网规划方案效率效益评价方法

常规基于典型日的输电网规划方案评价方法不仅缺乏综合的效率效益评价指标体系,而且对新能源随机性与波动性的考虑不足。针对新型输电网规划方案效率效益评价需求,从多个时间尺度提出了综合效率效益评价指标体系,建立了考虑了风电、光伏出力随机波动性的新型输电网时序生产模拟模型,实现对规划方案全年8760 h的生产模拟,得到一系列基于生产模拟结果的评价指标值。在此基础上,提出了一种基于主客观赋权与模糊综合评价结合的输电网规划方案效率效益综合评价方法,避免了评价过程中的主观与客观方面的不足,为新型输电网规划方案多时间尺度的效率效益评价提供了有效的方法。基于西南某实际电网规划方案的效率效益评价算例,证明了所提方法的有效性。

基于Benders分解的交直流混合输电网随机扩展规划方法

采用随机场景模拟法描述机组和输电线路随机停电事故、负荷预测误差,提出了一种基于Benders分解的交直流混合输电网随机扩展规划方法。首先建立以交直流输电线路投资成本、失负荷成本、系统运行成本等为综合成本目标,采用Benders分解,将交直流混合输电网混合整数线性规划模型分解为规划主问题和可靠性校验和经济调度的子问题迭代求解。在6节点系统和改进的IEEE-118节点系统算例仿真结果表明:与交流输电系统相比,扩建直流输电线路可以节省更多的成本,在选择交流/直流输电线路时,直流线路输送潮流的可控性以及经济性都可以减少失负荷。

大容量储能与输电网投资分析

本文基于选定的案例,分析了大容量储能技术(EST)为未来电力系统提供的灵活性以及输电能力的扩展。为此,对不同地区大规模EST的未来潜力进行了估计,并将其与地区层面未来新能源发电部署的空间分布相匹配,以便能够估计实施大规模EST以平衡现有电力系统的可能直接效益。此外,还分析了未来可能的输电网扩建对汇集可变新能源发电和柔性发电中心的贡献。在此背景下,介绍了输电扩张的一个实例,中西部地区和北部地区基于利润最大化方法对输电投资进行了成本/效益分析。

考虑碳交易量自适应决策的输电网两阶段鲁棒规划

低碳化是新型电力系统未来发展趋势,在规划层面模拟水平年碳交易量对实现未来电网低碳经济运行具有重要作用.基于此,提出考虑碳交易量自适应决策的输电网鲁棒规划方法.首先,构建基于基准线法的碳配额交易成本计量方法,并考虑碳交易量约束,建立考虑风电和负荷不确定性的两阶段鲁棒规划模型.其次,利用松-紧解耦法将子问题按时间解耦为安全可行性检测子问题和低碳可行性检测子问题,并采用列和约束生成算法求解两阶段鲁棒规划模型,根据安全约束与碳配额交易量约束在各不确定场景下反馈的割信息,分析模型可行解空间与碳配额交易量阈值参数设置的映射关系,自适应决策碳交易量上下限.最后,以改进的IEEE-RTS 24节点系统进行算例仿真,分析低碳规划模型、碳配额交易量、碳价对规划结果的影响.结果表明所提模型实现了规划方案在经济性和低碳性方面的协同优化.

输电网故障时新能源并网点电压跌落及影响范围计算方法

为了应对当前电网安全稳定分析无法评估输电网故障对新能源影响的问题,提出一种输电网故障时新能源并网点电压跌落及影响范围计算方法。以220 kV节点为界,考虑新能源电流输出特性的影响,完善故障计算模型,并计算220 kV节点故障电压。基于计算结果,提取新能源接入中低压电网的典型场景,并细化分析计算故障时刻新能源并网点电压及其与故障点的电气距离。最后,基于修正的39节点标准测试系统,通过与传统故障计算和时域仿真结果对比分析对所提方法进行验证,研究结果表明:采用所提方法的故障电压计算偏差范围为-4.82%~0.6%,能够准确地评估输电网故障对新能源的影响,可以进一步为新能源运行规划和控制策略优化提供指导。

计及海上风电不确定性的输电网两阶段鲁棒扩展规划

海上风电复杂多重不确定性给输电网络结构的安全性和鲁棒性带来极大挑战.为了提升电网网架对海上风电的适应能力,提出基于Vague软集的海上风电接入下输电网两阶段鲁棒扩展规划方法.首先,引入Vague软集理论,从真隶属度函数、伪隶属度函数和未知信息测度等角度将海上风电的多重综合不确定因素转化为不确定性参数集,并采用蒙特卡罗模拟进一步构建海上风电Vague场景集;然后,建立基于Vague不确定性场景集的海上风电接入下输电网两阶段鲁棒扩展规划模型,第一阶段以海陆线路建设、网损费用等投资总费用最小为目标,第二阶段以海上风电弃风与切负荷量最小为目标,并结合基于二阶锥松弛后的交流潮流约束,利用第二阶段模型返回的弃风与切负荷期望值修改第一阶段模型的运行变量,得到迭代后的输电网鲁棒规划方案;最后,调用Gurobi数学优化引擎对Garver6节点系统与IEEE 39节点系统进行算例分析,以验证所提鲁棒扩展规划方法的有效性和可行性.

计及输电网侧电解铝负荷特性的配电网侧储能优化配置

随着光伏装机容量占比不断增大,其出力的不稳定性和间歇性给电网运行带来安全风险,合理配置储能是提升光伏消纳率和保障电网安全运行的有效手段。为此,从输电网和配电网两个层面,在计及潮流交换约束的条件下进行全局考虑。在输电网层面,利用可灵活调节的电解铝负荷参与光伏电量消纳,在配电网侧合理配置储能对光伏出力波动进行平抑;输电网层面采用计及无功功率的输电网线性化潮流模型,配电网侧采用Distflow潮流模型。基于某一市级输电网和IEEE14配电网系统设计的算例进行仿真分析,计算结果表明,计及输电网电解铝负荷特性能够降低配电网侧储能配置成本。

边缘计算技术在输电网智能调度中的应用

边缘计算技术能够将计算和存储资源下沉至电力传输网络的边缘节点,实现对输电网数据的实时处理与分析,有效提高系统的响应速度和故障处理能力。文章基于边缘计算技术,设计并实现了输电网智能调度系统,包含实时数据采集、快速需求响应、快速故障检测及智能调度优化模块。通过对输电线路的实时监控与数据分析,系统能够快速响应需求变化与故障情况,并优化调度策略。测试验证表明,文章设计的智能调度系统在边缘计算环境下显著提升了调度效率和故障处理的及时性,具有较高的实用性与可靠性。

用户负荷不确定下输电网优化规划方法研究

为增强供电可靠性,提出用户负荷不确定下输电网优化规划方法研究。深入分析用户负荷的不确定性,了解其来源、特性及对输电网的影响,优化输电网结构,利用先进的算法和技术来寻找最优解。综合考虑各种目标、约束及解决方案,并整合多目标输出输电网规划结果。实验结果表明,用户负荷不确定下输电网优化规划方法研究可以有效提高供电的可靠性,输电网优化规划方法更加合理。

探究智能电网发展下多目标输电网规划设计思路

为加强电力企业的市场竞争力和经济效率,必须从优化输电网络规划的角度出发,保障电力供应的稳定性和安全性。输电网络的科学、合理规划,将为电力企业的长远发展提供坚实的支撑。然而,受多种因素影响,当前多目标输电网规划仍面临一些挑战。智能电网的崛起为解决这些问题提供了关键路径,由于输电网络设计的重要性,这篇文章将对智能电网系统进行概述,分析当前多目标输电系统设计中的难题,并探讨智能电网系统环境下多目标输电系统设计的发展方向。

基于提升韧性的输电网灾后应急维修策略优化

极端自然灾害等事件易使输电网发生大范围故障。为减少经济损失,提升输电网灾后恢复能力,对输电网灾后应急维修策略优化进行研究。首先根据输电网韧性内涵,提出期望系统负荷恢复效率作为韧性评价指标;其次分析输电网灾后应急维修的过程,建立基于时间不确定的输电网灾后应急维修策略协同优化模型。该模型既考虑了输电网的韧性提升带来的经济性,又考虑灾后维修过程中的资源、路径规划等约束。针对该优化模型提出了改进的粒子群优化算法,采用多维不定长编码、子群协同优化、基于蒙特卡洛模拟的适应度评价等方法对标准粒子群算法进行改进。通过IEEE RTS-79算例对建立的协同优化模型进行了仿真验证,算例结果表明,改进粒子群算法能够有效求解所提优化模型,且输电网灾后应急维修策略协同优化模型的结果能够有效提升输电网韧性指标,提升灾后输电网应急维修的经济性。

用时序模拟法评估超高压输电网络运行的可靠性

在考虑系统不同调度运行方式下负荷的实时变化、线路的检修计划和多重故障、以及母线、变压器的相关故障等情况下，通过时序模拟法模拟系统实际运行状态，以下次事件推进原则调整模拟时钟，用交流潮流对系统进行分析，其结果作为线路过负荷和节点电压越限的判据。并采用灵敏度法调整发电机出力和削减负荷量，避免维数灾难问题。依据算法编制可靠性评估软件。用实例证明算法合理性和可行性。

基于整个输电网GPS行波故障定位系统的研究

输电线路行波故障定位具有很高的精度 ,但需要高速 A/ D采集、大量数据存储、复杂的行波波头辨识 ,且对发展性故障、近距离故障的测量处理比较困难。提出采用专用行波波头检测传感器、高精度的 GPS时钟及存储行波波头时刻的高效存取方法 ,设计了行波波头记录仪。在每个变电站只需安装一台记录仪 ,与调度通信 ,构成输电网 GPS行波测量网络 ,直接测量故障行波波头到达各个变电站的准确时刻 ,由调度进行故障定位。

考虑高比例可再生能源的交直流输电网规划挑战与展望

未来高比例可再生能源的时空分布特性将给电力系统规划带来前所未有的挑战,电力系统基本形态与运行特性将发生根本性变化。文中在调研国内外研究现状的基础上,阐述了高比例可再生能源并网的输电网规划面临的科学问题,分别从网源协同规划、输电网柔性规划、与配电网协同的输电网规划、输电规划方案综合评价与决策方法四个方面,提出了考虑高比例可再生能源并网的输电网规划的研究思路与框架。最后,对未来高比例可再生能源并网的输电网规划进行了展望与总结。