基于系统聚类法的含新能源电力系统分区策略

为实现含新能源电力系统的惯量分布特性的有效评估,提出一种基于系统聚类法的含新能源电力系统分区策略。首先分析新能源机组惯量与同步机组惯量之间的差异;其次构建节点惯量响应模型,分析节点惯量相关因素的特性;然后通过主成分分析对影响节点惯量的主导变量进行降维,将降维后的变量应用系统聚类法对节点进行聚类分区;最后通过系统辨识得到区域惯量,评判出整个系统惯量的空间分布。在仿真软件中搭建改进的IEEE 10机39节点模型验证了分区策略的合理性。

基于等微增率并计及机组功率约束的火电机组最优负荷分配精确解

火电机组最优负荷分配是电力系统经济运行的重要模型,也是电力系统本科生专业基础课《电力系统分析》的重要教学内容之一。经典教科书采用等微增率方法求解该问题,并给出了相应的物理含义。由于等微增率法是基于不考虑火电机组上下界物理约束而推导出来的,部分教科书补充了计及火电机组上下界物理约束时的情况,即如果某台机组的无约束最优解违背了上(下)界约束,则将该机组对应的最优解限制到相应的出力上(下)界,然后对其余火电机组再进行重新的等微增率分配。然而,简单算例表明,补充求解方法的适用范围是有限的。为此,该文对火电机组最优负荷分配问题进行重新探索,推导教材方法适用的一个充分条件与一个必要条件。面向本科生与研究生,分别提出考虑机组上下界约束后的最优负荷分配方法,并进行严格的理论推导。理论推导与大量的仿真算例表明,在机组数量较少时,教材中的求解方法有可能适用,而机组数较多时,可能出现不适用的情况。该文所提方法可以将适用范围扩展到机组数量较多的场景,并且进行严格理论推导。希望该文可以为《电力系统分析》教学过程与教材修订提供帮助。

电力现货市场阻塞费用结算机制分析

节点边际电价价格机制下,试点省份阻塞费用结算机制存在差异,需进行系统的分析。为此,首先从问题的本质出发,梳理了阻塞相关术语的内涵;然后,基于统一的内涵,对比分析了典型现货试点省份阻塞费用结算机制关键异同点;最后,对用户统一结算点电价计算、中长期合约阻塞费收取、阻塞盈余分摊等问题进行分析,提出了相关建议。

兼顾碳减排和新能源消纳的火电机组深度调峰与复合储能协调规划

火电机组深度调峰、化学储能以及抽水蓄能是电网灵活性资源的重要组成部分,对三者进行协调规划能在保障电网安全低碳运行的同时,提升新能源的接纳能力。从经济性、碳减排量、弃风弃光量3个方面,构建了火电机组深度调峰和复合储能协调的多目标规划模型;提出了基于熵权的改进非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解多目标规划模型,获得Pareto最优解集,并进一步根据模糊隶属度得到综合最优解。以某省级电网2025年、2030年的预测数据为例进行仿真验证,结果表明:采用改进NSGA-Ⅱ可提升多目标优化的求解速度与精度;火电机组深度调峰协同储能配置可显著减小弃风弃光率,有利于电力系统的低碳经济运行。

基于两阶段深度强化学习算法的多智能体自由合谋竞价机理研究

电力市场建设初期,不完善的监管机制为发电商提供了暗中交流,联合竞价的机会。然而,如何找到潜在的发电商合谋组合是相对困难的事情。针对这一问题,该文建立一种允许发电商自由联合的竞价模型,并提出全新的两阶段深度强化学习算法,来求解由离散的合谋对象选择和连续的报价系数确定组合形成的离散、连续动作混合决策问题。在不同阻塞情况下,对发电商联合策略形成过程进行分析,并在大算例中验证了算法的有效性。仿真结果表明,所提出的方法可以对市场主体的自由联合行为进行有效模拟,发现潜在的合谋组合。

考虑调峰需求及负荷弹性的主动配电系统调度优化

针对电网调峰压力日益增大及弹性资源不断增加的情况,文章研究弹性环境下主动配电系统响应电网动态调峰需求的调度优化问题。首先根据可转移负荷特性,提出弹性裕度的概念以量化当前调整量对未来调度决策的影响,并考虑激励对可削减负荷和储能装置的可调范围的影响,建立两者的弹性模型;其次基于系统内部柔性负荷、储能装置和光伏设备的出力约束,针对调峰需求及负荷弹性的主动配电系统日内调度优化问题,建立马尔可夫决策过程模型;最后通过算例仿真验证所提模型的有效性。研究结果表明,所得调度策略可进一步挖掘电力弹性资源可调度潜力,在满足电网调峰需求的基础上保证系统平稳经济运行。

计及源荷双侧弹性资源的区域电网鲁棒优化调度

针对电网中可再生能源发电占比与弹性资源不断增加的趋势,提出一种计及源荷双侧弹性资源的日前调度鲁棒优化方法,以应对可再生能源发电不确定性给电网调度运行带来的挑战。首先,根据可削减负荷和可平移负荷的响应特性,分析了补偿价格对前者的最大可削减容量以及后者的可接受平移时段的影响关系,建立了负荷侧弹性资源模型;其次,考虑风电出力不确定性,并基于火电机组深度调峰及负荷侧弹性资源模型,建立了柔性负荷补偿价格−调用量联合优化的日前调度鲁棒优化模型;最后,通过算例分析验证了所提模型与方法的有效性,结果表明,考虑源荷双侧弹性资源可调度潜力的调度方法能有效提升电网运行鲁棒性与经济性。

燃煤发电机组碳排放计算与碳减排技术分析

针对燃煤发电机组的特点,根据CO_(2)生成机理,构建了适用于燃煤机组的碳排放强度计算模型。基于46台机组试验数据,利用该模型研究了碳排放强度随机组等级、煤质以及机组负荷等因素变化关系,并给出了降低供电CO_(2)排放的措施。结果表明:机组的发电碳排放强度主要受机组发电煤耗率、燃煤的收到基低位发热量和燃煤收到基碳元素含量影响。通过数据拟合了碳排放强度与发电煤耗率间估算公式,烟煤的单位标准煤CO_(2)生成系数为2.79 t/t。安徽省2021年平均供电碳排放强度下降到658 g/(kW·h),通过提高新能源装机和电量占比、提升燃煤机组效率,燃煤耦合生物质发电,碳捕集、封存与利用技术及低碳调度等措施,可显著降低区域电力碳排放强度。

计及运行规划收益补偿的电能量市场储能报量报价策略

大量低运行成本的新能源电源参与电能量市场降低了市场电价,造成储能在电能量市场中的获利降低,甚至难以回收其固定投资成本。针对这一问题,充分考虑储能参与系统运行所能产生的运行收益和规划收益,引入运行收益和规划收益补偿系数,并建立储能参与系统运行的补偿机制;增大储能的报价区间,并建立储能参与电能量市场报量报价策略的双层优化模型;在改进的10机39节点系统上验证所提方法的有效性,讨论运行/规划收益补偿和辅助服务对储能收益的影响、储能参与市场对出清价格的影响等问题。

受端负荷模型对交直流系统稳定性的影响

分析负荷模型对多馈入交直流系统功角稳定性的影响。在远方电源向负荷中心送电的多馈入交直流系统中,受端负荷为动态负荷或恒功率负荷时,系统的功角稳定性差；受端负荷为恒电流负荷,特别是恒阻抗负荷时,系统稳定性较好。同时分析了负荷模型对采用直流简单模型进行快速扫描的精度影响。通过量化分析方法揭示了上述现象的机理。

论等耗量微增率和等网损微增率与最优潮流的关系

等耗量微增率准则和等网损微增率准则是经典的电力系统经济运行准则。等耗量微增率准则是电力系统有功负荷分布的最优准则,等网损微增率准则是电力系统无功电源分布的最优准则,而电力系统最优潮流则是近年来经济的调度运行理论。从理论上对等耗量微增率和等网损微增率与最优潮流进行了分析和推导,通过对目标函数的比较、约束条件的比较、物理含义的分析以及仿真算例的证明,表明最优潮流包含了等耗量微增率和等网损微增率,是这2个准则在电力系统中的进一步灵活运用。

电力系统无功功率的最优分布——等网损微增率准则和最优网损微增率准则的接合

电力系统无功功率的最优分布包括无功电源的最优配置和无功功率负荷的最优补偿 ,但二者缺乏内在联系 ,因此在进行无功功率的最优分布时必须反复迭代 ,计算工作量大。构造目标函数将二者建立联系 ,并详细阐述了该目标函数对等网损微增率和最优网损微增率接合的意义。

500kV淮宿变电站投运对安徽电网暂态稳定性的影响

根据安徽电网的仿真,发现500kV淮宿变电站投运虽增强了皖北机群之间的联系,但在机群之间的某一内部联络线故障时造成系统暂态功角稳定水平降低;而在机群之外发生故障时则这种电源互联有助于提高系统的暂态功角稳定性。运用等面积法则和扩展等面积法则对这一现象进行了分析,指出在电网的规划和设计中应该充分考虑送端电源之间的联接,以避免因送端电源之间的联系过于紧密而造成电网暂态稳定水平下降。

静态功角稳定和静态电压稳定判据比较分析

指出用传统的静态功角稳定的静态稳定储备系数评估系统静态功角稳定性的不足在于其过于乐观,并容易造成认识上的误区;静态功角稳定和电压稳定的极限均是求取系统潮流的极限值,但静态功角稳定的推导是建立在单机无穷大系统基础上,静态电压稳定的推导则是建立在电源电压恒定的基础上。从电能物理传输原理上对静态功角稳定判据和静态电压稳定判据进行了推导,从而纠正了由于2个不同假设条件推导出的静态电压稳定和静态功角稳定判据的不足,得出了统一的结论。指出通常当线路两端相位差在45°以内时失稳是静态电压稳定失稳,而超过45°是静态功角稳定失稳;传输感性无功功率影响系统的静态功角稳定,将造成系统静态功角稳定的下降和传输功率的下降,而传输容性无功功率正好相反。

考虑电压稳定性的无功定价

基于边际价格理论,提出考虑系统电压安全风险的无功定价数学模型。该模型不但隐含了系统静态电压稳定性的信息,也反映了将系统从当前的暂态电压不安全的状态引导到安全的要求。通过满足暂态电压安全约束的无功发电调节与切负荷总代价最小化问题,来表示暂态电压安全风险。仿真算例表明该方法能较好地引导用户,有利于电压稳定性。

基于PMU的电力系统建模及参数辨识

广域测量系统可完整的记录电网的动态过程信息,从而为电力系统的模型建立和参数辨识提供了有效的路径。利用相量测量装置(PMU)记录电网的实时动态信息,可实现对输电线路参数的辨识,包括对称分量和不对称分量;实现对发电机模型参数、励磁系统及调速器模型和参数的辨识;实现对负荷的建模和负荷模型的参数辨识。本文简明扼要的介绍了基于PMU实现上述功能的基本原理和方法,指出可利用当前国内大量广域测量系统建成的有利条件,积极开展线路的参数辨识、发电机、励磁系统、调速器和负荷的建模及参数辨识工作,从而提高电网仿真计算的精确性,为电网调度运行和分析人员提供有益的指导。

基于WAMS的电网调度运行方式安排设计

提出利用SCADA/EMS、PMU、稳定控制装置、母线负荷预测、发电计划安排、工作票管理以及保护系统的相关数据,通过电网实时动态监测系统的在线稳定计算功能进行电网静态安全分析和暂态稳定计算,并根据稳定计算结果以及提供的辅助策略实现对电网一次运行方式的合理安排,从而提高电网运行的安全稳定性。针对电网运行方式预安排中给出了热稳定限额是考虑了事故后的过负荷能力,若在事故后30 min内缺乏有效手段来保障对用户的供电,将造成事故30 min后对用户的限电,指出应在电网运行方式预安排中考虑事故后对用户的供电能力,以避免由于事故后热稳定原因可能引起的对用户供电不可靠问题,从而增强了对用户供电的可靠性。

基于改进NSGA-3和不平衡潮流的配电网相序优化

低压配电网存在大量单相负荷,三相负荷不平衡会造成台区线路损耗增加,危害电网运行安全。提出一种基于历史数据的用户相序优化方法。使用台区用户的历史电压、电流数据构建台区不平衡潮流模型。针对台区一天内的运行状况建立用户节点电压平均不平衡度最小、台区线路损耗最小和换相次数最小的目标函数。提出含有正态分布交叉算子(normal distribution crossover, NDX)的改进非支配遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-3,NSGA-3),对用户节点的相序进行优化,以获得较好的种群分布并减少优化时间。然后从解集中选择最符合条件的一组解作为换相策略。最后以安徽省某配电台区实际用户数据为例,验证了所提方法可以有效地降低三相电压不平衡度,减小线路损耗。

安徽500kV电网低频振荡分析

首先分析安徽 5 0 0kV电网在 2 0 0 1年 5月 16日发生低频振荡的原因及造成这种运行方式的原因。指出在提高发电机功率因数的同时 ,建议华东调度中心加强统一调度 ,并由原先的电压和功率因数控制改为电压和无功功率控制。

三绕组变压器的容量选择与经济运行

合理选择变压器的容量可以降低变压器的有功功率损耗和无功功率损耗,提高电力系统运行的经济性。为此,计算了三绕组变压器功率损耗和损耗率,同时考虑负荷的实际运行时间、无功经济当量及变压器年运行费用等因素,并对选择三绕组变压器最佳负载率βopt进行了推导。最后,以算例验证了公式。