考虑风电不确定性的交直流混联电网受端系统恢复决策优化方法

随着风电渗透率的不断提高,恢复方案受接入风电不确定性的影响越来越大。对含高压直流馈入的受端系统,恢复期间高压直流输电(high-voltage direct current,HVDC)的启动及运行对交流系统的网架结构及功率调度方案均有较高要求。为最大限度地利用HVDC的支援功率加速系统恢复进程,在对HVDC馈入的受端系统进行恢复决策时考虑风电不确定性的影响具有十分重要的意义。为此,该文提出HVDC馈入下考虑风电不确定性的受端系统恢复决策方法。首先,基于非全维凸包不确定集详细刻画风电极端场景;其次,考虑风电不确定性及HVDC的启动及运行特性建立两阶段鲁棒恢复模型;然后,通过伴随网络法将HVDC的启动及运行特性进行线性化处理;之后,采用列与约束生成算法求解所构建的优化模型。最后,通过新英格兰10机39节点算例及我国西南某省实际算例验证所提方法的有效性与实用性。

考虑次生故障差异化影响下韧性主动提升的输电系统网架重构策略

近年来,我国能源电力加速转型,极端自然灾害频发,国际形势不稳定,使得常规安全风险与非常规安全风险交织,大停电风险有增加的趋势。稳健可靠的网架重构方案对防止恢复中再次发生系统崩溃具有重要意义,针对当前研究中未有效计及恢复中次生故障的不足,该文提出一种考虑次生故障差异化影响下系统韧性主动提升的网架重构策略。首先,讨论在网架重构恢复方案中考虑次生故障影响的必要性;然后,基于分割多目标风险分析方法提出一种系统韧性指标,旨在差异化处理次生故障并突出高风险故障对恢复过程的影响;进一步建立考虑韧性主动提升的网架重构全局优化模型,以增强系统对高风险故障的抵御能力。为提高模型的求解效率,提出一种基于窗口滚动机制的求解策略,可给出兼顾快速性与稳健性的网架重构方案。最后,采用新英格兰10机39节点系统和IEEE 118节点系统验证所提出方法的有效性。

基于KL散度距离处理风电不确定性的负荷恢复分布鲁棒优化

在构建以新能源为主体的新型电力系统的背景下,在恢复控制过程中积极利用新能源并充分应对其对运行安全带来的潜在风险对于减小停电损失具有重要意义。首先,为了表征风电出力的不确定性,采用KL散度(Kullback-Leibler)距离作为筛选极端风电出力场景的控制条件,并据此构建模糊集作为风电出力典型场景。在满足相关运行安全约束的前提下,建立了以最大化加权负荷恢复量为优化目标的分布鲁棒优化模型以制定计及风电的负荷恢复方案。经松弛处理和对偶转换所得到的混合整数二阶锥模型可调用商业求解器求解。以接入规模风电场的IEEE 10机39母线系统为例进行仿真,结果表明:相比于传统的鲁棒优化方法,该方法降低了优化结果的保守性,有助于加快负荷恢复,减小停电损失。

基于热电解耦CCHP和综合需求响应协同优化的配电网韧性提升策略

针对灾后紧急恢复阶段,提出一种基于热电解耦燃气冷热电三联供(CCHP)和综合需求响应协同优化的配电网韧性提升策略。该策略在提升韧性的同时计及资源利用效能,通过刻画计及不确定性的冷热用户响应意愿曲线,得到其可用调温范围,并基于此提出衡量用户舒适度的温度偏离度指标,最终以停电周期内电负荷恢复价值量最大和冷热负荷温度偏离度最小为目标构建多目标优化模型,利用ε-约束模型将其转换为单目标模型进行求解。以IEEE-69电力系统与比利时20节点天然气网络耦合系统进行仿真模拟,验证策略的有效性。

计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法

台风会对配电网系统造成严重影响,制定架空线路的防风加固规划方案至关重要。为提高配电网抵御自然灾害的韧性,提出一种计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法,通过模拟台风登陆至消亡时刻全过程实时风况信息,对各线路实施差异化加固。首先,利用狄利克雷过程混合模型(dirichlet process mixture model,DPMM)聚类算法提取典型台风登陆场景,结合风暴轨迹模型和Batts风场模型模拟实时台风移动路径和台风风场,计算配电网线路实时故障概率。然后,结合台风场景模拟结果和不同设计风速标准下的差异化的架空线路故障率,建立以多等级线路加固年投资成本、台风过境过程中失负荷成本、停电损失和维修成本最小为目标的双层随机规划模型,并利用Benders分解算法进行求解。最后,以改进IEEE33节点系统为例,对所提方法有效性进行了验证。

基于相对目标接近度的并网型微电网多目标优化调度

为了提高微电网运行的灵活性,将可中断负荷视为一种直接参与微电网运行的可调度资源,并根据峰谷时刻设置联络线传输功率处于不同区间,考虑微电网运行维护折旧成本、环境效益成本和与联络线偏差惩罚成本,构建微电网运行的多目标优化模型,再采用相对目标接近度法将多目标优化转化为单目标优化,由层次分析法和熵权法进行组合赋权。运用Gurobi求解器对微电网内的各种分布式电源24h出力和蓄电池荷电状态进行求解,获得微电网日前调度模型。基于美国地区微电网算例进行分析,验证所提模型可以兼顾微电网经济性、环保性,并能减少主网功率波动;同时表明计及可中断负荷和联络线功率控制的运行方式能有效降低运维折旧成本、环境污染和主网负担。

考虑风电不确定性的电力系统在线动态分区恢复优化方法

规模风电的接入给电力系统运行与控制带来了很大不确定性,也给大停电后的系统恢复带来挑战。根据恢复过程中变化的风电出力场景动态调整分区恢复方案有助于提升恢复效率。在计及初始停电场景中风电不确定性的基础上,为进一步考虑恢复过程中风电出力的不确定性,提出了一种电力系统在线动态分区恢复优化方法。首先,建立风电出力的不确定场景集合,基于Wasserstein距离构建分布之间的测度,采用核密度估计求取风电出力预测误差的不确定集合。然后,刻画恢复模型约束、分区模型约束、动态分区约束,分别从系统网架和运行状态两个角度设立两阶段优化目标,建立两阶段动态分区恢复分布鲁棒优化模型,并采用对偶理论等实现模型的转化与求解。最后,新英格兰10机39节点系统和实际电网算例的仿真结果表明所提动态分区恢复方法能有效应对风电出力不确定性和提高系统恢复效率。

通道型核心主网解环方案的评估方法研究

随着西北某省中东部核心环网两侧多个千万级能源基地的建设,负荷聚集的核心环网逐步演变为超千万千瓦的功率互济通道,成为核心环网与输电通道耦合的复杂型电磁环网。复杂型电磁环网承担着可靠供电与功率传输的作用,相比于普通环网有更多安全隐患和解环约束,为评估其解环方案,针对主网安全稳定性、供电可靠性、运行经济性,提出短路电流安全、N-1热稳裕度、负荷供电风险、通道传输能力、系统损耗、上下网功率均衡度六个解环评估指标。考虑到主、客观赋权法的优缺点和环网解环场景的实际需求,利用客观CRITIC法改进主观G1法,以主、客观权重差值最小为目标,建立模型求得最优综合权重。以该核心环网2023年的规划方案为例,验证了所提解环指标及评估方法的有效性。

附带STATCOM的HVDC系统改进参考电压控制法

在弱交流系统下对于附带有STATCOM的电网换相换流器高压直流输电(Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current, LCC-HVDC)系统,存在着LCC逆变站与STATCOM之间耦合导致LCC-HVDC系统的稳定裕度下降问题,这会减弱LCC-HVDC抑制换相失败的能力。此外,HVDC控制环节之中的电压指令电流控制(voltage dependent current order limiter, VDCOL)环节的输出电流指令大幅剧烈波动还有几率会导致HVDC系统在首次换相失败之后发生后续换相失败。针对上述问题提出了一种“改进参考电压”的思想,对STATCOM和VDCOL的参考电压与输入电压分别进行修正。首先在STATCOM原本的参考电压经过一个“虚拟电抗”之后得到一个新的参考电压,通过这个改进参考电压弱化了STATCOM电压外环控制模块与LCC逆变站的耦合,减小了交流系统等效阻抗的大小,提升了系统对干扰的抵抗能力。然后对VDCOL的输入电压进行改进,新的改进输入电压改善了故障后VDCOL输出电流指令的大幅剧烈波动情况。最后通过三个层次的对照试验,验证了所提方法的有效性。

新型电力系统频率安全稳定研究综述及展望

随着新型电力系统的发展,新能源的出力不确定性、弱支撑性、弱调节能力给电力系统的频率安全带来了巨大的挑战。首先,总结新型电力系统有功频率调节面临的新挑战,阐述了新型电力系统稳定运行存在的问题,并归纳了新型电力系统的频率响应模型。然后,介绍了应对频率安全问题的安全稳定控制措施,分析频率安全优化调度方面的研究现状和不足之处。最后,围绕新型电力系统在线安全调度、新型电力系统低频减载运行、多区域互联电网频率安全调度等重点研究方向进行了探讨和展望。

考虑负荷供电连续性的孤岛配电网负荷恢复策略

上级输电网发生故障停运后,配电网可依靠分布式电源维持运行,当分布式电源出力波动难以平抑时,需要通过投切负荷来平抑波动,这会造成非重要负荷频繁投入或切出电网,产生大量单时段或双时段的短时供电场景,进一步降低了非重要负荷供电的可靠性。针对此问题提出一种考虑负荷供电连续性的配电网负荷恢复优化方法,从单个负荷角度出发,引入单负荷供电连续性指标构建目标函数,并计及潮流、网络拓扑、连通性等约束构建模型,使得非重要负荷也尽量连续供电,提高供电的连续可靠性。采用PG&E69节点配电系统作为算例进行验证,模型结果与传统恢复相比供电连续性显著提高。供电连续性参数的引入使得负荷恢复更加趋向于连续,大大减小了因为分布式电源波动而产生的短时供电问题。

基于改进双延迟深度确定性策略梯度算法的电网有功安全校正控制

新型电力系统中,由于源荷不确定性的影响,发生线路过载事故的风险增大,传统的有功安全校正方法无法有效兼顾计算速度及效果等。基于此,该文提出一种基于改进双延迟深度确定性策略梯度算法的电网有功安全校正控制方法。首先,在满足系统静态安全约束条件下,以可调元件出力调整量最小且保证系统整体运行安全性最高为目标,建立有功安全校正控制模型。其次,构建有功安全校正的深度强化学习框架,定义计及目标与约束的奖励函数、反映电力系统运行的观测状态、可改变系统状态的调节动作以及基于改进双延迟深度确定性策略梯度算法的智能体。最后,构造考虑源荷不确定性的历史系统过载场景,借助深度强化学习模型对智能体进行持续交互训练以获得良好的决策效果;并且进行在线应用,计及源荷未来可能的取值,快速得到最优的元件调整方案,消除过载线路。IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统算例结果表明,所提方法能够有效消除电力系统中的线路过载且避免短时间内再次越限,在计算速度、校正效果等方面,与传统方法相比具有明显的优势。

考虑惯量充裕度与频率变化率的互联电网在线频率安全分析

新能源装机占比的快速提高显著降低了系统惯量水平,在线评估电网的频率安全裕度可有效指导系统安全运行。首先在分析系统惯量组成的基础上,提出了考虑负荷特性与外受电水平的电网惯量计算方法,得到了电网惯量充裕度指标与频率变化率(rate of change of frequency,RoCoF)指标。然后基于惯量充裕度指标与RoCoF,分析了故障冲击、外受电水平和马达惯量对系统频率安全的影响,提出了区域电网互供能力分析方法。其次通过仿真验证了指标的准确性,检验了等效惯量和电源出力均具有置换特点。最后提出了电网惯量充裕度在线评估流程及安全运行域分析方法,为指导电网安全运行提供了决策依据。

多直流馈入受端系统与直流联络线协调恢复的一体化建模与求解

在多馈入系统发生大停电后,选择合适的时机接入直流联络线可以有效推进受端电网的恢复进程。与此同时,交直流之间及多个逆变站间的交互影响,为合理安排直流启动时机及运行出力带来了新的挑战。基于上述背景,该文提出一种能够同时协调关键机组、直流联络线与输电线路恢复的网架重构策略。首先,分析了多直流启动与运行对受端电网强度的要求,通过构建“n+1”网络实现了直流恢复安全约束的一体化线性建模;然后,为应对恢复过程中可能出现的突发状况,采用一种分时步的滚动窗口优化机制,建立了基于混合整数线性规划的源网协调恢复模型;接着,针对模型求解效率低的问题,提出了两种支路预筛选策略;最后,以修改的新英格兰10机39节点系统为例验证了所提方法的有效性。

计及短路故障影响的含风电电力系统恢复决策优化方法

随着新型电力系统的加速建设,我国风电等新能源渗透率逐年增加,给系统恢复控制带来新的机遇与挑战。风电提供的功率支持可加速系统恢复进程,但在故障扰动下,风电机组可能大量脱网,甚至引发系统再次崩溃。针对以上问题,该文提出一种计及短路故障影响的含风电电力系统恢复决策优化方法。首先,分析短路故障对电力系统快速、安全恢复的影响,讨论系统恢复中计及短路故障影响的必要性。其次,综合考虑短路故障切除前后影响,提出短路故障下的失负荷风险模型。然后,考虑风电及常规机组恢复特性,建立机组启动、并网及运行约束。同时,综合网络潮流及拓扑约束,构建系统恢复决策优化的混合整数线性规划模型。最后,结合滚动优化策略,动态切换系统恢复模式,实现模型的高效求解。采用IEEE-39和IEEE-118节点系统验证所提方法的有效性。

基于梯级流水法与裕度线性化交流潮流的目标骨干网架优化方法

“双碳”目标推进下,电力系统大停电风险增大。面对规模较大的电网,基于网络流理论与直流潮流的目标网架生成方法求解效率较低,且难以快速通过交流校验。针对以上问题,提出一种高效的目标网架生成方法。首先分析建立目标网架生成的基本约束与模型。然后提出基于梯级流水法的高效的连通性约束,以提升模型整体求解效率。同时采用线性化交流潮流模型,构建能够反映系统无功分配与电压水平的最优目标网架。考虑线性化误差可能引起的潮流及电压越限问题,提出考虑功率损耗裕度与无功平衡裕度的线性化最优潮流及潮流校验反馈机制,从而显著提升方案的交流校验通过率。最后,构建目标网架生成的混合整数线性规划模型,并采用IEEE-39、IEEE-118节点系统以及我国西南某地区电网等多个算例验证所提方法的有效性和求解效率。

大数据视域下智慧交通企业局域网数据接入访问控制方法研究

为提高智慧交通企业局域网数据接入访问控制能力,提出基于信道均衡调节的数据接入访问控制方法。构建智慧交通企业局域网数据输出转换的信道传输模型,通过均衡控制,实现智慧交通企业局域网数据接入访问控制。仿真结果表明,采用该方法进行智慧交通企业局域网数据接入访问控制的输出均衡性较好,数据传输的抗干扰性较强。

光热电站作为黑启动电源时计及机组恢复效益的运行优化

聚光太阳能热发电(CSP),又称光热发电,是集储热与产电为一体的可再生能源发电技术,具备良好的运行特性,有望成为服务于电力系统应急恢复的黑启动电源。基于此背景,该文对参与系统机组恢复充当黑启动电源的CSP电站运行优化展开研究。首先,通过场景分析法对太阳直接辐射进行不确定性分析处理,并建立CSP电站支撑电力系统机组恢复的双层优化模型;然后,针对模型制定双层优化求解框架,外层为系统机组恢复模型,求取系统机组恢复信息和CSP电站的功率输出,内层为计及机组恢复效益的CSP电站运行优化模型,求解CSP电站运行状态;最后,在含CSP电站的改进新英格兰10机39节点系统中对该文所提方法进行研究验证,结果表明该方法可以充分发挥CSP电站的灵活性,能够有效支撑机组恢复过程。

规模风电接入下考虑多区域频率动态安全的机组组合与风险调度

规模风电并网加剧了不同区域间惯量分布不均的问题,给多区域系统的频率安全防御带来挑战。该文提出一种兼顾风电出力不确定性与多区域频率动态安全的两阶段风险调度模型。第一阶段基于条件风险价值理论协同优化多区域系统的运行成本与运行风险,并求得风电可接纳安全边界;第二阶段在恶劣风电场景下进行多区域频率动态安全校核。将备用容量解耦为非事故备用与事故备用,分别嵌套于两阶段模型中,实现求解思路的清晰化。最后通过列与约束生成算法求解此两阶段优化问题。算例仿真验证表明,所提模型和方法能有效提升多区域系统的频率响应能力,保证安全经济运行。

利用灵敏度分析的规模风电并网系统连锁故障阻断控制

为降低规模风电并网系统发生连锁故障的风险,提出一种利用灵敏度分析的连锁故障阻断控制模型。根据阻断控制措施对连锁故障传播路径的影响,利用功率灵敏度矩阵确定易受控制措施影响而发生故障的敏感线路。对敏感线路潮流设置安全约束,构建了规模风电并网系统的连锁故障阻断控制模型。该模型以概率最优潮流计算为基础,以控制代价最小为目标,将线路潮流、电压限值归结为机会约束,可获得兼顾安全性与经济性的规模风电并网系统连锁故障控制方案。以IEEE39节点系统为例对不同控制模型进行对比分析,验证了所提控制模型的有效性,并从风电渗透率与置信水平的角度分析了规模风电接入对连锁故障阻断控制的影响。