计及碳排放含有碳捕集电厂电网的多目标动态最优潮流

为满足节能减排的要求,在碳捕集电厂的背景下,建立兼顾CO2排放和有功网损的多目标动态最优潮流模型。用模糊集理论将多目标优化问题转化为求取满意度最大的单目标问题,用内点法进行求解。对IEEE-30节点6机系统进行算例仿真,结果表明所提出的多目标动态最优潮流模型,可以在兼顾网损的同时减少CO2的排放,验证了模型的有效性。

基于变分模型的动态最优潮流新算法

为解决传统动态最优潮流(DOPF)算法中计算速度和计算精度之间的矛盾,建立了电力系统DOPF的变分模型,推导了该变分模型的最优性条件。在此基础上提出了一种基于Radau配置法的DOPF求解新算法。该算法具有计算量小、计算精度高等特点。对某实际系统的分析结果表明算法能够满足在线运行的需求。

动态最优潮流的预测/校正解耦内点法

从动态最优潮流中动静态变量的弱耦合关系出发,深入分析了原对偶内点法的解耦思想及其产生的根本原因,然后将该解耦策略推广应用于预测/校正环节的线性方程求解,提出动态最优潮流的预测/校正解耦内点法。该算法利用预测/校正原对偶内点法的优势,提高了动态最优潮流的迭代计算效率。同时,针对线性修正方程组常数项的特点,进一步提出了一种分组解耦同步迭代策略,使动态变量和各时段静态变量在预测/校正环节中实现同步解耦计算,从而进一步提高了动态最优潮流的解耦计算效率。通过典型算例的仿真分析与对比,验证了该算法的有效性。

计及电压稳定约束的微电网动态最优潮流

为使微电网并网运行满足电压稳定性和经济性要求,将改进后的小扰动电压稳定指标引入微电网最优潮流模型中,并研究了多时段动态负荷下的最优潮流算法。在有载调压变压器模型中引入虚拟节点,以消除模型中的变比及因变比而产生的高阶项,并计及分布式电源及储能单元的影响在直角坐标系中建立了微电网动态优化潮流的二阶新模型。进一步通过在拉格朗日方程进行泰勒展开时保留高阶项和利用近似最小度算法进行节点优化编号,对传统内点法进行改进。修正计算中所使用的常系数海森矩阵与改进内点法相结合,从而提出一种常系数海森矩阵内点法,有效地解决了计算精度与迭代效率之间的矛盾。在ETAP环境下建立微电网模型,应用所提方法进行优化计算,计算结果表明,在改进的小扰动电压稳定指标约束下,所提模型和算法能够满足微电网运行经济性和电压稳定性的要求。

计及电热耦合的动态最优潮流模型与算法

在电热协调概念基础上,结合输电元件随载流变化的电与热之间耦合的规律,以输电元件运行最大允许温度为其热载荷限值,并与传统方法相结合,构建新的动态最优潮流模型。该模型能够实现运行调度中对输电元件随载流变化的热惯性性质的利用,达到有效发挥输电元件输电能力的目的。在此基础上,采用求解微分方程的数值积分方法将该模型转化为代数表达形式的方程,基于内点法进行求解。针对问题的复杂性,进一步结合电热耦合的物理规律,以及内点法迭代过程中修正方程的特点,分别在模型和算法上提出约束数缩减技术和解耦的处理手段,从而降低求解复杂度,提高求解效率。最后通过算例分析验证了该模型和算法的有效性。

考虑风电接入的交直流互联电网动态最优潮流

针对考虑风、火协调的交直流互联电网日前经济调度问题,提出了时空协调、主子迭代的复杂交直流互联系统建模及求解框架,以降低该高非线性问题的求解复杂度。通过精细化考虑交流潮流、直流输电系统稳态运行特性、双馈风电机组及无功补偿装置特性等运行约束条件,建立了风、火、直流线路协调优化的日前动态最优潮流主、子问题模型,在确保日前计划潮流、电压不越限的前提下,为有功、无功协调优化奠定了模型基础。为求解该复杂非线性优化问题,文中基于Benders分解法提出了主、子问题并行高效迭代的求解算法,在保证求解最优的前提下,有效提高了求解效率。算例分析从安全性、经济性、收敛性、高效性等方面验证了文中所述模式、模型和求解方法的有效性。

矢量化动态最优潮流计算的步长控制内点法实现

实现动态最优潮流(dynamic optimal power flow,DOPF)的矢量化计算。通过将同类型、同时段的优化变量集中排列,建立动态最优潮流的矢量化模型,并采用步长控制内点法进行求解。各时段的梯度矩阵和海森矩阵具有与导纳矩阵相关的稀疏特性,在计算过程中保持不变。通过设计稀疏矩阵结构和内存分配策略提高Karush-Kuhn-Tucker(KKT)系统的形成速度。分析爬坡约束和购电量合同约束对求解KKT系统的影响,对比测试多个优化排序算法,指出近似最小度(approximate minimum degree,AMD)和列近似最小度(column approximate minimum degree,COLAMD)算法求解该模型KKT系统具有很高的效率。对节点数从14到1040共5个测试系统12～96时段的DOPF模型进行仿真计算,验证所提算法的正确性和高效性。基于步长控制内点法的矢量化方法提高了DOPF程序的计算速度和收敛性。

基于改进多中心校正解耦内点法的动态最优潮流并行算法

基于改进的多中心校正(MCC)和解耦技术,提出一种求解动态最优潮流(DOPF)的并行算法。结合内点算法(IPM)框架与DOPF修正方程的分块箭形结构,给出修正方程的并行解耦-分解-回代解法。并结合这一解法特点,提出动态步长拉大技术及自适应最大校正次数技术,以单次迭代计算量小幅增加为代价,换取迭代步长的增大,迭代点中心性的提高,总迭代次数和计算时间的显著减少。解耦技术的使用,使得所提算法的核心计算都可并行完成。6～118节点系统的串行仿真结果表明,算法具有很好的鲁棒性和收敛速度,在多核集群系统上的并行仿真表明,算法具有理想的加速比和可扩放性,适合求解大规模的DOPF问题。

含同步风电机组的电力系统动态最优潮流

同步风力发电机因电压和无功可控、并网效率高的特点,成为目前发展趋势。考虑同步风力发电机的无功控制方式与机组爬坡约束,对风电场无功运行边界和并网点电压条件进行探讨,推导出同步风电机组的无功极限计算方法,建立了含同步风电机组的电力系统动态最优潮流模型。由于发电机的有功、无功只与风速和节点电压有关,因此计算过程中无需额外修正节点电压值。在同步风力发电机基础上,考虑风速和负荷变化,选取某地区24小时风速和负荷变化典型曲线,分别在恒电压和恒功率因数两种控制方式下采用现代内点理论对IEEE-14和IEEE-118标准算例进行仿真,其结果为分析风电场接入电力系统的影响,制定风电有效容量,提高系统接纳风电能力提供决策依据。

含风电与碳捕集电厂的电力系统多目标动态最优潮流

大规模风电出力的不确定性和反调峰特性要求电力系统应具备更好的调峰能力。为发挥碳捕集电厂的良好低碳效益和调峰特性,研究风电与碳捕集电厂协调的多目标动态最优潮流及其碳流分布特征。首先,基于碳流理论,对碳捕集电厂电碳特征建模,建立最小化系统发电成本、碳排放量和有功网损的多目标动态最优潮流数学模型;然后,基于NSGA-II的多目标动态优化算法,求取最优折衷策略,并分析对应的碳排放流分布特征;最后,以IEEE 6机30节点系统仿真模型为例,验证所提方法的正确性和有效性,碳捕集电厂具有更快的响应速度和更好的调峰性能。

内点半定规划法求解含机组组合动态最优潮流

考虑电力系统运行的经济性和安全性,建立了含机组组合的动态最优潮流问题的半定规划模型,并采用基于半定规划的内点法直接求解。所提算法采用修正策略处理模型中的离散变量,计算时不需要进行模型分解,收敛性好,能在多项式时间内完成。为提高计算效率,采用了半定规划块状矩阵运算的稀疏技术。通过对IEEE-118节点等4个测试系统24时段的仿真计算,验证了所提方法的正确性、有效性和优越性,其研究和应用前景广阔。

含分布式电源和储能装置的配电网分散式动态最优潮流

随着大量分布式能源接入配电网,配电网的可调度性大大增强,逐渐呈现多主体特性。因此在对分布式能源进行优化调度的同时,还应保护不同主体间的隐私,这对传统的优化调度方式带来了很大的挑战。首先建立了含分布式电源和储能装置的配电网动态最优潮流模型,并借助正负旋转备用应对光伏出力的不确定性。通过对交流潮流方程进行线性近似,同时验证了在一定条件下描述储能装置运行状态的互补约束可自动满足,从而将原始的非线性规划模型转化为二次规划模型。然后将配电网、分布式电源和储能装置分别作为独立主体,将动态最优潮流模型转化为分散式优化模型。再采用辅助问题原理法求解,将分散式动态最优潮流模型的求解分解为各个独立主体的二次规划子模型的求解,既保护各个利益主体间的隐私,又能通过在各主体之间交换边界变量信息,实现各个独立主体之间的协调优化,从而实现全局最优。最后,通过对IEEE 33节点和一个实际265节点配电网进行测试,验证文中所提方法的正确性和有效性。

电力系统线性化动态最优潮流模型

电力系统在线经济运行计算亟需可快速获取完整调度信息的线性化动态最优潮流模型。基于系统关联矩阵将节点功率平衡方程解耦为线路功率流和损耗流两部分,对损耗流部分进行等价代换,并消去方程中的三角函数项,采用泰勒级数法对残存的非线性项进行线性化处理,建立起可以同时求解电压幅值和线路无功功率的线性化动态最优潮流模型。基于简化原对偶内点法对所建模型进行求解,在迭代过程中不断更新泰勒级数法所需的基准点信息,以提高模型的计算精度。IEEE 30节点、IEEE 118节点、IEEE 300节点以及某市117节点等值系统的算例测试表明,所建线性化模型能在获取更完备调度信息的同时仍具有较高的计算精度和求解效率。

求解含储能装置的微电网动态最优潮流的对偶半定规划方法

电网动态最优潮流是一个全天24个时间断面耦合的最优潮流问题,需要考虑常规机组爬坡率约束和分布式储能装置能量约束。具有二阶收敛特性的内点法可以对其进行快速求解,但无法保证解的全局最优性。采用对偶半定规划法求解该问题,对孤岛运行的微电网动态最优潮流原始模型及向对偶半定规划模型的转换做了详细的介绍,并给出了严格的全局最优性判据。同时将储能装置的强非线性模型等价地变换成线性模型,并给出了相应的证明。某实际微电网和IEEE 30节点系统的测试结果表明,对偶半定规划法可高效求解动态最优潮流问题,其解可保证全局最优性。

含统一潮流控制器的拟线性化动态最优潮流

统一潮流控制器(UPFC)具有强大的潮流控制能力,但是目前工程中的控制策略仅停留在控制站层面;含UPFC的动态最优潮流计算可以有效提高电网的安全性和经济性,但是其计算效率低、收敛性差,难以满足电网实时性要求。基于此,通过解耦、代换、热启动和迭代更新4个步骤,提出对初值不敏感的线性化动态最优潮流模型,并研究拟线性化的UPFC模型,最终建立含UPFC的拟线性化动态最优潮流模型。基于等值原理,从地区电网数据中提取南京西环网117节点等值系统,采用简化原对偶内点法对其进行求解测试,算例结果表明所建模型具有较高的计算效率和计算精度。

基于若当基底的含CAAWTS的三相动态最优潮流

建立了含小型压缩空气储能的风力发电系统CAAWTS(compressed-air-assisted wind turbine system)的配电网三相动态最优潮流模型,以达到在配电系统运行中发挥CAAWTS的最大效能,进一步提高风能利用效率的目的,同时能够提高配电系统运行的经济性。提出一种基于若当基底的配电网三相动态最优潮流求解算法,基于若当基底的锥优化技术,寻求原问题的特征值和特征向量,将原问题转换为混合整数二阶锥优化问题进行求解,此外,若当基底所得锥处于标准二阶锥的边界,可显著提高求解效率。IEEE33和IEEE123测试系统仿真验证了所提模型的可行性以及所提求解方法的高效性和寻优精确性。

基于动态最优潮流的高渗透率光伏配电网储能系统配置研究

随着分布式电源的规模化并网，配电网系统的潮流将发生深刻的变化，储能技术作为一种有效的可调度资源，可充分发挥其灵活性使配电网的运行向利好方面发展。本文将基于动态最优潮流，以配电网全天网损最小为目标，同时满足系统潮流约束、节点电压约束、线路功率约束以及储能装置运行约束等要求，建立高渗透率光伏接入配电网的储能系统配置模型，设计储能系统的容量配置和选址优化方案。以IEEE33节点系统作为测试系统，利用混合整数非线性规划算法求解模型。最后分析储能选址优化和容量配置对网损的影响及其相互关系，为分层储能规划布局研究做技术铺垫。

考虑输配交互的含风电场电力系统多目标动态随机模糊最优潮流

提出一种考虑输配交互的含风电场电力系统多目标动态随机模糊最优潮流方法。突破传统输配网最优潮流独立计算且配网一般以负荷计及的现状,考虑主动配电网与输电网的双向潮流交互特性和风电注入功率随机模糊性,兼顾系统经济、低碳、降损多目标优化,考虑输配网静态安全,基于随机模糊机会约束规划建立含风电场电力系统输配交互多目标动态随机模糊潮流模型;提出在随机模糊模拟、牛顿拉夫逊法与前推回代法求解输配系统随机模糊潮流基础上,通过输配网节点功率和电压考虑输配交互特性,基于Look-ahead和NSGA-I获取各时段Pareto解,采用最大满意度法决策,从而提出模型求解算法。改进的IEEE 30节点输电系统与IEEE 33节点配电系统的算例仿真结果表明了文中提出的模型和算法有效性和优越性。

含风电场的电力系统动态优化潮流

为了体现风电的环境价值,建立电力市场环境下大规模异步风电并网电力系统动态最优潮流模型。首先计算风电场功率输出期望值,在此基础上,引入基于风电场极限穿透功率的风电弃风运行惩罚成本(WAOPC)以处理弃风行为;然后考虑火电机组的排污特性,并用名义环境补偿成本(NECC)来量化火电环境成本;最后引入风电备用成本(RCCC)来处理随着系统风电穿透水平增加而引起的系统二次备用上升。仿真表明,所建立的模型既考虑了电能生产所产生的环境污染和资源消耗等外部成本,同时也计及了因弃风行为造成的风电损失,合理地反映了以风电能源形式的电能价值。

考虑电压稳定约束含风电场的电网动态最优潮流研究

电压稳定性是风电场的并网运行后所需考虑的一个重要问题。在传统优化潮流的基础上,将改进后的电压稳定性指标引入到优化算法之中,研究了多时段不同穿透功率下的动态优化潮流。根据风力异步电动机的特性方程,将其模型与原始?对偶内点算法算法相结合,推导得出了考虑电压稳定约束含风电场的电力系统动态最优潮流计算的内点算法。该算法可有效保持内点法的收敛快、鲁棒性等优点,实现对系统的优化。最后,考虑不同穿透功率,对算例系统进行了优化计算,分析了风电场对系统的经济性和电压稳定性方面的影响。通过算例分析,得出了一些相关的结论。