基于输电网结构优化的电网安全均匀调度

提高电网运行均匀度有助于提高系统的运行安全性。输电网结构优化作为一种调度运行领域的新技术手段,通过在电网运行过程中动态选择最优网络拓扑结构,可以改善电网各元件潮流分布的均匀度。在传统安全均匀调度模型的基础上,考虑输电线路运行状态的灵活调节,提出基于输电网结构优化的电网安全均匀调度模型。为保证最优拓扑的鲁棒性,在优化模型中计及了线路N-1安全约束,使所得的线路开断策略不会降低系统的N-1安全性。针对该大规模混合整数非线性规划问题,基于校验添加思想形成高效求解算法以提高优化模型的计算效率。IEEE 30节点系统和IEEE 118节点系统算例的仿真结果表明,文中提出的优化调度方法能够有效地提高电网运行均匀度,相比于传统调度方法能够在充分挖掘现有电网输电能力的同时实现电网潮流的智能化灵活控制。

基于短路电流约束显式线性建模的输电网结构优化

随着电网规模的不断扩大,近年来电力系统的短路电流超标问题日趋严重。相较于其他限制短路电流的方法,网络结构优化更加灵活、经济。基于节点自阻抗的物理意义,提出通过构造与原电网相似拓扑、不同参数的"伴随网络",用以表征线路开断与短路电流约束之间显式线性关系的思路。进一步地,提出相应的短路电流约束的显式线性建模方法,并建立兼顾电网N-1安全性和短路电流越限消除的网络结构优化混合整数线性规划模型。针对大规模系统模型求解困难的问题,研究了多种约束集削减策略及方法,可有效降低决策空间规模,提高模型的计算效率。最后以修改的IEEE 30节点系统和IEEE 118节点系统为算例,验证了所建模型及求解方法的有效性。

基于DDQN的风电替代传统电源的输电网结构优化研究

推动可再生能源替代化石能源是实现碳达峰、碳中和目标的有力举措。为了降低大规模风电替代传统能源接入电网的波动性影响,需合理优化接入点周边输电网结构以保证系统在不确定场景下的稳定性。文章应用人工智能技术,提出了一种考虑风电替代可靠性与经济性的深度强化学习输电网结构优化方法。首先,考虑大容量风电场出力波动性提出了风电场接入K阶电气介数熵均衡度用以评估风电场邻近区域潮流均衡度。其次,以马尔科夫决策视角构建了一种可交互式求解的输电网结构优化强化学习模型。最后,通过在改进的IEEE RTS 24系统中模拟大容量风电替代场景,应用智能多代理(double deep Q network,DDQN)深度强化学习算法求解输电网结构优化方案,验证了该方法的优越性与有效性。

输电网结构优化问题研究综述和展望

智能电网强调电网各组成部分以灵活的方式运行,实现电网投资效益的最大化。输电网作为电力系统的重要组成部分,其运行状态通常被认为是静态的、不能灵活调节的。输电网结构优化则允许包含输电线路在内的输电设备在电网运行过程中调整运行状态,动态地选择最优的网络拓扑结构,提高系统运行的经济性、安全性。该文首先介绍了输电网结构优化的数学模型,并分析模型的特征和计算复杂度。在此基础上,该文系统梳理了输电网结构优化相关问题的研究现状,并展望了输电网结构优化中需进一步研究的关键问题。最后,该文结合我国电力工业的实际情况,给出输电网结构优化在我国电力系统中的应用前景。希望该文的工作能够为推动输电网结构优化在我国的研究和应用提供参考。

基于目标级联分析法的输电网结构优化

为了充分利用可再生能源,增强电力系统各区域间的互联协调能力,提出了一种基于目标级联分析(ATC)法的输电网结构优化模型。首先,利用母线撕裂法将电力系统解耦为多区域互联系统;其次,建立含可再生能源发电的输电网结构优化模型,在此基础上,进行多区域互联电力系统的统一分析和决策;再次,采用ATC法将模型分解为主问题和子问题进行并行计算,实现源网荷协同的输电网结构优化。最后,通过对IEEE 14节点及IEEE 118节点系统的测试分析,验证了所提模型可有效协调互联电网的运行,提高电力系统运行的经济性。

考虑N-1安全约束的含可再生能源输电网结构鲁棒优化

为提高大规模可再生能源接入系统的运行经济与安全性,提出在考虑可再生能源接入的电力系统中通过输电网络结构优化,在保证安全运行约束的前提下,降低系统运行成本,提高可再生能源的消纳比例。研究将该优化问题分为经济调度问题和N-1校验问题,两个问题交替求解。经济调度问题对输电网结构和机组出力进行优化;N-1检验问题以系统失负荷为优化目标,并考虑重合一条线路作为应急手段。两个问题均可建立为两阶段鲁棒优化模型,利用Benders对偶法求解。进一步提出了模型求解的加速方法,适应于工程实际应用。对IEEE 39节点系统的仿真验证了所提方法的可行性和有效性。

综合考虑输电结构优化的含可再生能源电网规划方法

为实现高比例可再生能源的并网与消纳,未来电力系统需具有更为合理的网络结构和灵活的运行方式。综合计及可再生能源出力的不确定性和预想事故的影响,提出考虑网络结构优化的含可再生能源的电网规划方法。考虑规划可用资源限制,确定新建线路和升级部分现有输电线路开关以使其满足输电网结构优化的需要;在系统正常运行时,考虑可再生能源和负荷的不确定性以确定最优的调度方案和网架结构;对于既定预想事故,在系统正常运行调度方案的基础上,通过发电再调度和网络结构优化,最小化故障影响。通过改进的IEEE RTS-24系统验证了所提方法的有效性和合理性。

考虑机组组合和网络结构优化的电网规划方法

随着风电等可再生能源发电接入规模的不断增加,电网面临的不确定性因素显著增加,对电力系统规划造成深远影响。针对目前研究中尚缺乏含可再生能源电网规划同时考虑机组组合和网络结构化的问题,以运行成本、弃可再生能源成本和切负荷成本之和最小为优化目标,综合考虑新建线路约束、网络结构优化约束和机组组合约束,并采用不同场景描述可再生能源出力和负荷需求的不同水平,建立了嵌入机组组合和网络结构优化的可再生能源接入系统电网规划模型,系统分析了电网规划方案的经济性及对可再生能源的消纳能力,为电网规划工作提供重要的辅助决策依据。通过IEEE RTS-24算例分析验证了所提方法的有效性。

考虑风电场接入的输电网与储能扩展鲁棒规划

本文考虑含风电场的输电网结构优化,提出了一种输电网与储能联合扩展规划方法。基于鲁棒优化思想,采用不确定性集合刻画负荷需求和风电出力的随机特征。考虑因风电场出力以及负荷不确定性导致的极端场景,建立了一种自适应min-max-min鲁棒规划模型,基于此实现输电线路、储能以及输电网结构的优化。针对所建立的模型,采用了基于原始剖切面的分解算法对模型进行求解,将鲁棒规划模型分解为主模型和从模型,使得非凸问题转变为便用直接使用CPLEX求解器的混合整数线性规划问题。基于IEEE24-bus测试系统对所提方法进行仿真验证,优化结果证明了所提出方法的有效性。

计及主动电网结构优化的机组组合

传统机组组合问题不考虑输电线路的开断问题,忽略了电网拓扑结构改变引起的潮流阻塞。在传统机组组合模型中计及电网拓扑结构的改变,建立了计及主动输电网结构优化的机组组合模型,模型考虑了安全网络约束。通过引入大M法,将主动输电网结构优化模型转化为混合整数规划形式。为了加快模型的求解,采用遗传算法结合混合整数线性规划,研究成果在传统给出各时段机组开停方案的基础上,给出对应时段的最优网络拓扑结构。对修改的IEEE-RTS 24节点的算例表明,计及网络拓扑结构的机组组合能够更有效地降低系统的综合费用。

高比例风电背景下计及N-1安全网络约束的发输电优化规划

高比例可再生能源接入将是未来电网发展的重要方向之一,为应对高比例风电带来的不确定性,提高规划方案对风电的消纳能力及模型求解效率,该文利用多场景技术对风电、负荷的不确定性进行建模,在此基础上建立了计及N-1安全网络约束的发输电双层随机规划模型。上层模型以年投资成本、运行成本及弃风惩罚成本之和最小为目标,考虑了发电机组的开停机和输电网拓扑结构的改变。为减少机组由于爬坡能力和容量不足而造成的弃能,约束条件中计及了机组爬坡/下坡速率和备用等。下层模型以切负荷最小为目标,进行N-1安全校核。上下层模型以N-1线路约束为纽带,通过迭代添加新的校验约束,以达到降低求解规模、加快算法收敛的目的。改进的IEEE-RTS 24节点系统验证了本文所提模型和算法的有效性。