交直流混联电网下基于ATC的省间交易优化出清建模

目前,调度分离式下的省间中长期电力市场与电网运行尚未有效衔接,对电网运行造成了一定影响,在一定程度上抑制了大范围资源优化配置的市场扩大。其次,省间电网越来越复杂,基于全拓扑网络模型的中长期优化交易计算效率不高,故需针对中长期市场的网络模型进行简化。文章通过提取交直流混合电网简化模型关键线路,考虑"发电/负荷节点直接参与省间交易"和"省级电网代理发电/负荷节点参与省间交易"两种交易模式,建立省间输电网络简化模型,并在此基础上建立省间可用输电能力(available transmission capacity,ATC)优化交易模型,最后,以全国实际电网为例仿真验证了模型及其求解方法的有效性和可行性,可为实现全国统一电力市场的建设与完善、能源资源大范围优化配置等目标提供有利技术保障。

基于多项式混沌展开的电力系统概率可用输电能力评估

大规模开发和利用风能有利于实现电力系统清洁低碳转型,是实现国家“碳达峰、碳中和”战略目标的重要技术手段,但风电出力的强不确定性对电力系统区域间可用输电能力(available transfer capability,ATC)评估带来了全新的挑战,传统用于求解计及风电出力不确定性的概率ATC评估模型在计算效率和计算精度方面均存在一定的不足。为此,该文提出一种基于多项式混沌展开(polynomialchaos expansion,PCE)的电力系统概率ATC评估方法,该方法首先构建基于机会约束的电力系统概率ATC评估模型;然后,根据风电出力预测误差的概率分布特征,选择对应的正交多项式为基函数以近似风电出力预测误差及电力网络中与之相关联的其他随机变量;进一步,借助Galerkin投影和基于一阶矩、二阶矩的机会约束转化方法,将所构建的机会约束模型的概率约束转化为确定性约束,实现基于机会约束的概率ATC评估模型向易于求解的确定性优化模型的转化;进而,将概率ATC评估模型的求解问题转化为ATC的最优多项式逼近系数的求解问题,根据求得的最优多项式逼近系数和选取的基函数计算电力系统ATC的概率分布特征;最后,通过修改后的PJM-5节点测试系统、IEEE-118节点测试系统及吉林西部电网实际算例验证了所提基于多项式混沌展开的电力系统概率ATC评估方法的准确性和有效性。

基于最优潮流方法的传输容量计算研究

可用传输容量计算已成为电力市场研究的一个重要部分,而总传输容量又是可用传输容量计算的基础。该文在介绍可用传输容量计算的基本概念、计算原则的基础上,建立了基于最优潮流(OPF)的总传输容量计算模型,提出了6种区域间传输容量计算目标函数,并通过定理证明了在一定条件下这六种目标函数计算的等价性。文中通过对IEEE-30节点系统进行的仿真计算,验证了基于OFP计算总传输容量的可行性,同时也通过实际算例验证了所提出定理的正确性。

基于关口金融输电权的双边拍卖模型

介绍了金融输电权的拍卖机制,包括输电权拍卖容量的确定、拍卖的市场机制及拍卖原则等,提出了一种基于关口金融输电权的双边叫价拍卖模型。针对以往金融输电权拍卖模型的约束条件过于简单的特点,考虑了某条线路输电权的拍卖对其他线路潮流的影响,并通过计算基于直流潮流的功率传输分布因子来反映上述影响。在此基础上考虑了输电线路的可用容量约束,并建立了数学模型对其进行描述。最后通过算例分析验证了该模型的合理性。

基于交易空间的可用传输容量计算方法

区域间可用传输容量是保障系统安全的指标之一。结合安全经济调度和连续潮流方法,建立了电力市场环境下区域间可用传输容量计算的新方法。在连续潮流计算过程中,每步迭代以购电费用最低为优化目标,以断面(线路)有功潮流最大为迭代方向。该方法不仅具有常规连续潮流方法的优点,而且增加的优化环节能够实现有功优化,同时又具有较好的收敛性和计算速度,计算结果更贴近系统运行的实际情况,帮助引导电力交易。最后以算例验证了该计算方法的可行性和优越性。

基于SSSC装置的系统可用输电能力研究

可用输电能力(ATC)是衡量互联电网安全性与稳定性的重要指标,而灵活交流输电技术(FACTS)是提高系统可用输电能力的有效途径。以提高可用输电能力为目的,将静止同步串联补偿器(SSSC)引入互联电力系统。首先利用功率注入法,建立SSSC的稳态数学模型,然后基于最优潮流法,将SSSC的功率注入模型加入潮流方程,建立了计及SSSC的可用输电能力计算模型,并采用原对偶内点法对其进行求解。为了确定装置的安装位置,利用特征结构分析法,根据最小模特征值对控制变量的灵敏度系数来选择最有利于提高输电能力的SSSC安装位置。利用IEEE-30节点系统进行仿真计算,结果显示安装SSSC后互联系统间的传输容量得到提高,稳定裕度也得到提升,合理地配置SSSC可以有效提高系统的可用输电能力。

改进细菌群体趋药性算法在可用输电能力计算中的应用

针对基本细菌群体趋药性(Bacterial Colony Chemotaxis,BCC)算法中存在的缺陷进行改进,在基本BCC算法中引入了带有权重系数的细菌变速公式,使算法能较快收敛在几个最优解周围并进行细致搜索,从而寻找到全局的最优解;引入了细菌感知范围的动态调整机制,提高了算法的寻优精度;引入了记录本,把细菌寻优过程中的最优值暂记在记录本里,从而避免了最优值被随机抛弃的情况。文章建立了基于最优潮流的可用输电能力的计算模型,并运用改进的细菌群体趋药性算法来求解该模型。通过以IEEE-30节点测试系统为例进行仿真计算,并与基本BCC算法的计算结果进行了比较,结果表明IBCC算法能以更快的速度得到最优解,其性能明显优于基本BCC算法。

电网区域间可用输电能力的计算方法分析

分析了在计算可用输电能力(available transfer capability,ATC)时考虑的2种容量裕度的含义及使用容量,对基于确定性模型和概率性模型的各种ATC计算方法及其优缺点进行了比较和分析,指出ATC在实际计算时仍存在的一些问题,提出应从总体上进行优化算法的设计、采用混合优化结构、探索新策略等方面入手解决存在的问题。

面向数字孪生的电-气综合能源系统可用输电能力计算

可用输电能力(available transmission capability,ATC)反映了电网不同区域间的电能交换能力,为电网的稳定性评估提供了参考。随着电-气综合能源系统(electricity-gas integrated energy system,EGIES)的发展,天然气网络与电网进一步耦合,ATC的计算会更加复杂,从而影响ATC的计算效率。针对上述问题,文章提出了一种面向数字孪生(digital twin)理念的电-气综合能源系统的ATC计算方法。首先将数据驱动和模型驱动进行融合,构建数据-机理融合模型以满足数字孪生理念的指标要求。数据-机理融合模型可以充分挖掘隐藏在海量状态数据下的信息,进而简化传统物理模型迭代计算的过程,缩短计算时间;其次,构建数字虚拟模型以实时处理综合能源系统内不断更新的状态量数据,实现最大输电能力的在线计算并提取系统运行状态的特征;然后,利用提取出来的特征进行综合能源系统的ATC计算;最后,通过IEEE30-NGS10电-气综合能源系统验证了文章所提方法的有效性与高效性。