风光对水电调峰能力的影响初探:基于调峰幅度的角度

水风光互补是当前能源行业的研究潮流和方向,但风光出力的不稳定性和不可控性势必会影响水电站调峰能力的发挥。本研究旨在从调峰幅度角度为水电调峰能力评估及风光并入后对其的影响量化提供一种参考思路。首先提出了周期调节幅度、最大时段调节幅度、时段累计调节幅度以及水电站综合调峰幅度4个指标来评估水电站调峰状况,其次构建了水风光互补运行模型,并通过有无风光工况下4个指标的变化率来量化风光对水电调峰幅度的影响。通过某电网调峰梯级水电及其周边风光资源的多场景模拟计算得出,相比无风光场景,风电和光伏对单个指标的影响趋势不同,但无论是风电还是光伏,接入系统后,梯级水电都须发挥更大的综合调峰幅度才能调节消纳风光。结果表明,风光接入会给水电调峰带来不利影响,并且该影响具有累积效应。

适用于配电网规划的可靠性指标改进显式估算算法

针对计及可靠性的配电网规划问题,提出一种可靠性指标的改进显式估算算法。以树编辑距离作为馈线拓扑结构间的差异性计量,对待评估区域内的配电馈线按拓扑结构层次聚类。将聚类中心作为区域典型拓扑,以它们取代传统估算方法中的简单辐射状结构,建立可靠性估算模型。模型基于各类拓扑结构的故障隔离能力与负荷转供能力,通过回归分析推导可靠性指标显式计算公式,并分析了不同停电方式与多种可靠性提升设备产生的影响。一个实际城市配电网的算例分析表明,算法在面对多样化网架结构时亦能保证较高的计算精度,且有助于提升配电网规划模型的求解质量与求解稳定性。

大规模中压配电网可靠性建设改造措施优选模型及求解方法

我国正处于配电网建设全面推进阶段,提升供电可靠性是建设改造的核心目标之一。针对大量候选改造措施,提出一种适用于大规模配电网的措施优选模型并设计了求解算法。首先,对可靠性指标估算算法进行改进,使多种改造措施对系统可靠性的提升能够通过连续可导的函数表达。在此基础上,以投资成本与停电损失成本最小为目标,以各区域可靠性指标满足需求为约束建立优化模型。模型对决策变量分类后采用遗传算法与分支定界法联合求解。通过某城市配电网算例验证了所提求解方法具有较好的求解质量与求解稳定性。此外,模型计及了不同区域、不同改造措施间的相互影响,因而能够最大化节约改造资金,提升配电网的社会经济效益。

主动配电网分层鲁棒规划模型及其求解方法

国内外大力提倡用户开发利用清洁能源,而分布式电源(distributed generation,DG)的不确定性对接入配电网规划运行带来了巨大的挑战。文章侧重于对现有配电网的升级改造,主要包含有载调压变压器、主动配电网储能系统、分组投切电容器、静止无功补偿装置等主动管理手段的网络拓扑规划设计,以适应分布式电源和负荷的不确定发展。首先,对DG和负荷建立了一定保守度的不确定性时序集合,并设计了场景筛选规则;其次,构建了主动配电网分层鲁棒规划模型,并以弃风、弃光和失负荷最少为优化目标;然后,对规划模型投资层和运行层进行有效关联,且通过二阶锥等手段将原模型转化为混合整数二阶锥规划问题进行快速求解。最后,通过修改的IEEE 33节点系统验证了模型的有效性。

考虑分布式发电商投资的区域配电网光伏储能容量配置

基于成本效益分析,以分布式发电商净收益现值最大为目标函数,建立了考虑单一分布式发电商投资的区域配电网光伏储能容量配置模型。在模型中,采用雨流计数法计算储能寿命,并针对不同的电价机制设计了相应的调度策略。针对提出的优化模型,设计了两阶段求解框架:第一阶段在极端场景下计算候选节点接纳能力的有功值上限;第二阶段将第一阶段的结果作为约束,利用枚举法求解最优的分布式光伏储能容量。运用所提出的模型和框架,在IEEE33节点中针对不同类型区域配电网及不同电价机制进行了仿真分析。结果表明,分布式发电商能够在确保自身收益最大化的同时,实现与用户的双赢。

基于网络抗毁度的配电网供电可靠性模型

针对传统可靠性指标存在无法反映系统维持供电能力即被破坏程度的缺陷,结合图论中网络抗毁度概念,提出了一种基于网络抗毁度的配电网可靠性模型。首先,在定义等效最短路径数的基础上,建立了以网络抗毁度作为静态全局性优化指标的配电网可靠性评估模型;其次,采用改进小生境遗传算法对该模型进行求解,兼顾种群多样性与个体间距离,提升全局寻优能力;最后,对基于抗毁度和传统可靠性指标的网络重构进行对比分析。结果表明:随着网络抗毁能力的提升,电网发生故障时负荷节点损失风险显著下降;网络抗毁度作为一类静态全局指标可以从系统层面和负荷层面弥补传统配电网可靠性指标的不足。验证了所提模型和求解方法的合理性与有效性。

基于物联网的智能厂站位置服务系统

根据目前变电站、电厂传统巡检方式存在的弊端,提出了一种可以实时定位人员位置,并根据不同位置提供多种服务的解决方案。比较了国内外多种定位系统,并总结了基于无源超高频电子标签定位的优势。系统根据物联网网络层次划分为感知层、网络层、应用层3层,分别阐述了感知层无源超高频电子标签的安置方案,网络层手持终端预处理感知对象数据,完成本地服务并将人员空间位置信息实时通过无线网络传递到应用层位置服务器,可以与厂站监控系统、智能变电站全景数据平台之间实现数据共享和智能联动。系统已实际应用于500kV智能变电站低压开关柜室和水电站廊道中,显著提高了人身安全性和厂站自动化水平。

计及市场化电价信号导向的含高比例水电输电网扩展规划

传统电网扩展规划模型难以反映未来一段时期竞争市场模式下全局供需态势对电网投资收益、市场主体意愿、社会效益的量化影响,且在含高比例水电输电网中水电外送断面容量与丰枯潮流差异的不匹配导致网络阻塞及交易盈余问题愈加严重。为此,提出高比例水电场景下计及市场化电价信号导向的输电网扩展规划模型。上层模型以最大化线路年投资收益为目标函数,形成规划决策线路;下层模型采用改进的k-means聚类算法得到含高比例水电输电网全年典型运行方式,基于市场交易出清结果与区域负荷响应特征,量化线路规划后的负荷增量及过网利用率,以市场化电价信号引导电网扩展规划,促进区域水电消纳。采用KKT最优条件实现上、下层模型的耦合,将双层规划问题转化为混合整数规划问题进行求解。以我国西南部某含高比例水电的实际电网为例,通过综合比较不同规划方法的阻塞盈余、投资收益及水电消纳比例验证了高比例水电接入下市场信号对扩展规划结果的影响。

计及灵活性承载度的电网评估与扩展规划方法

灵活性评估与规划已成为含高比例可再生能源电力系统运行的核心和关键。现有灵活性研究主要集中于灵活性供需匹配层面,忽略了电网线路传输承载能力对灵活性供需传输的影响。鉴于此,首先,分析线路层面的灵活性供需传输过程,建立电力系统灵活性供需传输模型。然后,提出灵活性承载度概念及度量指标。在此基础上,提出计及灵活性承载度的供需平衡评估方法,可阐明电网灵活性缺额成因,辨识系统薄弱环节。最后,提出基于灵活性评估的输电网两阶段扩展规划方法,并利用Garver-18节点系统验证有效性与合理性。算例表明:一方面,灵活性承载度指标可量化电网对灵活性供需的传输承载能力,更加符合电力系统实际;另一方面,所提规划方法可挖掘线路输送潜力,扩展线路灵活运行空间,有效提升电力系统灵活性。

面向主辅能量市场出清的输电网双层扩展规划

电力市场开放下源荷频繁互动给高比例可再生能源并网的电力系统规划带来一系列挑战。提出了一种面向电力主辅市场出清的价格驱动下的输电系统双层规划模型。上层模型主要考虑系统运营商的投资成本及系统运行效用成本。下层模型则主辅电力市场出清模型,在考虑系统运行宽裕度的前提下以边际节点电价与备用价格引导上层输电网扩展规划。通过将下层市场出清模型基于Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件作为约束代入上层优化模型,构成混合整数非线性规划问题,进一步用近似线性化以及互补松弛等方式将非线性优化问题线性化。最后,以Garver-6节点系统及中国西南某500 kV输电网络为例进行验证。仿真结果表明所提输电网扩展规划方案有利于激励用户参与新能源市场化消纳,降低尖峰负荷场景下线路阻塞,保障电力市场交易的公平性。

计及频率稳定的多直流异步外送电网切机容量优化

异步互联格局下,送端电网惯性大幅下降,因直流闭锁引发的高频问题较为严重,传统应对高频问题的稳控切机策略存在切机量不精确(过切或欠切)以及切机后系统转动惯量匮乏等风险。针对现有稳控切机方案的不适应性,提出一种计及系统频率稳定需求的多直流异步外送电网切机容量优化模型。模型中耦合大容量直流闭锁故障下各种频率指标约束、网络潮流约束、备用及切机量约束,考虑系统内各类型机组调节性能及位置的差异性,利用理想点法和优序图法得到各类型机组的切机惩罚因子,通过切机综合代价最小化目标确定大容量直流闭锁事故下送端电网的最优切机方案。以改进的IEEE RTS-79系统为例进行了算例分析,验证了所构建模型的有效性与频率适应性。

基于IBDG的微网控制建模及故障仿真分析

微网中含有大量的逆变型分布式电源(IBDG),其运行控制及故障特性与传统同步发电机不同。分析了IBDG的逆变器控制方式,在DIgSILENT仿真软件上建立了微网在不同运行控制模式(并网、孤岛)下IBDG的控制模型。分析了在不同控制下线路发生短路故障时IBDG侧与线路侧的故障特性,比较分析了微网不同运行控制模式下故障保护受到的影响,为含IBDG的微网保护策略提供依据。

基于Wasserstein距离多状态建模的冷热电联供系统优化配置

考虑冷热电联供系统中，可再生能源供热供电出力和负荷的不确定性对优化配置的影响，采用基于Wasserstein概率距离指标的改进多状态方法，对风光出力和冷热电负荷不确定性进行建模。在考虑经济性、环保性基础上，引入自平衡能力为目标建立优化配置模型，并采用非劣性排序遗传算法进行求解。针对算例使用提出的优化配置方法进行仿真计算，通过对多目标和可再生能源渗透率的比较分析，验证提出的优化配置模型和方法的有效性和合理性。

基于分布式电源与负荷双重不确定性的配电网综合规划研究

随着分布式电源大量渗入配电网,配电网在规划时要同时面临电源侧和负荷侧的不确定因素。首先,依据分布式电源出力与负荷的概率密度函数建立配电系统多状态模型,通过多状态潮流计算模拟它们的不确定性。其次,建立基于机会约束规划的分布式电源与配电网架综合规划模型,针对配电网规划问题的非线性、大规模等特点提出一种改进的遗传算法用于求解。通过对某地区实际配电网的计算分析,验证了所提算法具有良好的运行效率和收敛性能。算例结果表明,分布式电源的接入与网架结构调整相配合能够提升配电网的经济效益。

基于“性能-因素”关联关系挖掘的中压配电网可靠性评估

从数据关联性分析的角度提出一种中压配电网可靠性定量快速评估方法。首先,基于多种提升配电网可靠性的方式,建立"性能-因素"双层评估指标体系分别表征系统的可靠性能及建设现状。然后,通过虚拟配电网生成系统计算我国海量不同类型配电网的相关指标以提供数据支撑。最后,建立分步回归模型挖掘指标关联关系,该模型结合对配电网故障模式的分析,将多元非线性回归问题转化为多次单元回归问题并最终求得指标关联显性表达式。对3个算例系统及一个实际系统的可靠性评估验证了模型的有效性。

基于联合加权熵的高比例可再生能源电网适应性扩展规划

为满足可再生能源大规模并网的发展趋势,提升系统对可再生能源的接纳能力,亟需规划建设具有高适应性的电网结构。基于联合加权熵理论,文章从适应可再生能源安全并网角度出发,提出一套面向电网规划的适应性指标体系。该指标体系同时考虑不确定运行环境下,电网潮流分布的安全性及稳定性,节点、支路的均衡性及合理性,通过分析电网实际状态及电气结构以评估可再生能源并网不确定环境下电力系统的安全性。然后,基于适应性指标建立输电网多目标规划模型,并采用带层次分析约束锥的数据包络分析法对Pareto非劣解集进行综合决策。最后,以Garver-18节点系统进行算例仿真,验证文章提出的指标体系及规划模型的合理性、有效性。