满足主变N-1的变电站储能定容方法及经济分析

[目的]在保证变电站平均负载率相对合理、提高变电站利用小时数的前提下,为了解决目前电网存在的高峰负荷过高造成的变电站主变压器短时间重载问题,延缓电网的建设投资,保证电网经济运行,文章提出了基于满足主变N-1供电要求的变电站储能定容方法。[方法]首先,建立储能定容数学模型实现对负荷运行曲线削峰填谷、降低变压器最高运行负载率;然后,构建锂离子电化学储能定容经济目标函数,并开展建设锂离子电化学储能和扩建主变的建设投资对比,分析储能定容经济性;最后,结合实际变电站,提出储能配建规模的建议及经济可行的储能建设成本。[结果]通过分析,随着未来锂离子电化学储能单位造价降低,储能功率可按照变电站容量15%、充放电时长2 h考虑,储能系统单位造价降低至1 200元/kWh左右时,建设储能的经济优势明显。[结论]所提出的储能定容方法可以有效解决变电站短时间重载问题,并具备较常规输变电工程更优的经济性。

Discreteness Criterion for Subgroups in PU（1,n;C）

In this paper,the authors introduce the discreteness criterion for n-dimensional subgroups in PU(1, n; C).These generalize the well-known discreteness criterion first established by T.Jorgensen.

基于N-1准则的配电网重构分区评估分析

为解决配电网规划和自动化中的负荷转供问题,结合电网拓扑结构与接线模式,对故障后的配电网重构方案和影响因素进行了分析,提出了配电网重构"N-1"安全准则分区扫描实用评估分析方式,可以对配电网进行完全和逐段两种形式的"N-1"准则校验。同时开发了相应的评估软件,当单馈线无法承担转供负荷时,可以提供多馈线分担转供负荷的方案,并且解决了故障后双电源自动转切负荷对电源馈线容量裕度影响的问题。通过评估软件的分区逐段扫描结果,能够全面、有效地评估配电网的负荷转供能力,并对故障重构的各种方案进行比较。经多个配电网的实际应用,验证了该扫描评估分析方式和软件的效果。

中压配电网接线模式的N-1准则评估分析

配电网规划和配电自动化发展所面临的一个重要问题是选择合理的配电网接线模式,为此根据中压配电网接线原则及技术要求,应用配电网"N-1"安全准则,对中压配电网闭环设计、开环运行的典型接线模式进行了分析;提出了基于"N-1"安全准则的配电网主变压器及线路故障后重构的实用评估分析方式和方案,开发了相应的评估分析应用软件,对城市实际中压配电网进行了"N-1"安全准则评估分析。由评估分析可见,多分段、多联络的馈线接线方式既能提高供电可靠性,又能有效地利用主变压器容量,提升中压配电网供电能力。

基于改进蚁群算法的“N-1”安全输电网优化规划

满足N-1安全准则的输电网络扩展规划是一个复杂的非线性组合优化问题。蚁群算法是一种解决组合最优化问题的高效的启发式方法,但容易出现停滞和陷入局部最优。为此,结合满足N-1安全准则的输电网络规划问题的特点,用罚函数方法建立了网络扩展规划性能指标。通过改变蚁群算法中信息增量的选择方法,有效地减小了算法的全局搜索能力和计算效率之间的矛盾。该方法不需初始可行解,在提高计算效率的同时加大了找到全局最优解的概率。通过对IEEE-6节点和IEEE-24节点两个算例的测试,验证了这种方法能有效地解决直接求解满足N-1安全检验的输电网最优扩展规划问题。

人口迁移算法在“N-1”安全输电网规划中的应用

提出了一种改进人口迁移算法求解输电网扩展规划的大规模组合优化问题。针对标准人口迁移算法在求解过程中搜索容易陷入局部最优解和后期收敛时间较长等缺点,对算法的迭代初始化、种群生成策略以及参数设置进行了改进,将遗传算法的最优保留思想引入到算法中,提高了算法搜索全局最优解的能力与收敛到最优解的速度。将改进后的算法应用到满足"N-1"安全准则的输电网扩展规划问题中,建立了输电网扩展规划的数学模型,设计了相应的算法。比较该算法与粒子群算法、标准人口迁移算法对IEEE Garver6节点系统和IEEE Garver18节点系统的仿真计算结果,证明了改进人口迁移算法能有效地解决满足"N-1"安全检验的输电网扩展规划优化问题。

基于抽样盲数的线路N-1静态安全评估

为了研究负荷和新能源出力不确定性对线路静态安全分析结果的影响,提出了一种基于抽样盲数的线路静态安全评估方法。首先介绍了将持续负荷曲线和新能源持续出力曲线抽象成为抽样盲数的抽样方法,并将负荷抽样盲数和新能源出力抽样盲数的样本进行相互组合得到多个待分析场景。在此基础上,分析每个场景下发生线路N-1时是否有其余线路或元件过载,计算发生过载情况的场景概率之和便可得到所研究网络不满足N-1准则的概率。最后,对这些存在不满足N-1准则风险的线路依据风险概率进行排序得到所研究电网薄弱环节。结合7节点交直流电网算例对所提出的方法进行了详细说明,计算结果表明抽样盲数方法可用于线路N-1静态安全评估,从而实现对电网的多维度评价。

n-1安全准则在德国电网中的应用

n－1安全准则作为电网安全性的评价标准已得到公认，在西欧电网尤其受到了普遍重视和广泛应用，并且成效显著。介绍了n－1安全准则在德国电网的应用，对电网规划和运行工程师具有参考意义。

考虑N-1准则的配电网与分布式储能联合规划

基于实际配电网"闭环设计、开环运行"的特征,提出一种考虑N-1安全准则的配电网与分布式储能联合规划方法,可同时给出储能的选址定容、配电网的闭环规划、及开环运行方案。首先,建立考虑N-1安全准则的联合规划模型。其次,提出故障具有代表性的线路识别方法并给予证明。然后,设计规划决策与N-1校验相结合的迭代求解流程。最后,通过算例验证了所提规划方法的有效性。所提规划方案满足N-1安全准则,且通过储能的投资降低了规划总成本。

基于抽样盲数的变电站N-1静态安全评估

为了在变电站静态安全分析中考虑负荷和新能源电源出力的不确定性,提出了一种基于抽样盲数的变电站静态安全评估方法。面向N-1静态安全评估问题,论述了抽样盲数的抽样方法。根据持续负荷曲线和新能源电源持续出力曲线获得反映负荷和新能源电源出力的抽样盲数,将负荷抽样盲数和新能源电源出力抽样盲数的样本相互组合得到各个分析场景,以N-1条件下变压器的载荷量作为输出抽样盲数,与变压器的额定容量比较进行N-1校验,得出不满足N-1准则的概率,对于存在不满足N-1准则风险的情形,进一步分析出不满足N-1准则的程度;对于全部满足N-1准则的情形,进一步分析出静态安全裕度。结合实例对所建议的方法进行了详细的说明,结果表明其是可行的。

含柔性输电装置的输电网规划N-1校核准则研究

输电网规划的重要步骤就是开展比选方案的技术经济校核,其中技术校核的重点又在于规划方案是否满足"N-1"准则。在常规交流电网中,《电力系统安全稳定导则》对需满足"N-1"准则的无件进行了定义:正常运行方式下的电力系统中单一元件,如线路、发电机、变压器等。对于含柔性输电装置的输电网规划方案进行校核时,应充分考虑设备结构以及接入电网的方式等因素,合理确定"N-1"的校核范畴。本文基于柔性输电装置的特性,对其如何与"N-1"准则中"单一元件"的界定进行了研究。通过具体算例的验证,总结得出了含柔性输电装置的输电网规划方案中针对柔性装置的"N-1"校核准则建议。

计及N-1安全准则的能量枢纽优化配置

多种能源系统通过集成和优化而形成的综合能源系统(IES)为解决能源与环境问题提供了新途径。能量枢纽(EH)作为多种能源系统的耦合环节,其设备组成与容量配置对IES的安全经济运行至关重要。在此背景下,提出了一种计及N-1安全准则的含电力系统、天然气系统和热能负荷的EH优化配置方法。首先,在EH架构下,对IES的能源耦合部分进行建模;然后,以年综合运行费用最小为目标函数,考虑能源耦合部分约束、电力系统运行约束、天然气系统运行约束和电力系统的N-1安全约束,建立了EH优化配置的混合整数二阶锥规划模型,并利用商业求解器YALMIP/GUROBI求解;最后,采用一个IES算例对所构建的优化模型与求解方法进行了说明。

N-1准则在低压配电系统中的应用

N-1准则应用在低压配电系统,可提高低压配电系统的供电可靠性。通过分析N-1准则下配电变压器负荷率选择,提出常见低压配电方案,介绍基于N-1准则的低压配电系统实际设计案例。

基于Well-Being理论的风储混合电力系统充裕度评估

基于Well-being理论对风储混合电力系统进行了充裕度评估。所采用的Well-being充裕度指标中考虑了N-1确定性准则,不仅能计及发电系统的充裕性,还能计及输电系统的充裕性,因此更加合理且适用于发输电系统的充裕度评估。以简单的RBTS(Roy Billinton test system)以及规模稍大的IEEE-RTS79为算例,仿真分析了风电及电池储能系统(battery energy storage system,BESS)并网对电力系统充裕度的影响。结果表明,与风电场的集中布置相比,分散布置更有利于系统的充裕性;BESS对含风电场的电力系统充裕度提升作用明显,在电力系统瞬时备用控制中具有重要的作用。

基于Benders算法的两电压等级网络可用传输容量计算

电力市场的发展进入现货市场阶段,对区域间输电容量在线评估提出新的要求。利用Benders算法求解N-1可用传输容量问题,大幅度降低计算维度,但是也容易产生过矫正、振荡等问题。仅考虑电网的N-1可靠性,忽略下级电网联络线的负荷转供能力,计算结果过于保守,影响电力市场中断面处的交易量。文中提出一种基于Benders算法的ATC计算新方法。分析220 kV片区电网输电容量时考虑到110 kV高压配电网重构对潜在供电能力的挖掘作用。对N-1安全故障进行网络重构,在不增加问题复杂度的前提下,提高区域输电容量,用Benders分解法降低问题求解维度,节约计算时间,适用于在线分析。以IEEE 30节点算例进行仿真,结果表明计及高压配电网重构的多片区整体ATC可相比于无重构能力的片区ATC提高24%。

天津开发区东区10kV配网建设改造技术原则

开发区东区10,kV配网改造是解决开发区电网发展过程多年积累形成的供电范围重叠、交错、负荷转移通道不足等问题的有效措施。指出必须研究制定相应技术规范和改造原则,以确保电网建设有章可寻、有法可依,保证配网沿着技术进步、经济合理、安全可靠的方向发展。

柔性互联配电台区联合优化配置

针对配电网中新增的分布式电源、电动汽车快充站等新型源荷储元素,提出了一种考虑“N−1”转供对于配电设备容量配置要求的台区柔性互联系统优化配置方法。首先,简要介绍了互联系统的基本概念与应用前景;然后,以固定资产投资与设备电能损耗构成的综合成本最小为目标,建立了包含“N−1”转供约束的互联系统优化配置模型;最后,通过相关算例的对比分析,验证了互联系统在增强供电可靠性、提高设备容量利用率、降低配电系统损耗、提升分布式电源接纳能力等方面的有效性。

考虑光储一体化电站的直流配电网供电能力分析

对含有绿色能源的直流配电系统的供电能力进行科学的评估与计算,已成为当前城市电网精细化评估与规划工作的关键一环。针对这一需求提出一种直流配电网供电能力分析方法,以N-1安全准则作为系统运行的边界条件,考虑直流配电网中换流站站内供电能力和电网供电转移能力,分析了直流配电系统供电能力的计算方法。在此计算方法的基础上研究了光储一体化电站的接入对直流配电网供电能力的影响,进而研究了储能容量在同一个光储电站内以及多个不同光储电站之间如何配置可以使直流配电网的供电能力达到最大的问题。最后,通过对一组直流配电网络拓扑案例的供电能力计算验证了所提分析方法的有效性,仿真结果为含光储一体化电站的直流配电网规划、评估、设计提供理论依据。

配电系统供电能力模型

提出了一种新的配电系统供电能力数学模型。首先,基于N-1安全准则给出了包括配电系统最大供电能力、变电站供电能力、网络转移能力和可用供电能力等供电能力相关指标的定义。其次,建立了最大供电能力模型,该模型分为最大供电能力子模型和负载均衡子模型,将其转化为线性规划问题后,逐次求解得到最大供电能力并达到主变压器负载均衡分配。最后,通过算例验证了模型的有效性,提高了解析计算最大供电能力方法的精度。

多维空间中断面热稳定安全域边界特性

提出一种计及"N-1"约束的多维空间中断面热稳定安全域边界的构建和分析方法。该方法首先通过计算系统各发电机组出力变化对断面线路的功率传输转移分布因子(PTDF),确定对断面功率传输极限影响显著的敏感机组(机群);以敏感机组(机群)的有功出力为多维空间坐标轴,以潮流可行和"N-1"约束为判据,在多维空间中搜索断面传输极限点并形成断面热稳定安全域的边界。该边界刻画了断面功率传输极限随各敏感因素的变化情况,能为运行控制提供更丰富、更准确的运行信息;更进一步分析表明该安全域边界具有较好的超平面近似特性,便于进一步实现安全域的快速计算和讨论安全域在各种优化控制问题中的应用。文中方法已在中国南方某电网运行方式计算中得到应用。