基于可行域投影理论的新能源电力系统协同运行方法

随着新能源逐步成为电力系统的主体,传统电网体系的深层缺陷也日益显露。跨省区资源优化配置困难和分布式能源利用率低等能源协同体系的不足成为制约新型电力系统建设的瓶颈。为此,该文通过基于外割法的可行域投影等值算法刻画区域系统可行域,并通过并行伞约束辨识法剔除模型冗余约束,进而提出一种基于投影等值理论的新能源电力系统协同运行模式,通过可行域的交互实现各级调度体系间的高效协同,并提出了三种应用场景:配电网/虚拟电厂可行域聚合、省间多通道安全域计算和多时段输配电网协同运行。算例结果表明,所提算法和模式能够有效地降低区域电网规模,从而降低区域电网与调度中心的信息交互量,提升新能源电力系统运行优化效率。

包含串补的并网直驱风电场振荡稳定性及可行域分析

串补装置广泛存在于电力系统中,含串补的大规模直驱永磁同步发电机(PMSG)构成的风电场并网系统存在次同步振荡范畴的小干扰失稳风险。针对上述现象,该文首先构建包含PMSG网侧换流器控制模型、锁相环控制模型以及含有串补装置的线路动态模型的并网系统全阶模型及等效模型。然后在不同的时间尺度下对等效模型进行化简,运用劳斯-赫尔维茨判据求得各时间尺度场景下并网系统的稳定性判据,从机理上解释了并网系统中各运行参数和控制参数之间的联系及其对系统稳定性的影响。进一步通过一个包含15台PMSG风电机组的并网风电场验证了该文推导的稳定判据的正确性。最后基于可行域的分析,直观地讨论了串补线路和其他参数对系统稳定性的影响。

基于改进奇诺多面体的需求侧资源可行域聚合研究

近年来,柔性负荷、储能、电动汽车等需求侧灵活性资源迅速发展,这些资源可以在不影响用电质量和用户体验的前提下,灵活地调节电能的消耗和储存,更好地维护电网的稳定运行。然而由于需求侧资源大多容量小、特性各异且分散在底层,在实际调度时通常考虑将其进行整合为一个聚合模型。为此,提出了一种基于改进奇诺多面体的需求侧资源可行域近似及高效聚合方法。首先基于自下而上的思路,通过奇诺多面体去近似刻画单个需求侧资源的可行域,其次提出奇诺多面体生成器的一般构造形式,使其近似精度得以进一步提高,最后基于闵可夫斯基和得到需求侧资源的聚合模型,并通过算例分析验证所提模型在计算精度和计算速度方面的有效性。

新型储能参与电力市场交易的技术经济可行域研究

新型储能是平抑源侧可再生能源发电波动和响应荷侧负荷动态变化的重要手段,是未来构建新型电力系统的重要支撑。在新型储能可作为独立储能参与电力市场的政策支持下,研究储能参与电力市场交易过程中的技术和经济可行范围(可行域),成为影响储能在电力系统中应用推广及其商业价值实现的关键问题。为此,首先建立新型储能参与电力市场的交易模型,梳理新型储能在电能量市场和调峰辅助服务市场下的经济计算方法;随后以交易功率为研究对象,刻画新型储能在电能量市场和辅助服务市场下的技术经济可行域,并研究充放电倍率、电价等因素对可行域的影响规律;最后,通过Matlab仿真验证所提方法,发现所提方法可有效提高新型储能交易在技术性和经济性方面的态势感知能力,为新型储能市场投资主体提供决策依据。

计及火电阶梯式爬坡率的耦合系统相邻时刻有功可行域确定方法

经同一并网点耦合集成为统一运营主体的火电与新能源耦合系统在我国北方电网中普遍存在,其有功功率调节能力的确定是耦合系统整体参与电网运行的关键。该文首先考虑耦合系统功率调节的时序状态依赖性,提出相邻时刻有功可行域的概念,再计及火电机组阶梯式爬坡约束,推导出单台火电机组的相邻时刻有功可行域;其次,定义缩放和平移两种相邻时刻有功可行域的集合运算规则,并根据定义的运算规则,构建出火电扩容、新能源与火电耦合以及多火电机组耦合场景下的相邻时刻有功可行域。此外,以辽宁某局域电网火电机组的实际运行数据证明,该文推导的耦合系统相邻时刻有功可行域与实际情况相符。

灌区渠道系统输配水能力可行域研究

为了给渠系优化配水模型提供初始轨迹的取值范围,以及为渠道系统的设计提供依据,本文针对已衬砌渠道系统输配水能力可行域问题展开研究。灌区中渠系纵横,渠道的正常运行除了本身过水能力的限制,还受到上下级渠道过水能力的制约。本研究提出渠道“输配水节点”概念,并以节点为纽带,考虑渠系上下级渠道过水能力相互制约和相互影响的关系,提出了渠道系统输配水可行域自下而上的递推过程和计算方法。本研究成果可为渠系的合理调度与高效运行提供依据,提高灌区渠道系统管理水平。

基于日前调度时段组合的联络线功率可行域分析

借助联络线可用传输容量(available transfer capability,ATC)来评估跨区电网的通道传输能力,可能导致据此得到的联络线计划与子区域的运行条件不匹配或引起额外的再调度成本。提出了一种基于广域和邻域时段组合的联络线功率可行域分析方法,可以更好地适应日前调度的场景需求。首先,借助多面体投影理论分析了时段耦合关系对可行域计算的影响,并提出应对思路。然后,针对日前调度跨时段耦合的特点,设计了广域和邻域时段组合的策略并构造可行域模型,兼顾时段跨度较大的耦合约束以及相邻时段的耦合约束的影响,将广域和邻域时段可行域的计算结果合成得到日前调度各时段的联络线功率可行域。最后,基于118节点系统比对了不同方法计算可行域结果的差异,并分析了广域、邻域组合策略的互补作用;以与118节点系统互联的39节点系统为例,分析了联络线功率可行域对子区域调度计划的影响,由此验证了所提方法的有效性。

基于供热系统鲁棒运行可行域投影的电热能源系统协调决策

采用可行域投影方法实现电热能源系统间协调调度,是解决电力系统和供热系统行业信息壁垒的有效方法之一,而如何将系统内不确定性因素投影至边界信息并且开展协调决策是仍需解决的技术挑战。为此,文中提出供热系统鲁棒运行可行域投影概念及计算方法,并基于边界信息共享实现电热能源系统协调运行决策。首先,基于投影理论将供热系统内部运行数据信息投影至边界,构建供热系统运行可行域投影模型。在此基础上,考虑供热系统中外界环境温度及换热站热负荷不确定性,建立供热系统鲁棒运行可行域并将其投影至边界信息。然后,电力系统利用供热系统鲁棒运行可行域投影构建电热能源系统间协调决策模型,以实现电热能源系统协调调度。最后,通过算例验证所提供热系统鲁棒运行可行域投影模型及电热能源系统协调决策方法的必要性及准确性。

柴储微电网虚拟惯量和阻尼系数可行域分析方法

采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术的储能系统能够有效提升高比例新能源接入的独立柴储微电网的惯量及频率稳定性。首先推导基于VSG的柴储微电网简化频率分析模型;在此基础上,提出一种储能VSG虚拟惯量与阻尼系数的可行域分析和设计方法。该方法计及VSG最大输出功率与能量约束,保证系统满足频率最低点等基本频率稳定指标约束,并有针对性地考虑阻尼比或VSG等效功率平滑时间等定制化动态性能需求。此外,针对柴储微电网在扰动初期出现的功率振荡现象,建立计及线路阻抗的稳定性机理分析模型,并提出基于虚拟阻抗的振荡抑制策略。最后,搭建了1台50kV·A柴油发电机和1台50kV·A虚拟同步机构成的仿真和实验平台,验证所提方法的有效性。

高温超导磁悬浮列车振动特性分析及其参数可行域研究

高温超导磁悬浮列车在运行时由于轨道不平顺和风阻等因素的影响,导致悬浮间隙发生改变,列车的悬浮力特性使其具有恢复到原平衡位置的能力,在恢复过程中引起了列车的振动,需要研究列车的自由振动行为。通过试验平台测试得到不同悬浮间隙下高温超导体和永磁轨道之间的悬浮力,构造悬浮力的经验公式,基于经验公式建立列车自由振动下的动力学模型。利用无量纲化方法对动力学模型进行处理得到弱非线性系统,利用多尺度法对弱非线性系统进行解析求解,将近似解析解与数值解进行对比验证其正确性。基于近似解析解得到自由振动时列车的位移和最大加速度表达式,研究系统参数比阻尼和比刚度对最大加速度的影响规律,研究表明最大加速度随着比阻尼和比刚度的增大而增大。基于磁悬浮列车安全性和舒适性标准,提出一种判断系统参数可行域的解析方法,研究表明可行域呈现近似的三角形区域,并处于三角形的内部。这些研究结果为该类型磁悬浮列车磁轨关系的参数设计提供依据。

张量分裂可行域问题的有效投影迭代法

投影法是解决多集分裂可行域问题的广泛且有效的研究方法.本文从分裂迭代视角出发,研究了求解张量可行域问题的高效投影分裂迭代方法.首先,利用投影算子将张量分裂可行域问题转化为多线性方程组.然后,借助加速超松弛法和对称(交替)加速超松弛法的高维化处理方式,推广到适合多线性方程组的求解框架.最后,通过对新的张量分裂迭代格式的谱半径的理论分析,证明了算法的收敛性.充分的数值测试验证了算法的有效性.

多机器人联合吊运系统可行域分析与求解

针对多机器人共同吊运同一个物体形成闭运动链的协调系统,定义了系统的位置可行域和姿态可行域.在给定系统构型的基础上,根据位移约束、速度关系,建立了系统位置运动学模型和姿态运动学模型,并建立了系统的动力学模型.在得到物体位置和姿态的基础上,分析了系统的位置可行域和姿态可行域,并基于蒙特卡罗算法给出了系统位置可行域和姿态可行域的求解方法.在确定的参数条件下,数值计算得到了系统的位置可行域和姿态可行域.位置可行域和姿态可行域的求解为进一步研究系统的轨迹规划、路径跟踪、稳定性等问题奠定了基础.

鱼雷攻击中“潜艇占位射击可行域”分析

深入剖析了现行潜艇占位射击可行域的图示求解过程,探讨了该方法产生错误的症结所在;通过在该方法求解出的可行域中选择个别阵位点做例子,对其占位射击的不可行性予以分析说明;指出以该提法寻求到的区域事实上无法在选择假定阵位点之前先期确定。

匹配风电接纳可行域的储能系统控制方法及其经济性评估

储能系统被认为是提高电网风电接入规模的有效手段。然而,针对不同目标的储能系统控制方法所达到的调控效果、储能容量配置将有所差异。为提高系统接纳风电能力,避免储能系统过度调控,研究了提高电网风电接纳的储能系统控制问题,分析了制约风电接纳的源网瓶颈,提出了匹配风电接纳可行域的储能系统控制方法,考虑储能系统成本与运行收益,对提高风电接纳规模的储能系统运行综合效益进行评估。针对某地区实测数据,计算储能系统不同额定功率下的容量需求,对其进行经济性评估。算例结果表明,匹配风电接纳可行域的储能系统控制方法能够较准确的改善风电功率对系统影响,同时,储能系统高昂成本是制约储能技术大规模应用的重要因素。

电力大系统电压稳定可行域可视化初探

在利用电压稳定局部指标 LI 对参数空间降维的基础上 ,通过前馈神经网络描述相应电力系统结构的电压稳定可行域边界 (鞍—节分岔界面 ) ,基于这一神经网络可以在线快速地在 2维或 3维空间上绘出相关的可视化图形。对于系统结构改变的情形 ,用同一神经网络描述的近似稳定边界通常仍具有满意的精度。在天津 (华北 ) 1 65 9母线系统上得出了令人满意的可行域直观描述 ,有望达到在线监控的实时性要求。

基于可行域的遗传约简算法

在已有的遗传属性约简算法的基础上,通过引入约简的可行域概念,提出了基于可行域的遗传约简算法.可行域保持系统的分类能力,缩小了原问题的搜索空间,进而减小了问题的复杂度,适应度函数中引入与互信息相关的惩罚因子保证了算法在可行域中搜索.实验结果表明该算法既克服了启发性算法的缺陷,较之已有的基于遗传算法的约简算法也有效率改进.

基于可行域遗传算法的装配作业调度

为了对装配环境下的车间作业进行调度,提出了一种基于可行域搜索的遗传算法。为保证算法在进化过程中染色体始终保持合法性和可行性,在种群的初始化、交叉和变异等阶段,分别设计实现了首代修复算子、可行域交叉算子和可行域变异算子。可行域交叉算子和可行域变异算子的设计组合实现了算法的可行域搜索,减小了搜索空间,省去了复杂的解码修复操作,提高了求解效率,为解决复杂的装配车间调度问题提供了有价值的参考。通过与简单规则、禁忌搜索、普通遗传算法实验结果的比较,验证了所提算法的合理性和优越性。

基于可行域搜索映射的并行动态规划

为解决传统动态规划在处理水库群联合优化调度时面临的约束处理机制选择和计算时间长的问题,引入映射思想,基于映射和集合论知识构建可行域搜索映射模型,并结合动态规划的并行性,提出基于可行域搜索映射的并行动态规划。该算法通过构建时段可行搜索空间和并行模式,以规避无效状态组合计算并充分发挥计算机多核优势,提高计算效率。以李仙江流域三库联合调度为实例进行研究,从年发电量、计算耗时等方面将改进算法与传统动态规划以及逐步优化算法(POA)进行详细的对比分析。结果表明,该算法能在保证解全局收敛性的前提下减少计算耗时,制定梯级水库最优调度策略。

基于混合法的潮流可行域边界计算

电力系统潮流可行域对于静态电压稳定的研究非常重要,文中给出了一种计算其边界的“混合法”。混合法源自于“预测一校正”的思想,同时它将边界计算问题转化为一个以域外某点到边界面距离最小为目标函数的优化问题。这种转化使得所处理的问题维数与原型的“预测一校正”法相比得到了降低。除了能在二维空间实现可行域边界的可视化,混合法也可用来计算高维空间中与当前运行点相对应的最近边界点,同时可计及系统中设备的限值。针对实际中可能出现的“凹”的边界面拓扑结构,文中还相应提出了一种改进“混合法”来解决该问题。最后通过在两个不同系统上的仿真算例演示了混合法在计算电力系统潮流可行域边界时的灵活适用性及其有效性。

电力系统潮流可行域边界拓扑性质及边界算法

电力系统潮流可行域是一种评估系统静态安全的有效手段。文中探讨了不同子空间的潮流可行域边界的拓扑性质,提出了新的边界算法。首先,在把潮流可行域划分为负荷注入子空间与发电注入子空间的基础上,通过大量算例发现2个子空间的可行域边界具有截然不同的拓扑特性,特别是发电注入空间的潮流可行域边界在系统实际可能的运行范围内呈现较好的线性特性。然后在混合法的基础上,提出一种新的高维发电注入空间中潮流可行域L1范数最远边界点算法,该算法避免了频繁启动连续潮流计算,其结果的多解性也被用来进一步检验潮流可行域边界拓扑性质。