计及备用风险性的新型电力系统源网协同安全经济调度

为合理利用源侧备用资源,提出基于随机潮流和半不变量法的备用风险评估指标,以准确量化因备用不足而造成的潮流越限风险;为了实现源侧备用资源和网侧可控资源的协同优化,将网侧有载调压变压器和电容器组无功补偿装置纳入决策变量,以系统运行成本最低和系统运行越限风险指标值最小为优化目标,构建计及备用风险性的新型电力系统源网协同安全经济调度模型;将布朗运动和莱维飞行随机游走机制融入多目标微分进化算法,设计新型的布朗-莱维多目标微分进化算法,对模型进行高效求解。算例分析结果验证了所提方法的有效性和优越性。

风电接入后考虑抽蓄-需求响应的多场景联合安全经济调度模型

针对风电反调峰性和不确定性,结合抽水蓄能与需求响应各自优势,提出一种风电-抽蓄-需求响应-火电联合安全经济调度新模型。针对负荷转移在时间及电量上的双重属性,设计二维阶梯交叠式成本函数,结合可中断负荷容量及电量成本进而形成需求响应综合成本模型;在考虑抽蓄电站相关约束和系统安全约束基础上,构建基于预测场景和随机场景的调度决策综合成本评估体系。在10机节点系统上通过评估体系对所提模型进行算例仿真,结果表明,所提模型能够进一步降低系统运行成本、延缓投资并减小风电场弃风,增强系统运行经济性。

计及线路热惯性效应的模型预测控制安全经济调度模型

基于模型预测控制(MPC)理论,提出一种计及输电导线热惯性效应的安全经济调度模型。该模型首先以自回归滑动平均(ARMA)模型进行沿线气象预测,以直流潮流下的灵敏度矩阵进行线路电流预测,在此基础上对未来时域内的导线温度做出估计。随后,以最高允许温度对导线温度估计值进行限定,取代传统输送容量的载流量约束,构建二次规划形式的滚动优化调度模型。最后,以实际测量所得输出信息作为反馈构成控制闭环,及时修正调度策略。所提模型一方面利用线路热惯性提高了调度决策的经济程度,另一方面通过引入闭环加强了调度决策的抗干扰能力。算例仿真结果验证了模型的有效性。

电力系统安全经济调度网损协调优化方法

安全经济调度领域广泛采用的直流最优潮流算法无法体现机组对网损的影响,为此提出了电力系统安全经济调度的网损协调优化方法。将网损价格因子和网损协调系数引入目标函数,建立了改进直流潮流模型,实现了负荷在机组间的最优分配;利用交流潮流方法计算系统实际网损,并利用增量直流潮流模型将网损在机组间进行合理分摊;最后利用交直流迭代思想修正网损价格因子和网损协调系数以优化网损分配方案。IEEE14节点和IEEE118节点算例验证了该方法的可行性,算例结果充分逼近了交流最优潮流的计算结果,符合实际系统运行状况。

安全经济调度与均匀调度间关系分析

安全经济调度(SED)注重在满足输电元件安全条件下,对一定负荷需求,力求以费用最小化来安排发电方式。然而,由于多种原因,SED会使输电能力的使用不均匀,产生与输电能力不协调的矛盾。对此矛盾,针对给定的负荷需求模式,研究SED与电网输电均匀性调度间的关系,分析不同调度方式下对输电能力使用的影响规律,得出输电能力及其分布应与调度方式统一、协调、折中地进行考虑,以提高系统抵御意外扰动的能力。

采用交互式决策方法的含风电系统安全经济调度

针对风电并网容量的增加会影响系统可靠性的问题,引入风电穿透功率的隶属度函数来反映系统的安全水平,建立了考虑火电和风电环境成本的含风电电力系统安全经济调度模型。针对该模型采用基于遗传算法的交互式模糊满意度决策方法,决策者设定每个目标函数的参考隶属度值,再利用参考隶属度值与目标计算隶属度值的差的绝对值最大最小化,将多目标问题转化为单目标问题。通过交互式方法不断对每个目标函数重新设定参考隶属度值,从而得到最满意的方案,使调度结果能够充分体现决策者的主观意愿。以IEEE30节点系统作为算例进行仿真,通过交互式决策过程确定了考虑决策者偏好的调度结果,验证了交互式模糊满意度决策方法的可行性。

多发电计划有功安全经济调度的网流算法

本文提出用多发电计划方案解决电力系统N-1安全性有功经济调度问题,并采用运算简便、快速、收敛可靠且极易模拟网络中故障支路开断的网流法进行求解。在多发电计划网流模型中,不仅考虑了线路N及N-1安全约束,同时还计及了发电机有功调整速度的限制,以保证事故发生时,能够安全地由正常发电计划过渡到相应的事故发电计划。通过对IEEE 30节点试验系统进行计算,并与有关文献比较表明,本文方法是可行和有效的。

考虑可中断负荷与阀点效应的电力系统安全经济调度

由于风电并网给电力系统可靠运行带来新的挑战,针对风电波动性与随机性的特点,在考虑系统安全性和可靠性的基础上,研究含风电场的电力系统安全经济调度。基于条件风险约束安全经济调度模型,分别建立考虑可中断负荷和阀点效应的条件风险约束安全经济调度模型,以IEEE-14节点为计算实例,测试模型的有效性。算例结果表明,将可中断负荷补偿成本和发电机组阀点效应成本计入传统的经济调度模型中符合系统的实际运行,在新建立的模型中考虑可中断负荷和阀点效应因素使原模型更具实际意义和应用价值。

含径流式水电系统安全经济调度的矩不确定分布式鲁棒优化方法

受气象、自然地理、流域特性等因素的影响,径流水电出力为矩不确定的随机变量。故采用矩不确定分布式鲁棒优化方法(Distributional Robust Optimization Under Moment Uncertainty,DRO-MU)解决含径流式水电的系统安全经济调度问题。以不确定集合刻画径流水电出力期望和协方差的不确定性,并对含水电出力的不等式约束进行处理,将其转化为具有数学凸性的条件期望约束;采用拉格朗日对偶原理将模型转换为确定性的半定规划模型。仿真结果表明,该方法随着不确定集范围或置信水平的增大,系统总成本增加;与矩确定的CVaR方法相比,所得系统总成本稍高,但安全性更高。该方法是采用鲁棒思想利用分布参数的随机规划方法,可有效处理带有矩不确定随机变量的电力优化调度问题,对其他随机变量分布未知的问题同样适用。

基于近端策略优化算法的新能源电力系统安全约束经济调度方法

针对高比例新能源接入导致电力系统安全约束经济调度难以高效求解的问题,该文提出了一种基于近端策略优化算法的安全约束经济调度方法。首先,建立了新能源电力系统安全约束经济调度模型。在深度强化学习框架下,定义了该模型的马尔科夫奖励过程。设计了近端策略优化算法的奖励函数机制,引导智能体高效生成满足交流潮流以及N-1安全约束的调度计划。然后,设计了调度模型与近端策略优化算法的融合机制,建立了调度训练样本的生成与提取方法以及价值网络和策略网络的训练机制。最后,采用IEEE 30节点和IEEE 118节点2个标准测试系统,验证了本文提出方法的有效性和适应性。

CVaR和EVaR安全运行风险管理下的电力系统经济调度

针对风能入网给电网安全稳定运行带来的影响,基于风险管理方法和随机优化建模理论构建了考虑线路安全风险约束的经济调度模型。为了量化和限制风电随机性对系统安全性的影响,分别采用条件风险价值(conditional value-at-risk,CVa R)和熵风险价值(entropic value-at-risk,EVa R)来刻画电网的安全裕度,通过对安全裕度指标进行风险裕度门槛值限制作为系统的安全风险约束,并运用随机模拟方法将系统安全风险约束转换为确定性的凸约束形式。最后通过对IEEE 30节点的数值仿真验证了模型的合理性和方法的有效性,综合比较了不同安全裕度和置信水平下的调度结果以及两种安全裕度风险价值刻画方法的差别。

基于全成本电价的安全约束经济调度

在智能电网的研究中,人们通常关注电源与负荷的互动以消纳更多的新能源,而电源、负荷对电网资源的利用程度则考虑较少,未能充分发掘源–网–荷三者互动的深层次效益与价值。为此,提出基于全成本电价的电源、电网、负荷的互动模式与方法。对于电源侧,在优化经济调度时考虑输电成本的影响;对于负荷侧,计算基于潮流追踪法的全成本电价,明确负荷对电源和电网资源的使用情况,体现"谁受益,谁承担成本"的原则,并引入需求侧响应体现全成本电价的意义和价值。基于IEEE30节点系统的算例分析验证了文中方法能够根据用户对电网资源利用程度的大小合理地分摊电网的成本,从而提升电网投资与运行的高效性、公平性、有序性与安全性。

水–火–风协调优化的全景安全约束经济调度

风电出力的不确定性给传统的安全约束经济调度(security constrained economic dispatch,SCED)方法带来了很大的挑战。为了协调调度水电、火电和风电等多种电源,提出了水–火–风协调优化的全景SCED方法。该方法用区间数表示风电的波动范围,统一优化备用需求与机组出力;考虑机组跟踪负荷能力以及调度的公平性,经济、公平地预留各机组备用,以应对风电波动。针对含区间数模型的复杂性,提出关键场景的识别方法,形成以关键场景为约束、不损失优化精度的模型,显著减小了模型规模,使其能够高效地得到求解。基于电网实际数据的算例验证了所提出的方法在解决风电波动问题方面的高效性与科学性。

安全约束经济调度建模及应用

安全约束经济调度(security constrained economic dispatch,SCED)已成为国内外研究热点。以系统总能耗最小为目标,建立了SCED数学模型,该模型未考虑机组开停费用,将非线性约束线性化后利用线性规划方法求解该模型。算例结果验证了SCED模型及求解方法的有效性。最后制定了日前和日内调度计划编制流程。

基于Benders分解法的交直流互联电网安全约束经济调度

安全约束经济调度是实现交直流互联大电网安全、经济、高效运行的关键环节。针对交直流互联电网的日内滚动经济调度问题,文中提出了时空协调、主子迭代的安全约束经济调度模式;通过精细化考虑交流潮流、直流输电系统稳态运行以及经济调度多时段耦合等约束条件,建立了交直流互联电网安全约束经济调度模型;为求解此大规模非线性规划模型,文中基于Benders分解法提出了主、子问题迭代的高效求解方法。算例从安全性、经济效益、算法收敛性和计算效率四个方面验证了所提模式、模型、求解方法的有效性。

安全约束经济调度中有功潮流调整方法

计算电网的计划潮流是安全约束经济调度的重要内容。针对计划潮流中外网等值粗糙、结果偏差较大的问题,提出了一种改进的安全约束经济调度中有功潮流调整方法。首先获取计划数据和网络模型,进行无网络约束计划编制,然后结合准稳态灵敏度、联络线自适应等值和有功平衡等方法计算计划潮流,如果潮流越限则增加网络安全约束重新编制计划。该方法简单易行,能提高计划潮流精度,为计划编制提供可信的潮流信息。通过实际工程算例测试表明,该方法能满足实用要求,具有良好的可靠性和实用性。

基于实用化安全约束经济调度扩展建模策略

安全约束经济调度是提高电网运行可靠率,实现节能减排,提高调度计划精细化管理水平的有效技术手段。现有安全约束经济调度研究多集中在常见目标与约束建模以及优化算法等方面,较少考虑实际生产因素,因此计划结果执行率偏低,安全约束经济调度在实际生产中实用化困难。针对上述问题,针对计划编制的优化目标,"三公"调度、计划出力曲线形状以及基础数据区间处理等实际需求,提出了基于实用化的安全约束经济调度扩展模型。将所提的建模策略应用于多个生产实例,证明了所提模型在增强"三公"调度准确率、改善计划出力曲线形状以及提高计划结果执行率上有着较好的工程实用性。

考虑不确定功率注入的安全约束经济调度模型非有效约束识别方法

随着电网规模的扩大,数量庞大的安全约束给在线经济调度问题带来了极大的挑战,如何判别并剔除其中的非有效约束成为大电网安全约束经济调度问题研究的新方向。考虑大规模新能源并网给系统带来的不确定性,提出一种可快速有效地识别非有效安全约束的新方法。首先给出不确定情况下非有效安全约束的定义和识别非有效约束的充分必要条件;考虑到判别过程中求解大量线性规划的耗时问题,将原优化模型的可行域进行松弛,根据松弛模型的特殊性,利用连续贪婪算法快速剔除部分非有效约束,再利用充分必要条件进行离线计算,进而识别出其余非有效约束。通过24个时间段的9节点系统和96个时间段的IEEE 118节点系统仿真,验证了所提方法的快速性和有效性。另外,仿真结果页可为调度运行人员提供必要信息,统计出可能产生电力传输阻塞的线路情况。

基于实时安全约束经济调度的自动发电控制模型

为提高自动发电控制(automatic generation control,AGC)智能化水平及实时调节效果,依托新型D5000系统在线数据平台,提出基于全网分布负荷同步超短期预测的AGC主动协调安全约束经济调度模型。通过全网站点负荷差频滚动灰色预测,一方面预判AGC可调以提示人工干预,另一方面以机组发电尽量接近最优日前计划及尽量降低调节代价为目标,预分配各机组出力,从而实现高度智能化的AGC主动协调调度功能。在华中某省级电网调度模拟系统进行仿真计算,结果表明该模型在保障电网安全、优化运行指标、提高发电调度自动化程度等方面具有明显的优势。

考虑需求侧快速响应资源的数据驱动频率约束经济调度

随着可再生能源渗透率的逐步提高,电力系统惯性水平下降,系统频率安全稳定面临挑战,迫切需要配置需求侧快速响应资源参与系统频率调节服务。针对此问题,分析了变频空调、储能和电动汽车提供电力系统调频备用的可行性,建立考虑上述需求侧快速响应资源的频率安全约束联合经济调度模型,以进行源荷双侧调频备用的统一优化。然后,引入基于高维模型表达的数据驱动方法将调频备用与最大频率偏移量之间的高阶非线性、隐式关系转换为低阶、显式表达式,从而实现频率安全约束经济调度模型的简化和求解。最后,结合IEEE 30节点系统验证了所提调度模型和方法的有效性,以及所提的数据驱动频率安全约束可确保系统在不平衡功率下的异常频率在约束范围内,且需求侧快速响应资源对于提升系统频率韧性具有重要正向作用。