考虑风光不确定性的暂态稳定约束最优潮流模型研究

针对风光接入电力系统后的不确定性问题,同时为兼顾运行中的经济性和安全性,提出考虑风光不确定性的暂态稳定约束最优潮流(TSCOPF)模型和求解方法。首先,采用高斯混合模型(GMM)为电力系统中风光出力的预测误差模型,搭建包含旋转备用机会约束的TSCOPF模型;然后,利用序列运算对机会约束进行确定性转换,将TSCOPF模型转换为混合整数线性规划(MILP),并利用Gurobi求解器进行求解;最后,通过对IEEE 39节点的案例分析,验证了所提模型和方法的有效性。

计及暂态稳定约束的可用传输容量计算

以摇摆曲线的失稳轨迹在对应时间段上的积分值作为确定暂态失稳程度的判据,将计及暂态稳定约束的可用传输容量计算问题等值变换为常规最优潮流问题。克服了由于引入暂态稳定约束引起的雅可比矩阵及海森矩阵的计算困难,因此可采用具有二阶收敛性的直接非线性原对偶内点算法求解该模型。此外, 该文首次提出了暂态稳定约束最有效部分的概念,减少了在每次迭代过程中雅可比矩阵及海森矩阵的计算量,提高了算法的计算速度和收敛性,并通过算例证明了本算法的正确性和有效性。

基于内点法的含暂态稳定约束的最优潮流计算

建立了含暂态稳定约束的最优潮流的数学模型 ,模型中考虑了多个预想事故。提出了一种基于原—对偶内点法的含暂态稳定约束的最优潮流算法。通过充分开发修正矩阵的稀疏性 ,并在求解时采用稀疏技巧 ,开发出了高性能的计算程序。在日本 6 0 Hz电力网的 1 0机模型系统的优化计算结果表明 ,所提算法不仅具有强大的处理等式约束和不等式约束的能力 ,而且具有良好的收敛性 ,能够有效地解决考虑多个预想事故时的含暂态稳定约束的最优潮流问题。

考虑暂态稳定约束的可用功率交换能力计算的研究

建立了计及暂态稳定约束的计算电力系统可用功率交换能力(ATC)的数学模型,采用转子角约束作为暂态稳定约束,利用梯形法将表示暂态稳定约束的微分方程离散化为差分方程,从而将这一问题转化为只含有代数约束方程的非线性规划问题,并利用高效的原-对偶内点法求解。7节点和36节点系统的计算结果表明了本文所建立模型及所用方法的有效性。

暂态稳定约束下的最优潮流

提出了求解暂态稳定性约束下最优潮流(OTS)的新方法。该方法把OTS分解为最优潮流(OPF)和最优控制2个子问题。最优控制在迭代中OPF运行点上求取相关机组在暂态稳定约束下的有功输出极限,并以此作为OPF计算的附加约束条件。如此交替求解上述2个子问题即可得出OTS的解。该算法将微分方程表示的约束等值成控制变量的不等式约束,即增补了与故障数目相关的不等式约束,因此,该求解OTS算法的实现相对简单,可处理多个预想故障,并要可采用其它有效的OPF非线性规划方法求解,复杂度与常规OPF相同。文章通过10机典型新英格兰系统上的算例说明了OTS新算法的有效性和合理性。

考虑暂态稳定约束最优潮流的算例分析

提出了一种考虑暂态稳定约束最优潮流的改进方法。将差分化后暂态过程中有限维约束转化为暂态过程末端时刻的一维不等式约束,较好地改善了考虑暂态稳定约束后优化规模庞大、计算负担重的状况,提高了同时考虑多个预想事故情况下的计算效率。在此基础上,探讨了暂态稳定计算的替代判据及其鲁棒性。在10机39节点系统上的测试结果证实了所提出的方法的意义。

暂态稳定约束的可用输电能力计算

提出了一种基于暂态约束的最大可用传输容量的发电计划调整方法,利用单机等面积定则原理(SGEAC)对预想事故快速扫描、找出严重故障,并计算出临界机组的功率转移量的估计值,进而提出发电计划调整策略。该方法既具有时域仿真方法的精确性与良好的适应性,又能获得单机稳定裕度。与其他能量函数相比,该方法不必进行失稳模式的判别,避免了穷尽式搜索,能够适应多重故障、多摆失稳场景和不同的失稳模式。同时,该算法对所有严重故障集同时处理,满足了实时预防控制的要求。通过对不同失步模式的实例分析验证了所提方法的有效性。

暂态稳定约束下风电基地出力优化研究

风场出力优化已成为规划设计风电场时迫切需要解决的问题。本文提出了计及暂态稳定约束的风场出力优化问题的数学模型,并明确了数学模型中目标函数及各约束条件的物理意义。分析了风场出力暂态稳定裕度灵敏度的计算方法,并基于风场出力暂态稳定裕度灵敏度这一指标提出了风场出力配置的优化算法,最后利用PSASP仿真论证了本文算法的有效性。

计及风电不确定性的含暂态稳定约束的经济调度

随着大规模风电接入电力系统,风电自身的动态特性以及风电出力的不确定性对电力系统暂态稳定性产生的影响难以忽略。该文在已提出的判断风电接入对系统暂态稳定性影响的解析式判据基础上,提出保障风机接入对系统暂态稳定性产生正面影响的约束;并进一步考虑风电的不确定性,建立计及风电不确定性的含系统暂态稳定约束的经济调度模型及其求解算法;最后通过仿真验证上述模型和算法的有效性。

一定概率水平下考虑暂态稳定约束的可用传输容量计算

目前,可用传输容量多用作一种技术性指标,而较少结合市场信息提供商业可行性特征。文章针对暂态稳定问题比较突出的互联电网,提出了一种融入市场特征的可用传输容量计算模型,通过统一考虑暂态稳定约束和发电机的出力概率,利用暂态能量函数和数值仿真,计算一定概率水平下区域间的可用传输容量。算例分析结果表明,所提模型能够为跨区交易提供较合理的市场信息。

考虑暂态稳定约束的最优潮流算法研究

考虑暂态稳定约束的最优潮流(Transient Stability Constrained Optimal Power Flow,TSCOPF)由于考虑了电网的经济性和安全性,在电网动态安全经济运行领域得到了广泛的应用。文章从TSCOPF模型和算法两方面探讨了国内外学术界对TSCOPF问题的研究进展,通过对考虑暂态稳定约束的最优潮流数学模型及各种优化算法的分析,指出了目前考虑暂态稳定约束的最优潮流存在的问题,并对以后的研究方向作了展望。

一种新的考虑多个预想事故暂态稳定约束的最优化潮流模型

提出了以整个系统总期望成本为目标函数的最优化潮流模型。期望成本中包括系统正常运行时的煤耗成本和故障发生后所需付出的紧急控制措施的代价。模型中计入了预想事故的发生概率,将多个预想事故分为两个集合。一个集合的预想事故作为强制约束进行最优潮流计算,得出正常运行时的成本;另一个集合中的预想事故采用基于动态安全域的最优紧急控制模型,求取最优紧急控制措施代价。然后将这两部分成本按照其发生概率计入目标函数。10机39节点算例表明,该模型所得结果较传统的考虑多个暂态稳定约束的最优化潮流模型总成本减少了12%。

考虑联络线暂态稳定性约束的最优潮流计算

提出了一种考虑联络线暂态稳定性约束的最优潮流计算方法,利用等微增率准则及其近似线性的特性,通过寻找发电机有功出力变化量与联络线输送有功变化量之间的关系快速确定联络线输送功率的极限,并用此极限值作为最优潮流中的不等式约束。该方法较好地解决了考虑暂态稳定约束后计算负担过重的问题。在一个简化的系统上对文中提出的方法进行了验证,证明了其有效性。

基于SIP算法的暂态稳定约束最优潮流计算

提出一种基于约束转换方法的建立暂态稳定约束最优潮流(OTS)的算法.运用函数转换技术等价变换OTS为半无限优化(SIP)问题,转换后的SIP问题与常规的最优潮流(OPF)具有相同的维数;基于有效集策略设计了转换后SIP问题的迭代法,该方法减少了子问题中不等式约束的个数.电力系统的2个数值仿真例子验证了所提出算法的有效性.

带可变事故切除时间的暂态稳定约束最优潮流计算

在暂态稳定约束最优潮流(OTS)研究的基础上,提出了电力系统事故切除时间为变量的暂态稳定约束最优潮流(OPF-TSCC)模型.根据约束转换方法,建立了OPF-TSCC对应的一类广义半无限优化(GSIP);基于GSIP现有理论和算法,提出了求解GSIP的一类新算法.电力系统数值仿真结果验证了所提出的模型和算法的有效性.新模型还可用于求解系统故障的临界切除时间(CCT).

基于灵敏度分析和时域仿真的暂态稳定预防控制优化方法

根据临界切除时间灵敏度将暂态稳定约束条件线性化,简化了考虑暂态稳定约束的最优潮流(TSCOPF)问题的求解过程,为暂态稳定预防控制优化问题提供了一种新的解决方案。针对大系统临界切除时间灵敏度计算费时的实际问题,采用线路有功功率灵敏度筛选待调发电机的方法和并行计算技术以提高计算效率。WSCC 9节点系统标准算例和SGCC 9 177节点电网算例的仿真结果表明,所提方法具备良好的优化效果和工程实用性。

设备月度检修计划给定下的电网运行方式优化方法

为了提升设备计划下电网运行方式的合理性,给出了输变电设备月度检修计划给定下电网运行方式优化方法。将主问题分解为计及电力电量平衡的发电、负荷分配和提高计划方式合理性的有功潮流调整两个子问题。在发电和负荷分配问题中计及了历史同期负荷变化规律、系统旋转备用、网损等因素;在提高方式合理性的调整中,基于综合灵敏度指标迭代调整,分阶段考虑了基态潮流收敛性、N-1开断下的静态安全性、N-1故障下的暂态功角稳定性约束。通过对综合问题进行分解和分步实施,得到输变电设备检修计划下满足工程合理性的电网运行方式,并降低了求解难度。基于实际电网的算例验证了所提方法的有效性。

电力系统动态仿真中参数不确定性影响的评估

电力系统仿真模型中存在不确定参数,动态仿真结果的可信度因此受到影响。基于暂态稳定约束最优潮流,提出一种评估参数不确定性情况下动态仿真结果可信度的方法。通过构造一组非线性优化问题,确定参考系统中待评估变量动态性能的边界轨迹,以此作为评估参数不确定性情况下动态仿真结果可信度的依据。运用连续线性规划方法求解这组优化问题,所提出的评估方法的有效性在IEEE 9节点系统和IEEE 39节点系统上得到了验证。

基于枚举法的地区电网接纳风电能力评估

为准确评估地区电网的最大接纳风电容量,提出一种基于电网调峰能力约束、静态安全约束和暂态稳定约束的风电接纳评估体系。首先利用随机生产模拟技术评估风电并网后对系统备用容量的需求,进而修正传统调峰能力约束下接纳风电容量的评估;然后利用DIg SILENT平台的枚举法对各接入点可能出现的接入容量组合进行潮流计算,实现了全局搜索寻优。通过设置常见的大扰动工况进行机电暂态仿真验证,最终得到满足暂态稳定约束,即整个地区电网的最大接纳风电容量。

基于商业电力系统分析软件的智能计算平台设计及应用

设计并建立一个基于商业电力系统分析软件的智能计算平台,分别介绍软件设计、算法和应用3个方面的相关情况。在计算平台的软件设计方面,采用可扩展性、模块化及可复用的设计思想,特别是进化算法软件采用了plug-in算法和算子分离的设计思想,增加算法软件模块的灵活性和可扩展性。在算法研究方面,简要回顾暂态稳定约束优化问题(SOPF)的模型及求解SOPF问题遇到的挑战,描述一类特殊的SOPF问题--基于最小控制代价模型的低频减载(UFLS)参数优化问题,并提出应用进化计算方法求解UFLS优化问题的算法步骤.在应用研究中,采用智能计算平台中的DE算法解决一个实际系统的UFLS优化问题,初步展示利用智能计算平台开展科研工作的潜力.