计及不确定性的随机暂态稳定约束最优潮流

为应对电力系统中不确定性对系统安全稳定造成的显著影响,提出一种计及不确定性的随机暂态稳定约束最优潮流方法。首先,采用威布尔和正态分布分别描述风电和负荷两种不确定性变量。其次,设置相应的置信水平,基于机会约束理论建立相应的概率约束,以期望值形式表达目标函数,从而建立计及不确定性的随机暂态稳定约束最优潮流模型。然后,通过半不变量法和Gram-Charlier级数求取电力系统输出变量的累积分布函数,并利用改进量子粒子群算法进行求解。最后,算例分析验证了所提方法的优越性和有效性。

基于PCE的系统参数化暂态稳定约束最优潮流

为更好地应对电力系统中存在的不确定参数给暂态稳定性带来的影响,提出了一种基于多项式混沌展开(polynomial chaos expansion,PCE)和随机伽辽金法(stochastic Galerkin method,SGM)的参数化暂态稳定约束最优潮流(parameterized transient stability constrained optimal power flow,PTSCOPF)问题的求解方案。针对电力系统不确定参数建立PTSCOPF模型;基于PCE和SGM近似拟合参数化暂态稳定轨迹,将原始的微分代数方程组(differential algebraic equations,DAE)形式的PTSCOPF模型转化为代数方程组形式的参数化非线性规划(non-linear programming,NLP)问题;采用原始-对偶内点法求解该NLP问题。利用改进的新英格兰10机39节点系统算例进行了各项测试,仿真结果表明,所提方法能够实现系统在预想故障下保持暂态稳定的优化效果。

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。

基于配点法的参数化暂态稳定性约束的电力最优潮流分析

为实现针对暂态稳定约束最优潮流的精确描述,提出一套参数化TSCOPF模型。通过该模型来判定电力系统中可变参数与TSCOPF解之间的定量关系。借助可变参数的多项式表达式来逼近参数化TSCOPF的最优解。在此基础上,只需在参数化TSCOPF中代入电力系统的可变参数即可取得符合暂态稳定性的最优控制方案。

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。

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。

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。

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。

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。

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%。

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。

电力系统负荷恢复控制协调优化策略

就黑启动最后阶段的负荷恢复问题,以全局恢复量最大为目标,计及负荷投载后系统暂态约束,构建了一种新的最优负荷恢复模型。通常依据发电侧调节能力增加一定的出力进行优化分配,缺乏对系统物理特性和运行工况的考虑,所增加量不一定是实际可恢复的最大量。提出在负荷侧求取最大可恢复量,同时将原动机响应特性用于算法初始化,提高寻优效率。所提方法对所有待恢复负荷进行编码,全局搜索,动态校验,能够协调系统暂态约束、可恢复负荷量与位置以及寻优速度三方面的要求,较好地解决了负荷恢复这一'技术—空间—时间'的多维问题。以IEEE-30节点测试系统为算例模型,验证了该方法的有效性。

北京电网分布式电源可接纳容量分析

在分布式发电研究当中关于分布式电源的准入容量的研究是最重要的研究方向之一。研究中根据北京电网的实际情况,综合考虑电网的静态约束、暂态约束及电力平衡约束,采用试探法分别对风力发电、光伏发电和冷热电三联供三种形式的分布式电源的独立准入容量进行了仿真计算分析,找出了限制不同形式的分布式电源接入容量的主要因素;结合分布式电源资源约束以及国外运行成熟的多元分布式电源典型配比,对多元分布式电源的综合准入容量进行了仿真计算分析;研究结果可供确定三类典型分布式电源的未来可能发展规模参考。

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。