考虑新能源不确定出力的有功无功协调降损控制策略研究

在高比例新能源接入电力系统的背景下,电网安全、经济的运行面临着巨大挑战。该文考虑风光出力的不确定性,建立有功无功协调优化的多目标优化模型。运用拉丁超立方抽样(latin hypercube sampling,LHS)场景生成法和Kantorovich距离的场景缩减技术,得到典型日的风电和光伏出力;建立以系统运行有功网损和电压偏移最小的多目标综合优化调度模型,采用传统的鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)与粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)相结合的鲸鱼群(WOA-PSO)算法求解该模型,得到Pareto解的分布;根据优化结果制定无功补偿装置的投切功率以及储能系统充放电策略,达到提升系统电压稳定性与平缓新能源出力波动的效果,减少功率在线路上的损耗,实现电网的安全、节能运行;在改进IEEE30节点系统上进行实验分析,验证所提模型与求解算法的有效性与合理性。

基于分布式深度强化学习的微网群有功无功协调优化调度

针对微网群的分布式有功无功协调优化调度问题,提出一种分布式多智能体深度强化学习方法,可训练智能体在与环境交互的过程中学习到最优调度策略,并克服传统优化方法对模型的依赖。相较于已有基于“集中训练”框架的多智能体深度强化学习方法,该方法无须收集全局信息,能够更好地保障各子微网信息的隐私,减轻通信压力,并且在训练和执行阶段均表现出对通信故障的鲁棒性。此外,考虑到微网群存在拓扑变化而强化学习模型泛化能力差,提出一种迁移强化学习方法,利用已有智能体知识为每种拓扑高效训练一组智能体。最后,通过改进的IEEE 33节点系统算例,验证了所提方法在解决微网群分布式有功无功协调优化调度问题上的有效性。

考虑新能源接入的配电网两阶段有功无功协调降损方法

随着新能源的大规模并网,因其具有的波动性和不确定性,给配电网的降损工作带来新挑战。提出基于二阶锥规划的配电网日前日内两阶段有功无功协调降损方法。利用二阶锥规划对潮流模型进行松弛,并对非线性离散设备进行线性化,使该问题成为一个非凸的混合整数规划问题;考虑配电网有功无功的强耦合性,在日前阶段通过有功无功协调配合降低配电网的网损,并利用日前阶段慢响应设备的优化结果以及日内短时间尺度的新能源出力预测,对配电网系统进行日内阶段的滚动无功降损优化,保证系统安全运行的同时也满足了经济性需求;通过在改进的IEEE 33节点系统上进行仿真计算,验证所提方法的可行性。

双馈风电场损耗最小化的有功无功协调优化控制

基于最优潮流模型,提出一种适用于双馈风电场的有功无功协调控制策略。该策略能够在分配机组的有功和无功功率的同时降低双馈风电场的网络损耗、发电机损耗和变流器损耗,也可以根据调度中心的调度需求实现双馈风电场的降载运行。通过优化双馈风力发电机的定子侧和网侧变流器的无功分配来降低双馈风机内部的发电机铜耗和变流器损耗。在此基础上,将双馈风电场构建成基于线性潮流方程的最优潮流模型,从而同时降低网络损耗和双馈风机的内部损耗。该文提出的控制策略能够在实现风电场降载运行的同时降低双馈风电场内部损耗,从而降低变流器等设备的累积疲劳效应。仿真结果表明,所提出的优化控制策略在实现跟踪有功功率、分配无功功率的前提下,能够降低双馈风电场的内部损耗。

基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度有功无功协调调度

随着大量可再生能源的接入,主动配电网在如何应对分布式电源出力不确定性以及负荷波动方面面临极大挑战,同时也对运行过程的经济性和安全性提出了更高要求。为解决上述问题,提出基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度有功无功协调调度方法。基于模型预测控制实现主动配电网日前调度,日内滚动调度以及实时反馈校正,减少可再生能源间歇性以及负荷预测误差对配电网运行的影响。同时考虑配电网有功无功耦合特性,通过有功无功协调优化来降低网络损耗,减少无功设备频繁动作所产生的操作成本,在保证主动配电网安全运行的同时进一步实现运行效益最大化。通过仿真分析计算,证明了所提方法的可行性和有效性。

计及配网有功无功协调运行优化的SST规划方法

固态变压器(solid state transformer,SST)作为一种利用电力电子器件实现能量管理和功率控制的新型变电装置,其应用将极大地提高配电系统的柔性调控能力,从而解决由于分布式电源接入给配网带来的诸多问题.针对SST在配网中的选址定容问题,考虑SST协调配电网有功无功资源的运行优化,提出了一种计及配电网提前运行优化结果的SST统筹规划方法.首先,基于SST的稳态数学模型,研究了SST在双交流/交直流系统连接下,计及负荷与分布式电源的参数时序控制方法.其次,建立了融合配电网有功无功时序运行优化的SST双层规划模型,上层考虑SST的投资成本、环境效益和配电网年运行成本,对SST的安装位置和容量进行了规划;下层以配电网日运行成本最低为目标,进行时序多场景下SST协调配网中有功无功资源的日运行优化,并提出改进的主从式差分入侵杂草混合算法进行双层规划模型迭代求解.最后,采用改进的33节点配电系统进行仿真验证,结果表明:相较于考虑SST协调配电网单方面有功/无功运行的规划方法,所提方法的配网年综合成本分别减少91.1 k$和21.8 k$;相较规划前和单层规划方法,所提方法的配网年运行成本分别降低10.6 k$和92.7 k$,电压偏差分别减少25%和18%.所以,计及配网有功无功运行优化的SST双层规划方法,可以充分考虑协调主动配电网有功无功资源运行对SST配置规划的影响,提高系统运行的经济性和规划方案的可行性.

电力系统配网有功无功协调自动优化系统设计

为解决电力系统配网发电调度不合理与运行安全问题,为此提出电力系统配网有功无功协调自动优化系统。构建优化数学模型及其约束条件。实验结果表明,该系统协调了优化方向上的成本与网损矛盾,实现综合效益最大化,根据充放电功率与电荷状态、有载调压变压器与补偿电容器组的档位自动调整情况,说明该系统具有安全稳定的运行性能。

基于改进粒子群算法的主动配电网有功无功协调优化研究

随着间歇性分布式电源接入配电网的比例日益增高,配电网局部电压越限、网损增加的情况时有发生,降低了配电网对分布式能源的利用率,制约了配电网的经济运行水平。提出将有功调节措施(储能)考虑到无功动态优化模型中,旨在制定合理的储能充放电策略以平滑风光出力波动,减少无功补偿装置的动作次数,并在此基础之上,以节点电压偏移和网损为最小目标,制定无功补偿设备的投切策略,最终实现改进粒子群无功优化算法,对改进的IEEE33节点算例进行仿真计算,计算结果表明,所提方法和模型可以达到降低网络损耗、提升电网电压稳定性的目的。

基于有功无功协调优化的光伏电站接入电网影响分析

为缓解全球变暖的严峻形势,清洁能源逐渐成为了能源发展的主要方向,其中光伏能源因其具有取能方便、稳定等特点,逐渐应用至包括电网在内的各行各业中。虽然光伏发电具有巨大的社会及经济效益,但其也给电网带来了一定的挑战。光伏发电具有一定的波动性及不确定性,当其并入电网后,会对电网的安全稳定运行造成一定的影响。因此,对光伏电站接入电网后的影响进行分析具有重要意义。

基于锥优化的配电网多时段有功无功协调优化研究

为解决不可控分布式电源的高渗透率接入而带来的配电网运行的安全性和经济性降低的问题,提出了配电网的有功无功协调优化方法,并构建了配电网的有功无功协调锥优化模型,在IEEE33节点测试系统上进行测试,结果验证了所提方法的有效性。

基于安全强化学习的主动配电网有功-无功协调优化调度

提出一种基于离线策略的安全强化学习方法,通过离线训练大量配电网历史运行数据,摆脱了传统优化方法对完备且准确模型的依赖。首先,结合配电网络参数信息,建立了基于约束马尔可夫决策过程的有功无功优化模型;其次,基于原始对偶优化法设计了新型安全强化学习方法,该方法在最大化未来折扣奖励的同时最小化成本函数;最后,在配电系统上进行仿真。仿真结果表明:所提方法能够根据配电网实时观测信息,在线生成满足复杂约束条件且具有经济效益的调度策略。

计及分时电价的电缆配电网多时段二阶段有功与无功协调快速鲁棒优化调度方法

同时计及分时电价、经逆变器接入配电网的分布式电源有功与无功调节能力、调节设备动作代价及电缆对地分布电容电流,以购电与调节设备动作总费用最小为目标函数,考虑运行约束,基于支路潮流方程构建电缆配电网有功、无功多时段二阶段混合整数二阶锥鲁棒优化模型,并提出一种基于割平面的主、次问题交替迭代求解方法。不同于现有列与约束生成算法,利用所提方法求解主问题时无需增加新的变量与约束条件,利用所提方法求解次问题时只需针对每个时段进行求解,极大降低了求解复杂度与所需计算机内存。4节点、IEEE 33节点与P&G 69节点配电网算例仿真结果验证了所提方法的性能。

基于数据驱动的主动配电网分布鲁棒有功无功协调优化

为充分发挥分布式电源与可控设备有功无功出力在配电网优化中的作用,减少分布式电源随机出力与负荷波动对系统的影响,首先,从有功无功协调优化角度出发,以有载调压变压器、光伏机组、储能系统、微型燃气轮机及无功补偿设备为控制手段,建立以网损最小为优化目标的主动配电网有功无功协调优化模型;然后,在协调优化模型的基础上,采用场景分析法处理光伏出力及负荷预测的不确定性,并以l-2范数约束构建场景概率分布的不确定集,建立了基于数据驱动的主动配电网分布鲁棒有功无功协调优化模型,采用列与约束生成算法进行求解.经IEEE33节点系统验证,结果证明了协调优化策略能有效地降低网损与分布鲁棒优化策略能有效应对系统中的不确定性.

考虑有功协调优化的配电网动态电压控制

配电网电压动态变化特征日益凸显,对配电网动态优化控制提出了新的要求。除此之外,配电网有功与无功的耦合特性也使得仅基于无功/电压的控制方法效果降低。因此,提出了一种考虑有功/无功快速协调优化的配电网动态电压控制方法,实现在秒级时间尺度内关键节点的电压恢复。首先建立配电网有功/无功控制设备动态模型,并基于模型预测控制理论建立了动态电压控制系统预测模型。设计了面向配电网电压协调控制的多目标自适应优化策略,基于配电网同步相量测量单元动态测量数据实现有功/无功控制设备出力的动态协调。仿真结果表明,该方法能够实现配电网电压波动的秒级抑制,并将目标节点电压快速无差地恢复至扰动前水平。

永磁直驱风电机组低电压穿越时的有功和无功协调控制

为提高基于全功率变流器并网的永磁直驱风电机组低电压穿越能力,在深入研究该风电机组运行特性和控制策略的基础上,分析了电网电压跌落过程中引起全功率变流器直流侧电压波动的原因,提出了一种采用机侧变流器控制直流电压稳定,网侧变流器实现最大功率跟踪和有功无功协调的新型控制策略。在低电压穿越过程中,该控制策略根据变流器直流侧电压的变化,通过机侧变流器调节风力发电机的电磁功率,使电网故障期间风电机组的功率波动由发电机转子承担,消除全功率变流器两端的功率不平衡,稳定直流侧电压。并根据电网电压幅值,通过网侧变流器实现对风电机组输出有功和无功的协调控制,抑制电网电压扰动。仿真结果表明本文所提控制策略在电网电压扰动时能有效抑制直流侧电压波动,使永磁直驱风电机组的低电压穿越能力得到显著提高,并能有效实现对电网电压的支持。

基于场景分析的有源配电系统有功无功协调鲁棒优化策略

考虑有源配电系统在运行经济性和安全性方面的要求,以及功率不确定性对系统运行的影响,提出基于场景分析的有源配电系统有功无功协调鲁棒优化策略。首先考虑系统中可调资源的有功无功功率极限,建立有源配电系统确定性有功无功协调优化模型,在此基础上,考虑功率预测误差对有源配电系统决策的影响,建立考虑不确定性的协调优化模型,采用场景分析方法生成典型场景集,从中寻找可能出现的最恶劣场景,并求得其对应的有功无功协调鲁棒优化调控策略。通过IEEE 14节点配电系统算例结果验证所提方法在应对功率波动不确定性方面的鲁棒性,以及有功无功协调优化在提升系统安全性方面的优势。

基于混合整数二阶锥规划的主动配电网有功–无功协调多时段优化运行

通过日前多时段优化,可以为主动配电网中的分布式电源、无功补偿装置和储能装置安排合理高效的生产计划,以达到调节电压水平、提高能源资源利用率、节能降损的目的。首先建立基于三相Distflow潮流的辐射状配电网有功–无功协调动态优化模型。该模型考虑分布式电源出力、储能装置充放电功率、电容器阻投切等连续和离散决策变量,是一个典型的混合整数非凸非线性规划。该类模型缺乏严格高效的求解方法。为此,采用二阶锥松弛技术将其中的三相潮流方程进行凸化松弛,使得优化问题转化为可有效求解的混合整数二阶锥规划模型。最后,采用扩展的IEEE 33节点三相测试系统仿真计算,利用MOSEK等算法包求得电网中各设备动作时刻和投运容量,验证了所提方法寻优稳定、松弛精确、计算高效等特性。

基于有功—无功协调优化的主动配电网过电压预防控制方法

分布式发电接入配电网,可能引起过电压从而限制其并网能力。针对配电网的运行特点,文中提出了采用三相配电网模型的过电压预防控制方法。首先,采用电压对节点注入功率的三相灵敏度,分析了配电网中利用有功—无功协调控制电压的必要性;然后,基于三相模型,提出了综合调度分布式发电(DG)和无功补偿设备的优化模型。最后,采用IEEE 123节点三相标准测试系统的数值仿真表明,文中方法可以满足不对称主动配电网的运行要求,有效提高配电网消纳DG出力的能力。

光伏并网系统参与电压调节的有功和无功协调控制策略研究

针对配电网线路阻抗大、分布式光伏并网系统无功调压能力有限,导致光伏电源在有功出力较大时并网点(PCC)电压越上限问题,在深入分析光伏系统PCC电压特性基础上,提出一种光伏逆变器有功和无功协调控制策略。在该控制策略下,光伏系统实时跟踪监测PCC电压变化,PCC电压不越限时,逆变器按最大功率点跟踪(MPPT)输出;PCC电压越上限时,优先利用逆变器剩余容量进行无功调压,若剩余容量不足,调节逆变器有功输出,并动态计算有功、无功最佳输出值,保证将PCC电压调节至满足要求的前提下,实现逆变器有功输出最大化、无功输出最佳化。算例结果验证了控制策略的有效性。

计及有功–无功功率协调控制的2层微电网优化调度模型

为协调微电网内不同种类的微源、缓解风电和光电的波动性给微电网调度所带来的干扰,提出了1种计及有功–无功协调控制的2层微电网优化调度模型。该模型的第1层为日前调度计划模型,求解以发电费用最小为目标的混合整数非线性规划模型,获得系统运行的参考值;第2层为实时调度控制模型,基于线性规划的交叉迭代方法求解,实现有功–无功功率的协调控制,保证微电网功率平衡。通过算例验证所提模型及方法,结果表明:实时调度控制能有效降低日前调度计划无法精确考虑的不确定因素的干扰,适用于微源出力和负荷大幅波动的情况,且系统电压不会剧烈变化。