基于叠加原理的综合能源系统动态潮流追踪及碳熵分析

用户侧碳排放指标的精确计算是引导用户低碳用能的关键。目前,综合能源系统的碳轨迹追踪方法仅停留在稳态,无法精准计算负荷变化大且动态过程长的气、热系统的碳排放指标。为此,基于叠加原理对动态气、热系统进行了潮流追踪与碳熵分析。首先,建立了基于气、热系统叠加特性的动态潮流模型,计及气网管存与热网传热时延,对系统进行动态潮流追踪,明确了系统内的源-荷潮流关系。然后,基于碳熵理论提出了气、热系统的动态碳熵分析方法,进一步明确了源-荷碳排放关系,形成了用户侧精细化碳指标。最后,以中国吉林省某地区综合能源系统为例进行动态潮流分析和碳熵分析,验证了模型的有效性,并与稳态碳轨迹追踪方法对比,验证了动态碳轨迹追踪的必要性。

多源配电网主动孤岛恢复策略与动态组网潮流分析方法

多源配电网主动孤岛运行是极端条件下大范围电网故障时保障关键负荷供电、提升配电系统安全和可靠性的重要措施。为此,根据不同类型分布式电源及重要负荷的分布,以最小路径权值和最大重要负荷恢复量为目标,建立大停电初期的配电网孤岛黑启动方案的最优化模型,以保证关键负荷在尽可能短的时间内恢复。充分发挥BFGS信赖域算法收敛速度快、计算精度高的优点,提出多源配网主动孤岛黑启动组网过程动态潮流分析方法,利用动态潮流的频率与节点电压结果判断黑启动方案的可行性,实现多源配电网黑启动序列的有效性评估及方案优化。以改进的IEEE 33节点配电系统作为仿真算例,结果可以验证所提方法的有效性和创新性。

基于动态潮流方程的连续潮流模型与方法

连续潮流法(continuation power flow,CPF)是静态电压稳定分析的一个基本工具。针对常规连续潮流法在处理不平衡功率上的不足,建立基于动态潮流方程的连续潮流模型,称之为动态连续潮流模型(dynamic continuation power flow,DCPF)。作为一种系统化的方法,DCPF合理地分配了系统不平衡功率,解决了常规连续潮流计算结果依赖于平衡节点选择的问题,提高了电压稳定评估的精度。IEEE-39节点和实际省级电网的算例结果表明:动态连续潮流模型计算结果不依赖于平衡节点的选择,计算速度可满足在线运行的需要。

调度员培训仿真系统中动态潮流的改进及完善

动态潮流技术在调度员培训仿真系统中有重要的地位。文中结合现场要求对并网时加速功率及联络线潮流的模拟、频率计算与潮流计算的交替计算顺序、发电机的无功越上限处理、负荷的电压特性等问题加以分析，并提出了解决方法。实践表明，这些问题的解决大大提高了动态潮流的准确性和鲁棒性，使之更为实用。

基于动态潮流的电网连锁故障模型及关键线路识别

研究电力系统连锁故障机理有助于电网安全分析与控制,为此提出考虑发电机调速及负荷电压、频率特性的动态潮流连锁故障模式搜索方法。根据故障状态下雅克比矩阵对角元素值的变化,推导出系统电压稳定评估指标和系统处于电压崩溃临界点时的电压临界值。随着负载率的增大,系统电压稳定指标会逐渐下降,但临界值始终维持在0.5左右。将所提评估指标应用于电网关键线路辨识,对IEEE 39节点系统的仿真表明:所提线路关键性指标比传输功率和权重介数指标更为全面,PSASP时域仿真结果验证了所提方法的有效性。

含风电场电力系统动态优化潮流的混合蛙跳算法

根据无功补偿就近的原则,风电场尽量不从系统吸收无功,风电场所需无功主要由风电场无功补偿装置提供。考虑发电机的阀点效应和异步风力发电机组无功补偿装置投切的离散性,含风电场的电力系统动态优化潮流属于复杂的多约束混合整数非凸非线性规划问题。计及各个时间断面的耦合性,将所有时段统一进行优化,以整个时段所有常规机组费用最小为目标函数,建立了含风电场电力系统动态优化潮流的数学模型。提出将混合蛙跳(SFL)算法应用到统一考虑所有时段的动态优化潮流计算中,给出了具体实现方法。在改进的IEEE30节点系统中分别采用SFL算法和粒子群优化算法进行了仿真计算,结果表明所提出的方法是有效的。

基于异步迭代的多区域互联系统动态潮流分解协调计算

在全局电网分解协调计算中,为增加各子系统计算的独立性,并减小协调计算对通信系统的要求,提出了一种新的基于异步迭代的互联系统分解协调动态潮流计算方法,这种方法允许每个参与分布式计算的子系统自由选择本系统内的Vθ节点,采用内、外两层迭代的方式求解整个互联系统的动态潮流。以各子系统单独潮流计算作为内层迭代,再利用边界条件构造关于边界节点状态量的不动点迭代格式,通过不断修改各子系统相应外边界节点的等值注入作为外层迭代来统一全网潮流解。所提出的算法经IEEE 9节点试验系统验证,可获得全网动态潮流解。

基于有功无功联合调整的动态潮流

提出了一种新型潮流算法,可同时考虑无功功率的区域平衡以及系统负荷变化所产生的净加速功率,并通过有功和无功的联合调整以获得更合理的潮流结果。计算过程取消了常规潮流算法定义的节点类型,使所有节点均参加有功和无功迭代,避免了人为确定节点类型对潮流分布的不良影响。最后通过IEEE30节点系统将所提算法与常规潮流算法、动态潮流算法进行了比较,结果表明所提算法能够改善系统的有功和无功功率分布。

基于联络线动态潮流的动态等值方法

本文提出了一种时域内基于联络线动态潮流等值方法。

基于BPA动态潮流的多直流馈入电网多重故障集构建

研究多馈入直流电网多重故障集的机理有助于电网安全分析与控制,为此提出考虑发电机调速及负荷电压特性的基于BPA动态潮流连锁故障模式搜索法。基于多馈入有效短路比(multi-infeed effective short circuit ratio,MIESCR)来衡量直流之间的相互作用,进而来选择多重故障集的第一层故障。在第一层故障的基础上断开一条输电线路进行动态潮流计算,提出基于平均传输距离、线路功率比和节点电压变化比的加权综合脆弱度指标,用于电网重要交流线路的识别,之后把重要的交流线路作为多重故障集的第二层故障。最后考虑输电线路和发电机保护、直流换相失败甚至闭锁的后续故障,进行连锁故障大停电故障集的构建。对上海电网的仿真表明,所提重要线路的识别方法更为全面;连锁故障大停电多重故障集的构建方法具有的实用性。

动态优化潮流

本文将电力系统动态优化调度中的动态瓶颈约束引入传统的优化潮流算法，建立了动态优化潮流的数学模型，编制了能跟踪负荷急剧变化的动态优化潮流程序。对算例系统的计算表明，本文所提方法能在实际系统的爬峰降谷期间，统筹考虑可靠性、经济性、安全性以及电能质量等问题，具有较快的计算速度并可较好地处理非单调上升（下降）段落。

信息物理融合的主动配电网动态潮流研究

主动配电网的运行因分布式电源的接入一直存在不确定性增强、运行场景多变的问题。为更为准确深刻地揭示主动配电网的内在特性,提出信息物理融合环境下的主动配电网动态潮流计算实现机理;考虑风电与储能的接入后的运行场景持续变化,以寻求分布式电源有效出力的可信容量为目的,提出一种以连续分配不平衡功率由储能分担为核心的配电网动态潮流计算方法。算例结果表明:提出的基于信息物理融合的动态潮流方法相较概率潮流等方法能够更好地揭示配电网在强不确定性及扰动频繁条件下的运行特征。

基于动态潮流的非线性规划法求解电压稳定裕度

电力系统电压稳定裕度是评估电力系统安全稳定性的重要指标。鉴于常规非线性规划法求解电压稳定裕度时,未计及负荷增长过程中各发电机组有功出力的增长方式,计算结果过于理想。结合动态潮流思想,提出一种考虑发电机有功出力增长方式约束的动态非线性规划法模型。在模型中,以结合实际选定的发电机有功出力增长方式来分担系统全部有功不平衡功率,使得利用动态非线性规划法求得的电力系统负荷裕度结果更加贴近实际,不受平衡点选择的影响。IEEE-30节点测试系统和辽宁电网实际系统的算例结果表明,利用动态非线性规划法计算的电力系统电压稳定裕度结果较常规非线性规划法更具合理性和实用性。

基于动态潮流的网损微增率算法

以动态潮流为基础提出了一种基于动态潮流的网损微增率算法。该方法引入不平衡功率分量以充分计及实际系统中发电机的功率调节特性。通过对系统雅可比矩阵转置求逆,能够准确求取所有节点的网损微增率,避免了转置雅可比矩阵法中因平衡节点无有功约束方程导致其网损微增率难以直接求取的问题。算例分析结果验证了本文方法的有效性,在有功经济调度计算中具有较好的数值稳定性和优化效果。

短时间步长动态潮流算法的研究

为了解决以往动态潮流中存在的当系统出现大的功率缺额时,潮流无法解算的问题,采用先解系统频率变化,然后计算潮流分布的方法。提出了一种短时间步长(10s)的动态潮流方法,这种方法的特点是在表征系统功率一频率变化的运动方程中,既考虑转子加速的影响,又考虑发电机和负荷静特性的影响,并根据转子转动惯量与节点的静特性系数分担不平衡功率。计算结果表明,本文方法的有效性和收敛性。

动态最优潮流的预测/校正解耦内点法

从动态最优潮流中动静态变量的弱耦合关系出发,深入分析了原对偶内点法的解耦思想及其产生的根本原因,然后将该解耦策略推广应用于预测/校正环节的线性方程求解,提出动态最优潮流的预测/校正解耦内点法。该算法利用预测/校正原对偶内点法的优势,提高了动态最优潮流的迭代计算效率。同时,针对线性修正方程组常数项的特点,进一步提出了一种分组解耦同步迭代策略,使动态变量和各时段静态变量在预测/校正环节中实现同步解耦计算,从而进一步提高了动态最优潮流的解耦计算效率。通过典型算例的仿真分析与对比,验证了该算法的有效性。

含优先利用风电能量枢纽主动配电网三相不平衡随机模糊动态潮流方法

提出了一种含优先利用风电能量枢纽的主动配电网三相不平衡随机模糊动态潮流方法。以随机模糊变量描述日风电出力,通过日冷/热电负荷比较,提出能量枢纽优先利用风电的冷/热电改进耦合模式及其与主动配电网交换功率模型,计及接入配电网风电穿透水平和能量枢纽交换功率获得主动配电网与输电网源、荷及孤岛交互状态,从而建立含优先利用风电能量枢纽的三相不平衡主动配电网随机模糊动态潮流模型,并结合随机模糊模拟、前推回代及三相不平衡解耦对模型求解。改进IEEE 33节点系统算例仿真结果表明,该文提出的方法可有效提升能量枢纽风电利用率,兼具随机模糊性和波动性的日前计划潮流结果信息更加全面客观。

Taylor级数法动态潮流计算

提出采用Ｔａｙｌｏｒ级数展开技术求解电力系统动态潮流的方法，以曲线拟合方式获取节点注入功率的时间函数，论证并推导了节点电压各阶导数的递推算式。分析和计算结果表明，本方法能直接得到节点电压的时间函数，计算速度快。

基于变分模型的动态最优潮流新算法

为解决传统动态最优潮流(DOPF)算法中计算速度和计算精度之间的矛盾,建立了电力系统DOPF的变分模型,推导了该变分模型的最优性条件。在此基础上提出了一种基于Radau配置法的DOPF求解新算法。该算法具有计算量小、计算精度高等特点。对某实际系统的分析结果表明算法能够满足在线运行的需求。

基于源网荷统一链式电路的交流电气化铁路动态潮流计算

为了实现交流电气化铁路列车供电系统仿真一体化,并考虑公共连接点处多负荷的相互影响,将列车供电系统分为电源层、电网层和负荷层。通过建立输电线、馈线和牵引网的链式电路模型及各接口之间的转换关系模型,构建列车供电系统源网荷统一链式电路通用模型。基于该模型进行列车供电系统动态潮流计算,分别建立采用电流源和功率源迭代模型求解的基本型模型。为了降低计算机仿真耗时,在基本型模型的基础上,提出相应的改进型模型及求解方法。以某电气化铁路线路为例,分别对不同求解方法的计算精度、迭代收敛次数、计算机仿真耗时和模型应用场景等进行仿真分析。结果表明基本型和改进型计算精度一致,但改进型仿真耗时更少;进行源网荷潮流计算具有必要性,尤其电网薄弱地区,同时表明功率源迭代模型较电流源迭代模型应用场景更广。