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。

基于故障风险指标排序的安全约束最优潮流

安全约束最优潮流(SCOPF)是一种常用的电力系统运行调度方法,但由于需要考虑大量的预想事故,问题的求解十分困难。如何加快SCOPF的求解速度是现阶段研究的热点问题。在传统的基于故障严重度排序的安全约束最优潮流基础上进行改进,采用改进过载风险指标代替传统的严重度指标,并考虑电力网络实时的天气状况,提出了一种新型的基于故障过载风险指标排序的安全约束最优潮流算法。算例分析表明,该算法所采用的故障集更小,具有迭代速度快、安全性高和经济性好的特点,可为调度员的运行决策提供重要参考。

计及输电元件热惯性效应的安全约束最优潮流

在计及校正的安全约束最优潮流模型中,通常假设校正控制在设定时间内完成,由于未直接体现允许校正控制时间的热惯性本质,难以保证设定时间的有效性,可能导致校正控制失败而引发连锁故障。对此,该文结合输电元件热平衡方程建立故障后(保护正确动作切除故障后)输电元件载流突变引发热惯性过程的数学描述,并在此基础上引入故障后输电元件在设定时间内的温升约束,构建计及输电元件热惯性效应的安全约束最优潮流模型。结合动态热定值技术,该模型能够在实现正常运行点与校正控制措施联动决策的同时保证校正控制时间设定值的有效性,对避免连锁故障,保障电网安全运行具有重要意义,最后通过算例分析验证了所提出模型的有效性。

基于稳定约束最优潮流方法的“三华”特高压互联电网交直流相互影响分析

为了研究交直流相互作用对三华特高压互联电网安全稳定的影响,给出了一种基于稳定约束最优潮流方法的实用算法。根据实际电网运行经验,结合潮流转移方向、故障元件位置等相关因素,进一步改进算法流程,减少计算量和提高计算效率。应用相应断面潮流暂稳极限计算、切机切载分析、直流紧急功率提升分析的稳定约束最优潮流改进算法对2012年三华特高压互联电网进行了交直流影响计算分析,得到了2012年三华电网的交直流相互影响特性。仿真结果表明,基于稳定约束最优潮流的算法是有效和实用的,交直流相互影响对三华特高压互联电网的稳定特性具有非常重要的作用。

安全约束最优潮流的实用模型及故障态约束缩减方法

针对大型电力系统安全约束最优潮流(SCOPF)问题具有的计算规模庞大、求解困难的特点,提出了基于潮流转移关系的SCOPF实用模型及故障态约束缩减方法。首先通过预想故障分析建立故障前后的有功潮流转移关系,将故障态支路有功潮流描述为基态支路有功潮流的函数,从而将故障态支路有功潮流约束描述为基态支路有功潮流的线性不等式约束;然后通过对并联线路或并列主变压器进行分组,利用组内支路的有功潮流分布关系减少需监视的支路规模;最后利用设备短时通流能力明显大于其长期通流能力的特征对故障态支路潮流约束进行过滤,以尽可能减小SCOPF问题的计算规模。IEEE 14节点测试系统和华东电网的仿真分析验证了所提模型及约束缩减方法的正确性和有效性。

一种求解带约束最优控制问题的算法

本文提出了一种求解带有复杂的等式及不等式约束条件的非线性最优控制问题的新算法。本算法效率高,通用性强,且收敛性良好。此外,本算法可方便地应用于大系统最优控制,并易于在微型计算机上实施。

考虑柔性交流输电系统设备控制的校正型安全约束最优潮流

为提升安全约束最优潮流调度的经济性与安全性,提出一种基于直流潮流的考虑柔性交流输电系统(FACTS)设备控制的校正型安全约束最优潮流模型。在线路故障发生后,通过FACTS设备校正措施,将线路潮流控制在其容许范围内。由于所提模型为大规模的非凸、非线性优化问题,难以直接求解,因此先采用大M法,将原非线性优化模型转换为混合整数线性规化模型,并采用Benders分解算法将转换后的模型分解为基态最优潮流主问题与N-1故障校验子问题。通过固定整数变量的方法,将非凸的混合整数优化子问题转换为线性规划子问题,从而能向主问题返回对应的Benders割。6节点系统与IEEE RTS-79节点系统算例验证了所提模型与算法的有效性。结果表明,考虑FACTS设备校正控制的安全约束最优潮流能有效提升调度运行的经济性。

采用Benders分解含机组禁止运行区间的安全约束最优潮流

由于机组的物理结构特性等原因,机组的部分出力区间无法达到,又称其为发电机禁止运行区间,如果在安全约束最优潮流中未考虑禁止运行区间,可能会导致线路故障后机组的校正出力无法消除潮流越限。提出了考虑发电机禁止运行区间的安全约束最优潮流。由于所提模型为大规模的混合整数线性优化问题,难以直接求解,采用Benders分解算法将模型分解为基态最优潮流主问题与短、长期N-1故障校验子问题。通过固定整数变量的方法,将非凸的混合整数优化子问题转换为线性优化子问题,从而能向主问题返回对应的Benders割。6节点与IEEE RTS-96节点算例验证了所提模型与算法的有效性。

电压稳定约束最优潮流算法的发展

电压稳定约束最优潮流(VSCOPF)作为最优潮流问题研究的一个专门研究方向,在优化系统运行时强调维持系统的电压稳定裕度,在一定程度上缓解了系统接近稳定极限运行的紧张局面。本文对近几年国内外关于电压稳定约束最优潮流问题的研究进行了比较全面的介绍,其算法的发展一方面依赖于最优潮流算法的发展,另一方面取决于电力系统运营机制的转变。随着电力市场理论与实践的不断完善,电压稳定约束最优潮流的研究将会把更多的重点用于解决电力市场下的电压安全成本及定价问题,以经济利益驱动市场参与者维持系统运行的电压稳定裕度。

一种快速求解大规模安全约束最优潮流的多核并行方法

针对传统安全约束最优潮流计算方法占用内存大、计算时间长的问题,提出了一种多核并行安全约束最优潮流算法。由正常运行状态检验预想故障状态,选取少量严重故障逐步修正正常运行状态,直到所有状态都得到满足。多核并行技术用于实现算法从高到低层次的高效率整体并行,以提高计算速度。其中,采用有向无环图并行数值分解算法实现正常运行状态修正过程的细粒度并行,并根据算法特性,直接实现预想故障状态检验过程的粗粒度并行。某省-3301节点系统(预设693个故障)等3个系统的计算结果表明:随着系统规模的扩大,所提方法占用内存不足传统方法的1%,且计算速度可快于传统方法三个数量级以上。

能源互联网中基于多微网校正控制的安全约束最优潮流（英文）

近年来,能源互联网因其具有双向按需传输和智能分配能源的优点受到了高度重视。基于Benders分解的求解算法,提出了在能源互联网中通过多微网实现校正控制的安全约束最优潮流模型;在此基础上,提出了利用协调多个微网和系统机组解决故障后线路过载的激励控制策略。不同于直接负荷控制,该方法能够更好地促进主网与多微网之间的双向潮流以利于故障后电网的恢复。通过IEEE118节点标准系统验证了模型与算法的可行性与有效性。

到达时差和频差搜索算法的非线性约束最优化研究

基于复模糊函数的到达时差和到达频差无源定位方法研究较多,但实际工程应用往往受到估计精度和计算量的矛盾制约。通过研究复模糊函数的特性,并结合硬件代价受限的实际应用需求,对抽取因子、搜索步长等相关参数进行非线性最优化,提出了到达时差和到达频差的搜索优化算法。经过仿真验证,所提出的算法在不降低精度的条件下大大降低了运算量,缩短了运算时间。

大规模校正性安全约束最优潮流问题的近似牛顿方向分解协调算法

提出了在大规模安全约束最优潮流(Security-constrained Optimal Power Flow,SCOPF)问题下应用近似牛顿方向(Approximate Newton Directions,AND)分解协调算法。该算法利用近似牛顿方向直接对原问题Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件解耦的思想,将校正性安全约束最优潮流问题分解为一个正常运行状态子问题和N个故障状态子问题,N为预想故障数。分解的每个子问题只迭代1次而不用求其最优解,避免了参数的人为调整,极大地提高了计算效率。对1 047节点424个预想故障、高达4 559 128个原-对偶变量的实际系统进行计算,结果表明所提算法具有良好的适应性和稳定性,不仅显著地减少了占用内存,而且在串行求解时CPU时间下降了3~6倍,在并行计算条件下可获得10~30倍甚至200倍以上的加速比,并保证所得最优目标值与准确值的误差在10^(-8)以下,确保了分解协调结果的最优性。

考虑输电线路动态增容的增强型安全约束最优潮流

在复杂内外部风险的影响下,输变电设备的随机故障已成为影响电网安全运行的重要因素。针对现有安全约束最优潮流存在的灵活性或安全性不足的问题,提出了一种增强型安全约束最优潮流(ESCOPF)模型,采用输电线路动态增容技术,保证电网在预想事故发生后至校正控制生效前的运行安全性。并给出了一种基于Benders分解的求解算法,将原问题分解为预防控制主问题、动态增容校验子问题和校正控制可行性校验子问题。通过不断向主问题返回Benders割修正机组发电计划,最终得到满足所有子问题校验的最优发电计划。算例分析结果表明,ESCOPF模型能够充分利用线路输电能力,扩大电网安全运行范围,从而提升系统运行的经济性。

考虑VSC-HVDC校正控制的交直流电网安全约束最优潮流

提出了考虑VSC-HVDC校正控制的交直流电网安全约束最优潮流模型。依据转移系数建立起故障前后线路潮流的线性关系,将可靠性约束描述为基态支路潮流表述的故障态有功潮流的线性不等式约束。考虑到柔直换流站自身具有的有功功率快速调节能力,利用换流站有功调节量与线路、设备间潮流的线性关系,通过灵敏度系数对可靠性约束进行修正,将故障发生后对线路潮流的校正体现在约束条件。通过原对偶内点法对所提出模型进行一次求解,即可得到考虑VSC-HVDC换流站校正能力的基态最优安全运行点。最后,基于含VSC-HVDC的修正IEEE-14节点测试系统验证了所提模型的正确性。

基于几何代数的多类型约束路网最优路径分析算法

针对现有交通规划中最优路径算法难以同时集成多种不同类型约束的不足,提出了一种多类型约束下最优路径统一求解的几何代数算法。基于几何基编码的网络表达模型,实现了对节点、边、路径等网络对象及权重和约束条件的统一表达。建立了基于几何邻接矩阵外积的路径延拓、遍历与筛选机制,实现了路径延拓过程中网络拓扑关系和权重结构的同步计算。在此基础上,构建多约束条件下最优路径生成算法。最后,以江苏道路网络为例对算法的正确性进行验证,结果显示,该算法可较好地支撑同时包含数值型、节点型及结构型约束条件下最优路径的计算,可为复杂GIS网络分析提供理论与方法支撑。

混合智能算法在多约束优化问题中的应用

提出了一种将蚁群算法、遗传算法和粒子种群优化融合的混合智能算法来解决多约束最优路径和QoS路由问题。采用蚁群算法进行寻径生成初始群体,利用遗传算法对路径进行优化,利用PSO算法来优化蚁群算法中的信息素,优势互补。仿真结果表明该算法是可行、有效的。

较多约束规划及其最优性条件

本文研究了文[1]中提出的较多约束规划的基本问题.在给出问题的较多约束集结构表示的基础上,证明了这类问题的较多约束最优解要满足的Fritz John条件和Kuhn-Tucker条件.