逐步二次规划法在约束潮流中的运用

约束潮流就是当系统的结构、参数及负荷情况给定时,通过选取控制变量,找到能够满足所有运行限制的潮流分布。文中运用最优潮流算法计算约束潮流,将有功、无功出力以及电压值作为控制变量,并使用逐步二次规划法对其进行求解。给出了有关的数学模型和计算流程,介绍了处理Maratos效应的一种的灵敏度算法。中国电科院8机22节点系统和IEEE-118节点系统的计算结果证明了使用SQP方法计算约束潮流的有效性。

获取电力系统运行方式的约束潮流方法

提出一种获取电力系统运行方式的约束潮流方法。该方法通过松弛多台发电机出力来提高潮流解域,再利用对松弛发电机出力及节点电压幅值进行限制来保证潮流解的合理性。将约束潮流模型转化为非线性优化问题,用原对偶内点法进行求解,即可获得电力系统的一种可行运行方式。该方法对于病态潮流可以扩大其收敛域,对于潮流无解问题,可以根据发电机出力完全松弛时的潮流解来调整其它发电机出力。在增广直角坐标下,该方法求解所用海森矩阵全为非常稀疏的定常矩阵,可提高程序设计效率。IEEE 118节点系统和陕甘联网系统的仿真结果证明了所提方法的有效性和灵活性。

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。

配电网负荷潮流约束用电异常反向监测方法研究

为有效监测电力负荷异常变化情况,设计一种基于配电网负荷潮流约束的用电异常反向监测方法。采集配电网中的用户多项数据并完成归一化处理,采用K-means聚类算法完成用电数据聚类,过程中使用Redis集群维护用电数据流,设计潮流约束计算流程,修正电压,完成配电网中负荷功率倒推。利用BP神经网络设计内置激活函数,输入多项采集数据后,输出用电是否异常的单一监测结果。结果表明:设计方法对于用电有无异常行为具有较高的分类精准度,较传统的监测方法异常检出比例提高了24.8%,设计方法P-R曲线的AP值比传统方法高14.3%。

含平衡机约束条件的区间直流潮流模型与方法

传统区间潮流研究未考虑一些实际的物理限制,如平衡机出力约束、发电准稳态调整等,使得区间结果过于保守。为解决此问题,文中分别建立了含平衡机约束和准稳态调整约束的区间直流潮流模型,并采用优化的方法进行求解。所提出的模型能够扩展到含其他约束的区间直流潮流模型,具有一定通用性。采用9节点和IEEE 118节点系统对所建立的模型进行详细仿真分析,结果证明了方法的有效性,克服了传统无约束区间直流潮流的保守性。

考虑校正控制的含风电场安全约束优化潮流

为应对风电场出力波动及电网故障给安全约束优化潮流带来的问题,在优化潮流中考虑校正控制,选择输电线路N-1故障及多风电场出力波动的组合作为电网运行的预想事件,在风电功率区间预测基础上得出相应置信水平的风电场出力上下限,并采用极限场景以代替风电功率预测误差的多种情况,通过基于关键输电断面的预想事件筛选以及主问题和多重子问题划分,经交替迭代求解最后可得到满足正常状态经济性及预想事件下安全约束的发电计划。IEEE 30节点系统的仿真结果验证了该方法的有效性。

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。

考虑配网潮流约束的高速公路快速充电站校正规划方法

提出了一种考虑配网潮流约束的高速公路快速充电站校正规划方法。利用电动汽车充电需求预测模型得到高速公路上电动汽车充电需求点的时空分布信息;在此基础上,基于共享型最近邻居聚类算法构建高速公路快速充电站的选址模型,以确定快速充电站的站址方案;进而基于排队论理论和充电需求的时空分布构建快速充电站定容模型,以确定快速充电站的容量配置。对该规划方案下配网潮流约束进行判断,若不满足,则利用所提出的校正原则对规划方案进行修正,直到满足配网的潮流约束为止,以得到最终的快速充电站规划方案。通过典型算例验证了所提规划方法的有效性。

N-1静态安全潮流约束下的输电断面有功潮流控制

运用支路开断分布系数和直流潮流分析了输电断面的N-1静态安全有功潮流约束。根据断面有功潮流与N-1状态下支路潮流的关系,提出了衡量断面潮流控制合理性的原则。研究表明,断面有功潮流与N-1状态下支路潮流的关系随系统的发电模式以及负荷模式的变化而改变,从而导致了通过控制断面潮流来满足电网的N-1静态安全约束必然趋于保守,而直接运用线路开断后的计算潮流值进行N-1静态安全潮流分析将会显著提高输电断面的功率输送能力。

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。

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N-1静态安全约束的输电断面有功潮流控制

输电断面的有功潮流控制是电网运行中的重要预防控制手段。基于直流潮流研究了输电断面的N-1静态安全潮流约束,分析表明断面潮流是节点注入功率的线性组合。运用支路开断分布系数分析了断面潮流与N-1状态下线路潮流的关系,指出其随着系统发电模式以及负荷模式的变化而改变,并提出了采用各种运行方式下断面潮流与N-1状态下线路潮流的比值变化范围来衡量断面潮流控制的合理性。算例针对实际电网运行中的输电断面有功潮流控制问题,结果表明,采用断面潮流控制必然趋于保守,在电网实时运行数据非常可靠的前提下,运行监视及控制直接采用线路开断后的计算潮流值将会显著提高受N-1静态安全约束的断面输送能力,对提高区域间的功率交换能力具有重要意义。

计及潮流约束的水火电力系统机组组合问题的分解–协调算法

针对传统机组组合研究中因模型不够完善、约束过于简化而引起的计算准确度低和系统安全性差的缺陷,建立了考虑潮流方程和水电精确出力的水火机组组合(hydrothermal unit commitment,HTUC)模型。围绕该模型,文中首先采用广义Benders分解算法将其划分为一个混合整数线性规划主问题和一个非线性规划子问题;然后将该子问题按时段进一步分解为T个规模较小的子问题,T为调度周期。其中,主问题对应于传统的水火联合调度(hydrothermal scheduling,HTS),子问题则是包含电压、无功等变量的约束潮流(constrained power flow,CPF)。主子问题之间通过可行割进行协调,并以交替迭代的方式获得原问题的解。最后对含有46台火电机组、8个梯级水电厂的IEEE 118节点系统进行计算,测试结果表明所提算法能在较少的时间内获得高质量的解,从而为大规模机组组合问题的求解提供参考。

考虑远期合同及环路潮流约束的电力市场均衡分析

环路潮流是电力网络的重要特征,分析其对电力市场均衡和发电商策略性远期合同交易行为的影响具有重大的现实意义。建立了一个考虑环路潮流约束的策略性远期合同市场和现货市场联合古诺均衡模型,该模型所描述的均衡问题是一个具有均衡约束的均衡问题,可用非线性互补方法求解。仿真算例验证了模型的合理性和模型求解方法的有效性。结果表明,环路潮流对电力市场均衡和发电商的策略性远期合同交易均具有不可忽视的影响,若在分析中忽略环路潮流约束,可能给出错误的价格信号,得出不合理的结论。

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。

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。

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。

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。

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。