基于改进仿射算法的主动配电网区间调度

针对高渗透率分布式可再生能源的不确定性和仿射算法结果的保守性影响调度计划的问题,提出基于改进仿射算法的主动配电网区间优化调度模型及其求解方法。以区间变量表征分布式可再生能源中风机和光伏出力的不确定性,利用带有误差修正机制的灰色马尔可夫模型得到风机和光伏出力的区间预测值。建立综合考虑主动配电网运行约束和灵活性指标,以综合运行费用最低和净负荷波动最小为目标的主动配电网多目标区间优化调度数学模型。在仿射算法的非线性运算中引入区间泰勒公式,提出一种改进仿射算法并将其应用于主动配电网潮流计算,并通过CPLEX和INTLAB对调度模型进行联合求解。修改的IEEE 33节点系统的仿真结果表明,区间优化调度可为调度人员提供更直观的主动配电网状态量上、下界信息,而且所提方法的计算效率更高,所得区间结果的保守性、可靠性和有效性更优。

含能量路由器的交直流混合配电网潮流计算

能量路由器(energy router,ER)作为新兴电力电子设备,可以实现电能在电力系统中的灵活分配。分析ER对系统的影响,研究以ER为配电枢纽的交直流混合配电网潮流计算方法,对实现配电网的优化运行具有重要意义。文中首先基于改进交替迭代法建立ER的稳态潮流模型,并对ER直流端口采用下垂控制策略,结合传统解耦法,提出一种适用于含ER的配电网交直流解耦迭代潮流计算方法。以含有多个ER的IEEE 14节点和IEEE 69节点配电系统为算例进行仿真计算,验证所提方法的正确性与收敛性。为分析ER对系统运行的影响,对不同场景下IEEE 69节点测试系统进行仿真计算,证明ER在系统中可以支撑节点电压,减小系统运行损耗。

基于改进年内展布法的河道基本生态需水过程分析研究

为科学分析计算河流生态水文过程对径流的年内动态需求,以河南省淮河干流大坡岭站、息县站、淮滨站等3个水文断面为研究对象,基于各站1956~2016年天然月均流量数据,运用改进的年内展布法计算生态流量过程,并与原年内展布法、Q p法、近10年最枯月平均流量法、Tennant法及最小月均径流量年内过程进行综合对比分析。结果表明,淮河干流河南段从大坡岭站到息县站、淮滨站基本生态流量依次增大,各水文断面一般用水期基本生态需水量在多年年均径流量占比达10.5%~11.8%,鱼类产卵育幼期占比达24.9%~30.0%。改进的年内展布法分析结果不仅继承了原方法较好反映天然径流的年内丰枯变化规律,又可以削弱极端水文事件的影响,提高了河道基本生态需水要求的生态功能目标的满足程度,适用于分析计算季节性明显河道基本生态需水量。该计算成果客观合理,对于科学确定河道内生态需水过程具有借鉴意义。

采用下垂控制并网的光伏微电网优化潮流分析

为了控制当前的环境污染问题并解决能源短缺问题,微电网作为新型电力网络逐渐进入人们的视野,为我国能源问题带来了新机遇。相比于传统电网,微电网中存在大量采用下垂控制的电压型电源,其无法等值成传统潮流计算中的节点类型,因此传统电网的潮流计算方法已经不再适用于微电网。从微电网的整体控制策略入手,考虑了孤岛微电网实际存在的不同分布式电源的控制方式。建立了微电网中分布式电源模型与负荷模型。对传统电网潮流计算中应用的牛顿-拉夫逊法进行改进,得到适用于孤岛微电网的潮流计算方法。所提方法的特点是采用全节点雅可比矩阵,所有节点都参与系统的状态变化的修正,不再设置平衡节点,同时将系统频率也纳入了状态变量中。最后对改进的潮流算法进行了验证。

基于前推回代法的含DG配电网无功优化

针对分布式电源接入配电网导致的潮流变化,电压稳定性降低等问题,提出了基于前推回代法的含分布式电源配电网无功优化的改进算法。以网损、电压波动和储能系统的总容量最小为目标函数建立无功优化模型,采用前推回代法结合改进的多目标粒子群算法进行潮流计算,通过自适应调整惯性权重和适应度函数,显著提升了该算法的收敛速度。用IE333节点系统进行仿真分析,实验结果表明,该算法在求解含分布式电源的配电网无功优化表现出色,不仅有效降低网络损耗,提升电压的稳定性,还验证了分布式光伏电源的接入对系统电压具有支撑和调节作用。

基于改进纵横交叉算法的高速铁路牵引供电动态潮流计算

传统高速铁路牵引供电动态潮流计算方法标准差值偏移较大。本文提出基于改进纵横交叉算法的高速铁路牵引供电动态潮流计算。首先对牵引供电装置输出特性进行提取,随后对高速铁路牵引供电进行建模,基于高速铁路牵引供电建模,以列车牵引计算结果及行车计划为输入。最后基于改进纵横交叉算法对高速铁路牵引供电系统求解,实现高速铁路牵引供电动态潮流计算,实验结果表明该研究方法计算结果标准差值偏移量更小。

静态安全约束下并网风电场最大注入功率计算

由于风力发电具有随机波动性和间歇性,随着并网风电场装机容量的增加,将会影响系统的安全稳定运行,所以计算并网风电场最大功率是电网运行和规划的重要内容。文中首先采用联合迭代的方法对含风电场的电力系统进行潮流计算,然后在电力系统静态安全稳定和电能质量约束前提下,给出并网风电场的最大功率的数学模型。采用改进的遗传算法求解该问题,求解过程中考虑了风电场的随机波动性和风机的尾流效应。最后采用云南地区电网作为算例进行验证和分析。计算结果表明了该方法的可行性和准确性。

Fast Decoupled Multi-energy Flow Calculation for Integrated Energy System

In recent years,as a promising option to improve the overall efficiency of energy utilization and absorptive capacity of renewable energies,the integrated energy system(IES)has raised great interest in academies and industries.Multi-energy flow(MF)calculation,which differs from the traditional power flow calculation,plays a basic role in analyzing IES.MF calculation based on Newton-Raphson method has been proposed in literature,but its calculation efficiency is not high.In this paper,a fast decoupled MF(FDMF)calculation method for IES is proposed.Its main idea is to replace the original Jacobian matrix of MF calculation based on Newton-Raphson method with a diagonal and constant Jacobian matrix by the transformation.The simulations demonstrate that the proposed FDMF method can increase the calculation efficiency by at least 4 times with high calculation accuracy.

An integrated multi-energy flow calculation method for electricity-gas-thermal integrated energy systems

The modeling and multi-energy flow calculation of an integrated energy system (IES) are the bases of its operation and planning. This paper establishes the models of various energy sub-systems and the coupling equipment for an electricity-gas-thermal IES, and an integrated multi-energy flow calculation model of the IES is constructed. A simplified calculation method for the compressor model in a natural gas network, one which is not included in a loop and works in constant compression ratio mode, is also proposed based on the concept of model reduction. In addition, a numerical conversion method for dealing with the conflict between nominal value and per unit value in the multi-energy flow calculation of IES is described. A case study is given to verify the correctness and speed of the proposed method, and the electricity-gas-thermal coupling interaction characteristics among sub-systems are studied.

城市电网输配全局最大供电能力分析

城市电网是包含输电网和高压配电网的全局电力系统。传统电网供电能力分析中,往往分别对输电网和配电网单独求解,割裂了输配电网之间的统一协调关系。针对这一问题,提出了城市电网全局最大供电能力分析模型。首先,针对输电网结构特点,结合改进的潮流计算模型,采用线性规划法求解输电网满足N-1约束的安全供电能力;其次,针对高压配电网的结构和负荷特性,建立基于需求侧分析的高压配电网最大供电能力分析模型;最后,进行电能阻塞分析,求取城市电网全局最大供电能力。通过算例证实了该分析体系能有效计算城市电网的全局最大供电能力,定位电网整体供电能力的薄弱环节,为电网规划提供参考数据。

基于改进粒子群算法的交直流系统低压切负荷优化控制策略

高压直流输电技术的发展推进了大规模、远距离电力系统互联,但也带来了电压稳定控制的挑战。提出一种基于改进粒子群算法的交直流系统低压切负荷搜索方法。首先,修正交直流系统潮流计算模型;其次,针对戴维南等值参数漂移问题改进模型,建立电压稳定裕度指标;为满足切负荷的快速性要求,采用灵敏度选取交直流系统切负荷点集;然后,建立交直流系统低压切负荷模型,以最小控制成本为目标,并给出算法的优化步骤;最后,基于IEEE 30节点系统进行验证,仿真结果表明:该方法能有效提高交直流系统电压稳定性。

计及分布式电源的改进配网潮流计算方法

针对多节点形式分布式电源并入配电网后导致传统潮流计算方法并不适用的问题,对牛顿潮流计算方法进行改进,提出每次迭代时结合梯度下降法与牛顿法对雅克比矩阵中各元素进行优化。改进算法解决了配网中由于分布式电源节点类型丰富导致传统算法计算困难的问题,同时,也解决了由于配网线路阻抗比值较大导致雅克比矩阵收敛困难的问题。根据改进算法提出以零阻抗连接编号方案为基础的潮流计算流程。通过数学理论分析与IEEE33节点仿真验证,改进算法在收敛性、收敛速度等方面较传统方法均有所提高。经由验证结果表明,改进算法适用范围较广,对于含分布式电源的配网快速潮流分析与实时调度计算提供有效的参考。

含分布式电源的配电网确定性潮流计算

配电网升级改造使网络拓扑结构发生变化时,需要对系统节点重新手动编号。由于节点编号优化方法不适用网络改变,提出了与节点编号无关的改进前推回代法。归纳了各种分布式电源(DG)在潮流计算中节点类型,给出了改进控制策略下部分DG新的节点类型,分析了在确定性潮流计算中DG可视为有功恒定型节点的依据。基于改进前推回代法,在MATLAB软件下编写了含各种DG的配电网潮流计算通用程序,通过对IEEE33测试系统大量仿真计算,定量分析了DG对配电网潮流的影响。

基于改进遗传算法的光伏系统储能优化配置

为应对光伏发电随机性及波动性对电力系统造成的不利影响,可以从系统概率潮流角度分析光伏出力特征,进而研究储能的接入对于抑制该影响的可行方案。首先,建立概率潮流元件分布模型和储能选址定容模型,采用随机行走理论和拉丁超立方理论进行样本分析和排序;其次,以降低储能投资成本、降低支路有功越限概率和减少网络损耗作为优化目标函数并进行求解计算;最后,利用IEEE 24及IEEE 17节点系统对求解结果进行仿真测试。结果表明:随光伏容量的增加,系统受影响程度增大,随储能容量的增加,系统受影响程度减小。随着光伏渗透率的提高,储能减小网损能力得以明显改善;同时,光伏发电可以提升储能利用谷时电价充电的能力,增强削峰填谷套利。

旋翼桨尖气动/降噪综合优化设计研究

采用Kriging模型和遗传算法开展了针对桨尖形状的气动/声学综合优化设计研究。为了获得精确的气动及声压特性,得到基于声类比混合方法计算气动噪声需要的声源数据,采用非定常雷诺平均NS方程(URANS)数值模拟旋翼前飞粘性绕流。为了提高遗传算法的优化效率,采用一种基于EI方法的Kriging模型代替费时的数值模拟过程。以AH-1G/OLS旋翼为基准,并以气动性能为约束,噪声峰值最小为目标,进行了旋翼桨尖的降噪优化设计。优化结果表明,文中多发展的优化方法是可行的。

一种改进的配电网潮流算法

提出了一种基于叠加原理的改进Zbus算法。该方法与牛顿法相比,对初值不敏感,R/X比值也不影响算法的收敛性;与前推回代法相比,无需复杂的节点编号,能简单地处理弱环网络。两馈线合环运行时,其中一电源作为PV节点处理,另外一电源作为平衡节点考虑,在潮流计算中PV节点用补偿法进行处理。最后,将提出的方法用于高阻抗比R/X的30节点的配电网系统进行测试,测试结果证明了该方法的有效性。

考虑负荷类型的配电网改进牛顿潮流算法

针对传统牛顿法存在计算量大、效率低,且当负荷类型不再是恒功率时其迭代次数与时间会明显增加等问题,提出了一种改进的牛顿潮流法。该算法考虑了负荷类型,将恒功率、恒电流和恒阻抗结合起来组成ZIP负荷模型,采用矩阵分裂以及矩阵求逆运算的松弛方法,使求解过程简单、快捷,有效地提高了算法效率,削弱了负荷类型变化对迭代次数以及迭代时间的影响。采用33节点系统测试比较了算法的迭代次数和迭代时间,证实了算法的有效性;并通过潮流计算结果分析了负荷类型对系统电压的影响,结果表明,恒阻抗负荷比例的增加有利于提高系统节点电压。

面向塑化能耗分析的设计关联计算流模型与过程挖掘方法

针对高能耗注塑装备的塑化能耗计算过程复杂、涉及的设计参数及工艺参数繁多等问题,提出一种基于过程挖掘的塑化能耗高效分析方法。根据装备设计过程及能耗分析流程构建设计关联能耗分析计算流模型,并在该模型基础上提取计算流足迹。通过改进算法对已提取的计算流足迹进行过程挖掘,形成全新的能耗分析计算工作流网。解析工作流网间的设计元素关系,并对注塑装备塑化能耗进行计算,实现能耗的高效分析。通过在某注塑机厂商XS-Z60型注塑装备的塑化能耗分析计算中的应用,验证了所提方法能够简化能耗分析计算过程,提高能耗分析计算的效率。

改进牛顿法大规模电力系统潮流计算

电网互联导致电力系统规模不断扩大,对牛顿法进行潮流计算提出了更高的要求。探讨5种改进牛顿法应用到大规模电力系统潮流计算中。经IEEE 300、Poland多个互联的大规模电力系统共6个算例分析表明,算法1和算法2改善了初值范围,同样的迭代次数下,收敛精度较经典牛顿法高,但计算时间较经典的牛顿法并未明显提高;算法3和算法4提高潮流计算的速度和收敛精度。经UCTE 1254病态系统测试,算法3较算法5能高效地处理病态潮流问题,因而更适合于大规模电力系统潮流计算。

基于改进牛顿法的VSC-HVDC潮流计算

根据电压源换流器(VSC)新型高压直流输电(HVDC)的稳态特性和控制方式,建立了含VSC-HVDC稳态潮流计算数学模型,分别采用牛顿法、简化牛顿法、三阶收敛牛顿法和六阶收敛牛顿法进行潮流求解,仿真验证了各算法在VSC-HVDC不同控制方式下的有效性,并对各种算法的计算速度作了比较,并在此基础上提出了2种混合算法,仿真验证了其优越性。