Evaluation of Shunt Reactive Power Compensation Effect on ATC Using Linear Methods

Most power transfer studies involve contingencies and multi pattern scenarios that often can only be performed in reasonable time with the use of linear methods. In these works, the effect of reactive power flows in line loading is neglected while formulating the problem for ATC （available transfer capability） calculations. This paper presents the determination of shunt reactive power compensation in the presence of FACTS （flexible AC transmission system） devices like： SSSC （static synchronous series compensator） and UPFC （unified power flow controller） for enhancement of power transfer capability of a power system incorporating the reactive power flows in ATC calculations. In doing so, redistribution of power flow takes place and therefore improves ATC of the system. Studies on a sample 5-bus power system model are carried out to illustrate the effect of shunt compensation along with line flow control.

考虑多元协同互动的微能源网多目标优化运行

微能源网是促进新能源消纳和碳减排的重要载体,可提供电、热、气、氢等多类型的能源,有利于实现多种能源的统一协同调度。首先提出了含高比例风电的低碳微能源网架构,电、热系统通过包含电-热-氢多能转化和存储的能量枢纽互联;其次,综合考虑微能源网对上级网络能源价格及节点边际碳排放强度的响应、微能源网中配电网和热网自身的优化运行、电-热-氢能量枢纽内部灵活调节、终端负荷柔性能量需求,建立了考虑多元协同互动的微能源网多目标优化运行模型。通过分段线性化、二阶锥松弛、多目标加权模糊化处理技术将优化模型转化为易于求解的混合整数二阶锥单目标规划问题。最后,通过电-热-氢能量枢纽将改进的IEEE33节点电力系统和改进的巴厘岛32节点热力系统互联组成微能源网进行仿真验证,结果表明考虑多元协同互动的能源供需在系统运行经济性和低碳性方面具有优势。

基于全纯嵌入潮流计算的可靠节点类型转换研究

针对潮流计算中节点类型转换可能导致的非可运行解问题,提出了一种基于全纯嵌入的可靠节点类型转换方法。首先,构建了考虑发电机节点无功功率和电压约束的潮流方程,并分析了目前常用的节点类型转换方法可能导致的非可运行解问题。然后基于复分析理论和全纯嵌入方法设计了潮流方程的全纯嵌入形式,并推导求解电压及发电机无功功率幂级数的递推方程。基于发电机无功功率幂级数判断发电机无功功率越限顺序,并设计了节点类型转换框架。最后,采取IEEE标准算例进行测试,表明了该方法能够较可靠地得到潮流方程的可运行解。

含混合型潮流控制器的风电并网系统潮流优化

混合型潮流控制器(hybrid power flow controller,HPFC)可以有效解决风电并网系统中存在的支路潮流过载问题,且相较于统一潮流控制器成本更低。针对现有的HPFC潮流优化研究尚未计及支路潮流最大值约束和风电不确定性的问题,提出一种基于场景削减的含HPFC风电并网系统最优潮流模型。首先,建立HPFC的功率注入模型,并推导了注入功率表达式;其次,采用K均值算法削减风电、负荷概率场景,通过CH(+)指标选择最优场景集合;最后,建立兼顾发电机运行成本、系统网络损耗、正常运行及N-1故障下的支路负载率的多目标优化模型,采用多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法进行求解,利用模糊满意度函数在Pareto解集中筛选出折衷解。在MATLAB中仿真验证所提方法的有效性,结果表明该方法可以计及风电不确定性,保证电网在不同场景下的安全经济运行。

110 kV及以下区域配电网供电能力评估方法

提出了一种110 kV及以下区域配电网供电能力评估方法,以配电网的负载供电能力为核心,构建了区域配电网供电能力评估模型。在具体评估过程中,采用重复潮流的方法,以评估配电网的初始负荷参数为初始值,负荷增长值为补偿,将满足约束条件的临界负荷参数作为新的初始值,通过缩小步长进行二次迭代,重复操作,直至连续两次迭代结果一致且均满足约束条件,最终的解作为区域配电网供电能力的评估结果。该方法使用节点及支路的运行配置作为约束条件,将供电能力评估问题转化为模型求解问题,从而有效解决了受配多种约束条件限制的评估问题。测试结果表明,该评估方法能稳定地评估区域配电网供电能力,评估结果与实际参数值的误差均保持在较低水平。

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。

考虑电能质量约束的含风电场电网规划

考虑风电场出力及负荷预测的不确定性,利用机会约束思想建立了含风电场的电网规划模型。以线路投资费用最少为规划目标,采用基于Monte Carlo模拟的直流概率潮流判断规划方案是否违反支路功率约束。同时把风电场并网公共连接点(point of common coupling,PCC)处的电压闪变水平作为规划目标加入目标函数中。利用基本遗传算法(genetic algorithm,GA)对规划模型进行了求解。基于Garver6节点系统的仿真结果表明:可以在不显著增加电网投资的情况下,大幅度降低PCC处的电压闪变水平。

互联电网联网最优潮流模型及其算法

提出了考虑区域间传输断面交易功率约束的互联电网联网最优潮流模型及其算法。该模型中,以网损最小为目标函数,其约束条件中包含了系统的潮流约束、传输断面的有功功率约束以及系统各个变量的运行约束,由此不但可以满足区域断面之间的交易功率约束,而且能保证互联电网的优化运行。针对目前互联电网分层分区管理的特点,根据此最优潮流模型,采用母线撕裂法对互联电网进行切分,建立了相应的分解协调模型,并采用分解协调内点法求解,以进一步提高模型的求解效率。通过对4个测试算例的仿真分析,证明了文中所述模型及其算法的正确性及有效性。

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。

光滑化非线性互补约束的节点类型转换模型

提出一种用于描述潮流计算中PV-PQ节点转换逻辑的光滑化互补约束模型。电压控制节点的无功出力达到限制值后会失去对受控节点的控制,其转换关系能采用非线性互补约束模型描述。通过对互补约束条件的光滑化处理,并引入到潮流计算模型中,在迭代计算中可直接对节点类型进行判断并转换,将避免频繁的节点类型转换,显著提高计算的效率并得到正确的潮流结果。另外在连续潮流中考虑互补约束方程后,在临界点附近通过潮流不平衡量快速确定导致潮流不收敛的关键方程,从而有效识别出临界点类型和关键约束转换节点。通过对多个系统的仿真验证所提模型的有效性。

多层电力系统的异步迭代分布式潮流计算

构建了多层分布式潮流计算系统,研究了分布式潮流异步协调算法,并进行了两层和多层的异步迭代潮流计算。IEEE标准系统测试结果表明,通过选取合适的松弛因子,分布式潮流算法可获得较高收敛性,并能有效克服同步算法存在的同步等待问题,适用于在广域网络环境潮流计算。

一种计及网络约束和禁止运转区影响的经济负荷分配算法

建立了考虑发电机禁止运转区和电力系统网络约束的经济负荷分配问题的数学模型,引入了GENOCOP遗传算法进行求解:初始种群由问题的可行解组成,遗传操作所产生的个体仍在约束条件定义的可行解空间内。采用直流潮流表示电力系统网络约束,将系统线路损耗处理成系统总负荷的线性函数,但在考虑禁止运转区时,问题的约束条件仍不能保持线性特性。定义机组在禁止运转区上的耗量特性是一个远大于机组正常耗量的常数,故在约束中不需考虑禁止运转区的影响,进而应用上述算法在含问题可行解空间的最小线性空间内寻优。算例分析表明,文中算法能有效求解具有复杂数学模型的经济负荷分配问题,提高了寻优效率与解的质量。

基于最优潮流与模糊贴近度的电力系统环境保护研究

在电力市场环境下,对电力系统环境保护问题加以研究,是当前面临的一个重要问题。该文提出一种考虑了多种污染排放指标的最优潮流问题的新算法。该方法把购电成本及多个污染排放指标计入目标函数,由逐次线性规划内点法求得非劣解集,运用模糊贴近度的概念,从多个非劣解中找出最贴近于理想解的最优解。该方法只需对最优潮流模型作一定的修改,在不添加环保设备的情况下,能有效地减轻火力发电厂对环境的污染。该方法只需对最优潮流模型作一定的修改,在不添加环保设备的情况下,能有效地减轻火力发电厂对环境的污染。通过对IEEE 30节点系统算例的数值分析,验证了算法的有效性。

考虑频率特性和断面传输有功功率约束的潮流模型

提出了考虑频率特性和断面传输有功功率约束的潮流模型。该模型在考虑频率电压调节特性的潮流方程基础上,增加了断面传输有功功率方程,并对互联区域两端的平衡机组增加了有功调节变量及其控制方程。其中,平衡机组的调节功率等于其所在控制区的区域控制偏差(area control error,ACE)、有功网损偏差和超短期预测有功负荷偏差之和。通过对IEEE 118节点测试系统的仿真分析,验证了新模型的必要性和有效性,同时结果也表明所建模型能够有效提高频率和断面传输有功的控制水平。

快速分解连续潮流算法的改进及应用

提出了完整雅可比矩阵和快速分解连续潮流法相结合的连续潮流算法.该方法在切向量求取环节,采用完整的雅可比矩阵做系数矩阵求取切向量,从而保证了切向量的准确性;在初始潮流计算和校正环节采用快速分解法进行求解.通过与牛顿连续潮流法的对比,发现改进后的算法能够更快速又不失准确地追踪P-V曲线.此外,该方法还考虑了平衡发电机功率限制,便于分析发电机功率限制对系统稳定裕度、崩溃点电压水平及其分岔类型的影响.最后通过对IEEE 118节点系统和1416节点系统的仿真,验证了所提算法的准确性和高效性.

基于可信理论的多目标模糊机会约束无功优化

大规模间歇性电源并入电网,其出力的不确定性给电网无功优化带来很大影响。针对间歇式电源出力和负荷的不确定性,将间歇式电源出力和负荷采用梯形模糊参数表示,对传统确定性无功优化模型进行改进,并结合可信性理论和模糊机会约束规划,建立含多模糊参数的多目标模糊机会约束无功优化数学模型。在解法上,通过模糊潮流求解目标函数和约束中的可信度,利用目标隶属度函数和交互满意度将多目标优化转换为单目标优化,并采用蝙蝠算法对模型进行求解。算例结果表明,所提多目标模糊机会约束无功优化模型和算法,能够适应在间歇性电源出力和负荷为模糊参数情况下的电压无功控制优化。

电力系统动态仿真中参数不确定性影响的评估

电力系统仿真模型中存在不确定参数,动态仿真结果的可信度因此受到影响。基于暂态稳定约束最优潮流,提出一种评估参数不确定性情况下动态仿真结果可信度的方法。通过构造一组非线性优化问题,确定参考系统中待评估变量动态性能的边界轨迹,以此作为评估参数不确定性情况下动态仿真结果可信度的依据。运用连续线性规划方法求解这组优化问题,所提出的评估方法的有效性在IEEE 9节点系统和IEEE 39节点系统上得到了验证。

基于蒙特卡罗随机选线最优潮流的电压崩溃临界点算法

提出了基于蒙特卡罗随机选线最优潮流的电压崩溃临界点算法。在最优潮流的基础上,融入蒙特卡罗随机选线以及基于负荷预测的负荷正态分布,以系统能够承受的最大负荷为目标函数,对由负荷的不确定性导致的变量随机性建立起相应的机会约束规划,采用非线性规划方法对目标函数进行优化,直接求得满足某一概率约束下的系统最大负荷。以IEEE3机9节点系统为例进行仿真,研究负荷分布和蒙特卡罗随机抽样下的支路切除对电力系统电压崩溃点的影响,计算出不同情况下的电压崩溃临界点,以此检验此模型的有效性。

考虑暂态稳定约束最优潮流的算例分析

提出了一种考虑暂态稳定约束最优潮流的改进方法。将差分化后暂态过程中有限维约束转化为暂态过程末端时刻的一维不等式约束,较好地改善了考虑暂态稳定约束后优化规模庞大、计算负担重的状况,提高了同时考虑多个预想事故情况下的计算效率。在此基础上,探讨了暂态稳定计算的替代判据及其鲁棒性。在10机39节点系统上的测试结果证实了所提出的方法的意义。

考虑安全约束及电量执行的年度发电与检修联合优化模型

针对年度发电计划与年度检修计划在系统发电能力、电网潮流约束等方面具有强耦合性的特点,构建了考虑安全约束及月度电量执行的年度发电与检修联合优化模型。年度发电计划模型以天为计算时段,提出以历史负荷率统计与正备用约束选择相结合的电量估算方法,降低了计划规模,提升了优化效率。为充分考虑检修对电网运行的影响,通过引入支路开断潮流分布因子,在优化模型中可同时考虑发电计划与检修计划对潮流的综合影响,提升发电计划和检修计划的联合优化能力。将所提模型运用于中国某省的实际电网,验证了其有效性。