基于输电网结构优化的电网安全均匀调度

提高电网运行均匀度有助于提高系统的运行安全性。输电网结构优化作为一种调度运行领域的新技术手段,通过在电网运行过程中动态选择最优网络拓扑结构,可以改善电网各元件潮流分布的均匀度。在传统安全均匀调度模型的基础上,考虑输电线路运行状态的灵活调节,提出基于输电网结构优化的电网安全均匀调度模型。为保证最优拓扑的鲁棒性,在优化模型中计及了线路N-1安全约束,使所得的线路开断策略不会降低系统的N-1安全性。针对该大规模混合整数非线性规划问题,基于校验添加思想形成高效求解算法以提高优化模型的计算效率。IEEE 30节点系统和IEEE 118节点系统算例的仿真结果表明,文中提出的优化调度方法能够有效地提高电网运行均匀度,相比于传统调度方法能够在充分挖掘现有电网输电能力的同时实现电网潮流的智能化灵活控制。     

计及输电线路利用率的阻塞场景筛选及输电网扩展规划

能源转型背景下,输电网电源侧和负荷侧不确定性增强,输电网传输能力要求提高,阻塞风险加剧,将对输电网运行和规划产生深远影响。本文首先提出了衡量阻塞缓解的输电线路利用率指标,定量评估输电线路扩容对缓解输电网阻塞风险的投资效益和输电网运行场景的阻塞程度。在此基础上,提出了考虑输电线路利用率的阻塞场景筛选方法,建立了以最小化输...     

基于Y-阵分配的传输容量阻塞成本计算

基于输电网线路参数的不确定特性,建立了交易裁减的模糊优化模型。在该模型中通过引入模糊安全约束,更有效地描述了交易裁减问题,在输电网运行的允许范围内实现了比非模糊优化模型更少的交易裁减量,从而提高了在阻塞情况下电力市场运营的经济效率。针对计及无功阻塞成本分配的研究较少,无功缺乏又是造成电压失稳、产生线路阻塞的重要原因,提出了基于Y-阵的有功、无功阻塞成本分配的数学模型。通过对IEEE多个输电系统某时段的电力交易中阻塞成本及其分配进行仿真计算。结果表明,此方法具有一定的经济实用价值。     

考虑特高压直流馈入的受端输电网架优化方法

特高压直流输电线路的馈入使得受端输电网络的安全经济运行受到影响，为此该文提出了一种考虑特高压直流输电线路馈入的受端输电网架优化方法，在保障经济性的同时有效提高受端网络的安全稳定性。首先进行多场景构建以模拟负荷的时序波动特性，并对复杂场景进行缩减，获得典型运行场景集。在此基础上，建立受端输电网架双层多目标优化模型，模型外层以安全稳定性、经济性及环保性作为优化目标，模型内层以系统运行成本为目标进行最优潮流计算。利用NSGA-II算法求解模型，形成Pareto非劣解集，并通过综合决策方法选取最优决策方案。最后结合算例验证了所提方法的有效性。     

计及电力市场阻塞成本约束的输电网规划

针对在POOL模式下电力市场中机组容量、报价、负荷信息等不确定因素,建立了阻塞成本约束下输电网随机规划模型。在输电规划水平年,采用蒙特卡罗算法进行市场模拟来量化输电线路阻塞程度,并利用遗传算法来优化阻塞成本约束条件下以投资费用最小为目标的输电网规划方案,最后在IEEE-30节点算例系统上进行了优化规划,得到了协调满足约束条件和经济目标的优化方案。     

计及储能及负荷转供协同调度的城市电网弹性运行策略

随着多种新型负荷的不断增长及新能源的大规模接入,城市配电网输电阻塞问题日益频繁,严重威胁电网安全运行和可靠供电。利用高压配电网网架重构以及储能电站充放电特性,实现负荷及发电的时间-空间转移,可有效缓解城市输电网局部阻塞问题,降低负荷损失,保证供电可靠性。因此,提出了一种同时考虑高压配电网重构和储能电站充放电协同控制的弹性运行策略。首先,建立了储能电站充放电功率调度模型及高压配电网可重构模型。然后,定义安全距离作为安全裕度指标,将线路传输容量和网络拓扑结构结合,以全面评估所提协同控制策略对提升220 kV电网运行安全的效果。最后以我国某城市局部高压配电系统为算例验证所提协同控制的有效性。结果表明,所提方法能有效均衡大尺度时空范畴内的源荷分布,改善城市输电网运行阻塞问题,提升220 kV输电网安全裕度。     

考虑暂态稳定性的网储多目标双层优化

随着风电和负荷的不断发展,输电阻塞、弃风和运行安全等问题对电网规划提出了新的挑战。储能系统具有响应速度快、配置方便灵活、适用范围广等优点,在风电消纳、缓解输电阻塞、系统安全运行中发挥着重要作用。为提高电网输电能力和抗扰动能力,结合系统故障后的暂态运行特性,在规划和运行层面综合考虑电网输电能力、弃风水平和暂态稳定性,以系统建设运行指标和系统稳定指标为多目标建立双层网储联合规划模型。外层模型为考虑储能系统选址定容规划的多目标模型,内层模型为考虑机组组合问题的输电网扩容模型。为提高求解效率,将扩容线路潮流约束、储能系统充放电模型、机组发电成本曲线等进行线性化处理。采用NSGA-Ⅱ算法和GUROBI求解器求解所提模型,并利用改进Garver-6 节点系统进行算例分析,在不同场景下验证了所建模型的有效性和合理性。     

面向主辅能量市场出清的输电网双层扩展规划

电力市场开放下源荷频繁互动给高比例可再生能源并网的电力系统规划带来一系列挑战。提出了一种面向电力主辅市场出清的价格驱动下的输电系统双层规划模型。上层模型主要考虑系统运营商的投资成本及系统运行效用成本。下层模型则主辅电力市场出清模型,在考虑系统运行宽裕度的前提下以边际节点电价与备用价格引导上层输电网扩展规划。通过将下层市场出清模型基于Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件作为约束代入上层优化模型,构成混合整数非线性规划问题,进一步用近似线性化以及互补松弛等方式将非线性优化问题线性化。最后,以Garver-6节点系统及中国西南某500 kV输电网络为例进行验证。仿真结果表明所提输电网扩展规划方案有利于激励用户参与新能源市场化消纳,降低尖峰负荷场景下线路阻塞,保障电力市场交易的公平性。     

输电网结构优化问题研究综述和展望

智能电网强调电网各组成部分以灵活的方式运行,实现电网投资效益的最大化。输电网作为电力系统的重要组成部分,其运行状态通常被认为是静态的、不能灵活调节的。输电网结构优化则允许包含输电线路在内的输电设备在电网运行过程中调整运行状态,动态地选择最优的网络拓扑结构,提高系统运行的经济性、安全性。该文首先介绍了输电网结构优化的数学模型,并分析模型的特征和计算复杂度。在此基础上,该文系统梳理了输电网结构优化相关问题的研究现状,并展望了输电网结构优化中需进一步研究的关键问题。最后,该文结合我国电力工业的实际情况,给出输电网结构优化在我国电力系统中的应用前景。希望该文的工作能够为推动输电网结构优化在我国的研究和应用提供参考。     

区域电网反击耐雷水平计算中的杆塔分类

为了准确评估输电线路的耐雷性能、提高计算效率,建立区域输电网杆塔反击耐雷水平计算模型,通过分析输电线路电压等级、杆塔型式、线路回数对输电杆塔模型的影响而对输电杆塔进行分类讨论。输电线路在绝缘配置、避雷线分流系数、杆塔耦合系数方面随着电压等级的不同而不同;线路回数和杆塔型式影响杆塔模型的建立。根据以上参量的差异将区域电网中输电线路按照电压等级、线路回数、杆塔型式优先级次序对区域输电网中杆塔进行分类处理,建立相应类型杆塔的反击耐雷水平计算模型,表现出不同类型杆塔在耐雷性能上的差异。     

考虑电网载荷均衡度及N -1安全约束的防灾经济调度

极端气象灾害的日益频发,给电网安全稳定运行带来了极大的威胁。传统电力系统的经济调度方法为了追求发电成本的经济性而忽略了电网载荷分布状况,在恶劣天气条件下重载或是满载线路的停运都可能引发电力系统连锁故障大停电事故。为此,提出了一种恶劣天气条件下考虑电网载荷均衡度及安全约束的防灾经济调度方法。该方法在传统经济调度模型的基础上,综合考虑全网和恶劣天气影响区域输电线路载荷的状况,通过降低全网输电线路载荷率的平均绝对偏差以及恶劣天气下区域输电线路载荷率,改善电网的载荷均衡度,并提高系统的运行安全。为保证调度模型在恶劣天气条件下的鲁棒性及求解高效性,基于支路开断分布因子以及校验添加再校验思想,提出了一种新的安全约束动态校核及添加方法。最后,基于现有的考虑隐性故障的连锁故障仿真模型,提出了在台风灾害下电力系统防灾经济调度策略的可靠性评估方法。IEEE RTS-79系统的仿真结果表明,相比于传统经济调度方法,所提出的防灾经济调度方法能够有效地提高电网载荷均衡度,改善恶劣天气条件下电力系统的停电分布,并可提高系统运行安全性及可靠性。     

基于阻塞分析的输电线路动态增容

为了确保输电线路动态增容后电网的安全稳定运行,基于超短期预测数据确定输电能力的受限原因,通过计及动态安全的阻塞管理分析识别阻塞关联输电线路。针对增容的线路和增容时段,根据气象预测数据计算未来一段时间内的允许载流量。对阻塞时间在一定范围内的待增容线路,考虑导线温升暂态过程,进行事故后导线允许载流量分析。并在此基础上确定满足安全稳定约束的增容容量。基于上述方案开发了一种基于阻塞分析的输电线路动态增容系统。     

考虑静态电压安全的输电阻塞管理

在电力系统中,输电网络是电力市场的基础和载体,过负荷或违反静态电压安全指标是输电阻塞的主要表现.阻塞将降低电力市场的公平有序竞争,削弱输电系统稳定性,降低电能质量,增加能量成本.因此,研究由于违反静态电压安全标准引起的系统阻塞问题,对于保证电力市场的正常运行和提高电力系统的效率具有重要的现实意义.考虑有载调压变压器以及可投切电容器组在保证系统安全性方面的重要作用,本文把这两个控制方法引入阻塞管理的优化策略中,与发电机组再调度一起,共同优化以处理由于系统静态电压安全引起的阻塞问题.     

基于加权潮流熵的电网故障传播脆弱线路识别

为提高电力系统运行安全水平,提出一种基于加权潮流熵的电网故障传播脆弱线路识别方法。通过直流潮流法快速估算线路断开时系统其他线路的潮流增量及负载率,采用加权潮流冲击熵反映目标线路受其他线路断开的转移潮流的影响,利用加权潮流分布熵反映目标线路断开对系统线路负载率分布的影响。结合加权潮流冲击熵与加权潮流分布熵定义线路综合脆弱指标,识别电网故障传播中的脆弱线路。直流潮流法可通过简单的数学运算准确估算系统断线故障时各线路的潮流情况,计算量少,适用性好。该方法综合考虑线路的受冲击脆弱度和断开后果脆弱度反映线路在电网故障传播中的脆弱性,同时,加权潮流熵有效反映了线路负载率较高甚至过载时的危险性。在IEEE39节点系统中对该方法进行了验证。     

考虑电转气设备和风电场协同扩建的气电互联综合能源系统规划

随着电转气技术的发展和燃气机组占比的日益提高,电力、天然气系统间的耦合程度逐渐加深。在此背景下,对气电互联综合能源系统扩建规划时,考虑投建发电机组、输电线路、天然气气井、输气管道、风电场、电转气设备,并探究电转气设备和风电场协同扩建对系统扩建方案、风电消纳和经济性的影响。在计及电力、天然气系统相关运行约束的前提下,建立以系统投资运行总成本之和最小为目标的气电互联综合能源系统长期协调规划扩建模型;通过分段线性法将该模型转化为混合整数规划模型进行求解;通过IEEE 24节点的电力系统和12节点的天然气系统组成的算例系统验证所提模型的有效性,结果表明合理的电转气设备和风电场协同投建可以减少输电线路阻塞和输电线路的过度投建,提高系统经济性和运行安全性。     

考虑直流系统双极闭锁故障的受端电网运行成本优化

现有的电力系统运行优化大多没有考虑故障短期运行安全约束,导致其优化结果没有为故障短期内快速控制保留充分有功备用,尤其在含特高压直流输入的电力系统发生直流闭锁故障后将会出现大量有功缺额,从而导致故障后系统大面积切负荷,给电力系统带来了严重经济损失。提出了一种考虑故障短期运行安全约束的含特高压接入受端系统发输电运行优化模型。首先,在含特高压接入受端系统中设置含直流双极闭锁在内的多个N-1故障。其次,在传统N-1安全约束下最优潮流规划模型中加入故障短期安全约束。最后,以发输电成本最小和切负荷成本最小为目标函数,提出了含特高压接入的受端电网运行成本优化模型。该模型在修改后的IEEE39节点系统中得到验证。     

电力现货市场下输配协同传输阻塞管理

电力现货市场中传输阻塞管理需要协调输电网和配电网可控资源。鉴于虚拟电厂(VPP)具有能够聚合分布式电源(DG)参与电力市场的良好特性,提出了配电网作为VPP参与电力现货市场阻塞管理的输配协同双层优化模型。输电网层综合考虑了由母线电压越限和支路/断面功率越限引起的输电网阻塞,实现了VPP和常规机组的协同优化;VPP层考虑了配电网可控DG和可中断负荷的参与并满足了配电网安全约束。通过2层之间的交互协调,实现了输配全局资源的经济利用、给出了更加合理的价格信号。对由IEEE 30节点输电网和3馈线、16节点配电网组成的输配全局电网算例进行仿真,结果表明了文中模型与方法的有效性。     

考虑机组组合和网络结构优化的电网规划方法

随着风电等可再生能源发电接入规模的不断增加,电网面临的不确定性因素显著增加,对电力系统规划造成深远影响。针对目前研究中尚缺乏含可再生能源电网规划同时考虑机组组合和网络结构化的问题,以运行成本、弃可再生能源成本和切负荷成本之和最小为优化目标,综合考虑新建线路约束、网络结构优化约束和机组组合约束,并采用不同场景描述可再生能源出力和负荷需求的不同水平,建立了嵌入机组组合和网络结构优化的可再生能源接入系统电网规划模型,系统分析了电网规划方案的经济性及对可再生能源的消纳能力,为电网规划工作提供重要的辅助决策依据。通过IEEE RTS-24算例分析验证了所提方法的有效性。     

考虑直流接入对系统安全性影响的负荷恢复优化

综合考虑高压直流(LCC-HVDC)接入电网时已恢复负荷的频率调节特性、功率因数、大小与位置对受端系统安全性的影响,结合系统恢复过程中的负荷投入特点,提出了一种考虑直流接入对系统安全性影响的负荷恢复优化方法。以直流接入时受端电网频率偏差最小化、节点电压偏移程度最小化和联合潮流熵最大化为优化目标,考虑机组出力、线路潮流等约束条件,采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)求解出负荷恢复的Pareto最优解集;然后根据三角模糊数和信息熵权法分别确定各属性的主客观权重,通过灰色关联分析模型对各方案进行多属性决策选出最满意的解。最后,通过含高压直流通道的新英格兰10机39节点系统算例验证了所提方法的有效性。     

New transmission planning model

A model for optimal long-range transmission planning is proposed. The model is capable of dealing with both static and dynamic modes of transmission planning. Given the existing network and anticipating a requirement for future facilities and loads, an accurate nonlinear cost function for the system is formulated. It includes both the fixed and the variable costs for all planned lines, in addition to the cost of the power losses. The cost function is minimized subject to demand satisfaction and overloading constraints. The model includes security constraints on bus voltage magnitudes and swing angles. The AC load flow solution is included in the optimization model. The results of applying the model to a previously reported power system from the literature are discussed