基于运行模式的最优潮流局部总加约束的形成方法

在电力系统运行模式综合离线安全分析工作的基础上，研究了电源输出功率变化对系统存在问题的影响，给出了形成最优潮流局部总加约束的方法，使约束值的给定与系统的运行状态相联系，同时可以方便地通过约束值的改变，把系统的经济性与安全性统一起来加以考虑。该方法使最优潮流算法中约束值的给定更加合理。     

综合动态安全与静态电压稳定的协调预防控制

考虑不同稳定问题的预防控制措施通过控制中心的调度计划施行，共用一个控制通道，它们之间需要进行协调。首先提出了考虑综合安全约束的最优潮流（CSC-OPF）模型来描述协调预防控制问题，给出了该模型的2种应用模式:对当前运行点的最低成本协调预防控制和以提高极限传输功率为目标的最低成本控制。通过将综合安全约束解耦为运行可行性子约束、静态电压稳定子约束和动态安全子约束，将CSC-OPF模型转化为一个线性优化模型并采用连续线性规划方法来求解。通过新英格兰10机39节点系统算例验证了该方法的有效性。     

线路传输容量约束对电力市场均衡的影响

电力市场中最优竞标可描述成一个两层优化问题，其中在下层优化中ISO通过求解最优潮流(OPF)问题来最大化社会效益，而在上层优化中，电力供应商（发电商）通过线性供应函数竞标来最大化各自利润。线路传输容量约束将导致电力供应商决策空间分成不同区域，在任一决策区域内约束状态严格不变（或为严格等式，或为严格不等式）。而不同决策区域内约束状态不同又导致电力供应商在不同区域内有相应不同的最优策略。从市场均衡定义出发，通过在不同决策区域中搜索发电供应商最优响应曲线的交点来定位市场均衡点。文中首先研究一个简单的3节点系统，发现线路传输容量约束的引入导致市场可能有一段连续的均衡点，或是不存在均衡点；且如果均衡点存在，那么只能在约束边界式上发现，即不存在节点电价差或不存在网络拥塞费用。通过分析上述结论的内在因素，将其推广到复杂系统中。算例检验表明了文中分析的正确性。     

基于非线性内点法的安全约束最优潮流:（二）算法实现

提出一种考虑多预想事故的安全约束最优潮流内点算法实施方案。讨论了预想事故集中，起作用预想事故的监视与强制策略及不可行预想事故的辨识。根据简约KKT（Karush-Kuhn-Tucker）系统的带边列分块对角特殊结构，推导了内点安全约束最优潮流的一种分解协调实施算法。为保证预想事故扫描对安全约束最优潮流的支撑，提出了一种能量管理系统中安全约束最优潮流和静态安全分析模块间的衔接和交互方案。算法在IEEE 14节点等4个系统上，对全部非解列型开断事故进行了大量的计算，结果表明，算法有效、可靠。安全约束最优潮流解与经典最优潮流解在安全性和经济性上的比较则显示了将静态安全约束引入经典最优潮流的必要性。     

连续潮流及其在电力系统静态稳定分析中的应用

对连续潮流问题及其在电力系统静态稳定性分析中的应用进行了全面的综述。从连续潮流用于系统静态稳定性分析的理论基础、连续潮流的模型分类、连续潮流的算法分类和连续潮流的用途等方面分别进行了评述。对于连续潮流的其他相关发展，如快速解耦法连续潮流问题、双参数稳定边界连续潮流问题、连续最优潮流问题及其考虑一些动态元件的静态特性的连续潮流模型做了介绍。随着电力系统静态稳定评估和控制功能的在线应用，连续潮流技术必将成为能量管理系统中一个基本的计算引擎。     

基于内点法的安全约束经济调度

在分析仿射变换内点法的基础上，导出了改进的仿射变换内点法，这种方法特别适合电力系 统 最优潮流问题的求解；在此基础上建立了基于内点法的电力系统最优潮流问题——安全约束 的经济调度 的数学模型，并给出了其算法与实现；最后，对新算法以实例进行了验证。算例表明，所提 的优化方法具有较快的计算速度。     

基于功率-电流混合潮流约束的内点法最优潮流

提出了一种基于直角坐标下功率 — 电流混合型潮流约束的最优潮流模型。该模型对系统中的非零注入功率节点采用功率失配型潮流约束,而对零注入功率节点采用电流失配型潮流约束。这种混合模型结合了功率和电流型潮流方程的优点:对于零注入功率节点,该模型具有电流型潮流方程一阶导数为常数、二阶导数为0的特点,从而使雅可比矩阵和海森矩阵更容易计算;对于非零注入功率节点,该模型也比电流型潮流方程更好处理。该模型特别适合非线性预测 — 校正内点法的最优潮流,多个大规模算例测试证明该模型收敛性更好,计算效率更高,尤其适合求解含较多零注入功率节点的大规模电力系统最优潮流问题。     

考虑暂态稳定性约束的最优潮流

提出了考虑暂态稳定性约束的最优潮流(OTS)问题的计算方法。OTS是函数空间的非线性优化问题。采用约束转换技术，将函数空间的OTS转换为常规的静态优化问题。求解转换后OTS的关键在于如何计算暂态稳定约束函数关于系统控制变量等的雅可比矩阵。文中将伴随方程方法运用于该矩阵的计算，有效地提高了算法的效率。所提出的方法较好地解决了考虑暂态稳定性约束后，优化模型规模庞大、计算负担重等问题。在一个简化的实际系统上对此方法进行了测试，测试结果证实了其有效性。     

响水水电站接入系统优化

水电站接入系统与电网网架及系统潮流、稳定、短路等因素有关,本文对响水水电站接入贵州电网进行技术经济论证,以求最优系统接入点。     

新能源发电约束下中国长期电力系统规划

根据国家能源发展政策,以新能源发电装机容量为指标,设置新能源发展目标。基于区间机会约束方法,以系统成本最小为目标,重点考虑新能源发展约束,兼顾电力供需和环境减排,构建了新能源发电约束下的中国长期(2021—2050年)电力系统规划模型。该模型不仅可表征区间和随机不确定性对电力系统的影响,而且可得到不确定性条件下常规能源和新能源最优发电方案。研究结果表明,未来30年中国电力生产结构仍以常规能源为主,但新能源发电占比逐渐增加。规划期末,新能源将肩负43%的电力生产任务。此外,研究结果还表明2021—2030年水电发电量以年均1.5%～2.6%的速度增加,2030年后其发电量则基本保持稳定。     

一种静态电压稳定临界点的识别和计算方法

提出了一种用连续潮流技术识别和计算电压崩溃临界点的方法。电力系统静态电压稳定分析中，常见有鞍结型分岔点和约束诱导型分岔点。基于连续潮流的间接方法没有确定初值的困难，适合于负荷参数耦合的情形,易于识别约束型分岔点，从而适合于大型实际系统静态稳定临界点的计算。通过对中国一个实际地区系统的数值分析，表明文中所提方法是有效的。     

一种恢复最优潮流可行性的实用方法

最优潮流无解时,以往只能凭借经验和反复调试才能恢复其可行性。文中提出了一种最优潮流的扩展模型来恢复最优潮流的可行性。在等式约束和不等式约束中加入松弛变量,并在目标函数中加入相应的惩罚项,采用改进的原对偶内点法来求解。算例仿真的结果表明:当原问题可行时,该模型可以收敛到原问题的最优解;当前约束或者控制变量越界导致原问题无解时,可以自动到更大的可行域内寻优,快速得到近似解,并且可以明确指出导致原问题无解的关键约束,从计算结果中可以方便地得到调整的措施,即调整有功、无功补偿量或者安全约束指标。改进的算法在各种情况下都有很好的收敛性。与其他模型和方法的比较说明了该模型和算法的优越性。该方法可以在多个方面得到实际应用。     

分段竞价在区域电力市场中的应用方案

结合分段竞价的基本规则和原理模型,对分段竞价在区域电力市场中的应用难点进行了研究。在优先安排水电后,讨论了修正后负荷曲线划分容量段的实用方法;针对区域电网需要根据各省差异而划分价区的实际情况,在竞价出清过程中引入了省间潮流断面约束,从而实现了自动划分价区;在竞标选择和约束下调时,结合机组最小技术出力和省间潮流断面输送容量约束,采用按比例的方法分配报价相同机组的容量。考虑了负荷容量平衡、机组出力、省间潮流断面等约束,建立了区域电力市场分段竞价数学模型。结合以上实用化处理方法,该模型可以采用排队算法求解。对包含87台火电机组的实际系统进行仿真计算,验证了该方法的有效性。计算结果显示区域电力市场采用分段竞价方式,对电网公司和发电公司都是较好的方案。     

潮流不可解评估方法的比较

电力系统在线电压稳定监视与控制中，故障态潮流发散的情况经常出现。识别其是否确实为失稳故障、准确评估其不可解程度及其提供校正控制用的灵敏度信息是对不可解潮流解算技术的3个基本要求。最优乘子牛顿法、基于直接求解KKT条件的最优潮流法和新近提出的故障型连续潮流法是3个可以处理潮流不可解的技术。前两者提供了在功率注入空间某种距离最近的临界点，而故障型连续潮流法提供了故障参数空间最近的临界点。文中应用这3种方法对IEEE 118节点标准系统进行了计算，从识别的可靠性、不可解程度评估的准确性和灵敏度信息的合理性等方面对它们进行分析和比较，结果表明所得到的不可解程度评估和排序结果存在差异，都包含了控制灵敏度信息。     

静态电压稳定分析的故障筛选和排序方法

提出一种新的故障筛选和排序方法。首先，定义一种负荷裕度阈值，用连续潮流法计算此裕度下的潮流工况，在此工况下，利用最优乘子法依次求解所有的开断潮流，将有解的大部分开断作为安全故障筛选掉，少量无解的则为不安全故障。然后，在基态下利用最优乘子法依次求解不安全故障的开断潮流。有解则为危险故障，并用连续潮流法求解负荷裕度，按裕度给出排序;无解则为失稳故障，结合最小二乘潮流解失配量中隐含的校正控制灵敏度信息，使用序列线性规划法给出使潮流恢复有解的最小切负荷代价，据此代价来排序失稳故障。新英格兰10机39节点系统的仿真结果验证了所提出的方法能快速、可靠、全面地实现电压稳定的故障筛选和排序。     

基于非线性内点法的安全约束最优潮流:(一）理论分析

提出了一种考虑多预想事故的安全约束最优潮流内点算法。分析了多预想事故下安全约束最优潮流模型的构建及控制变量的划分。直接应用一类基于扰动KKT（Karush-Kuhn-Tucker）条件的非线性路径跟踪内点理论来设计这一大规模非线性规划问题的解法。对算法核心———简约KKT系统进行了深入的结构分析，导出一种由4×4块元素构成，按预想事故分块对角排列，类似节点导纳矩阵结构的修正系统稀疏结构。简约系统的维数仅取决于等式潮流方程的个数，每次迭代的计算规模稍大于同时求解基态和 c个起作用预想事故牛顿潮流迭代的8倍。     

计及无功/电压特性的停电模型及自组织临界性分析

在总结已有停电模型的基础上，根据电压稳定理论，建立了电力系统停电模型。该模型包含电压静态稳定分析模块，可以从无功/电压角度研究和揭示电网演化的自组织临界特征;所构造的电压稳定分析模块采用3种电压稳定分析方法:临界电压分析法、基于常规潮流和最优潮流的无功/电压模态分析法，其中第3种方法是第2种方法的扩展，具有较大的可信度。IEEE 30节点系统的仿真表明:所建立的停电模型能够较实际地体现电力系统运行和建设的动态过程，进而全面反映负荷损失和电压稳定水平的演化趋势，并从无功/电压角度评估电力系统的安全运行水平。     

多区域互联电力系统输电服务边际电价理论

建立了一个多区域全交流互联电力系统最优潮流模型 (M-OPF)，发展了一种基于最优潮流的灵敏度分析方法，该方法可以提供在参数变化同时保持最优解情况下电力系统运行状况的变化信息。M-OPF问题求最优解时，通常有一部分不等式约束条件。在计及不等式约束条件的最优解邻近进行灵敏度分析来计算灵敏度系数。它们是通过产生一个Kuhn-Tucker条件的线性近似来求得的。文中提出用区域发电成本对母线需求及功率交换的灵敏度信息来计算边际转运价格。     

旋转备用的经济分配及其内点法实现

在最优潮流中，发电机组出力通常是独立变量，然而系统的旋转备用约束增加了发电机组出力间的耦合关系。基于非线性内点法针对实时旋转备用最优分配问题提出了一种解耦算法，使得发电机约束矩阵和网络约束矩阵在最优潮流中能够单独进行得到。进一步推导得到一个降阶的KKT（Karush-Kuhn-Tucker）系统，其规模由网络自身大小决定，仅通过修改扩展海森矩阵元素即可计及旋转备用约束的影响，并使用先进的超级稀疏技术全面分析、研究了该降阶KKT系统的稀疏结构。该算法涉及的旋转备用也包括了切负荷。     

联络线族的有功安全校正控制

提出电力系统安全校正控制中新的安全约束条件：联络线族的有功潮流约束，并用分布 因子法实现联络线族的有功安全校正控制。此算法与最优潮流相配合，得到一个安全可行的 优化潮流解。实例计算表明：算法正确、实用。