基于多场景风险分析的含风电互联电网机组组合策略研究

为保证电力系统可靠运行,日前机组组合应考虑电网中不确定性因素所带来的风险。大规模风电并网给电力系统运行引入了更多的不确定性,电网互联一定程度上可削弱风电不确定性对电网运行的影响,但同时也增大了日前机组组合问题的复杂度。为了在有限的计算时间内获取计及风险的可行的机组组合方案,需要筛选典型场景来衡量电网运行风险。在风电、负荷预测误差的基础上设置了互联电网机组、联络线强迫停运场景集,构建了互联电网弃风电量期望（expected wind power curtailed,EWPC）和电量不足期望（expected energy not supplied,EENS）风险量化指标,并将其以罚函数的形式引入目标函数,建立了计及多场景运行风险的多区域互联电网安全约束机组组合模型,经两区域12节点系统验证了机组组合策略的正确性和有效性。     

基于遗传算法的电网经济调度新方法的研究

本文简述了人工智能优化方法－－遗传算法基本原理，提出了一个实用性能较好的电网经济调度模型，就遗传算法解决电网安全的调度问题进行了深入研究，建立了多机系统的适值函数，对基本遗传算法提出了有效改进策略，为解决电网安全约束经济调度问题展示了新方法。     

考虑机组组合的梯级水电站跨省区多电网调峰优化调度方法EI北大核心CSCD

在电力大规模跨区消纳背景下,一些大型水电站群需要向多个电网送电、响应多个电网调峰需求,甚至存在单站不同机组分别向不同电网送电的情况。考虑水电站运行约束、多电网调峰需求及跨省区输电限制,提出了一种考虑机组组合的梯级水电站多电网调峰优化调度方法。该方法首先构建了水电站短期出力计算及网间电力分配的混合整数二次规划模型,采用迭代寻优方法计算梯级水电站的理想出力过程;之后以实际出力计划与理想过程相差最小为目标,结合约束简化策略构建梯级水电站短期优化调度模型,对各电站实际出力计划进行求解,并以此为基础,计算梯级水电站机组组合结果与各电网受电过程。基于溪洛渡—向家坝梯级水电站多电网调峰的仿真结果表明,所提方法可满足跨省区送电水电站复杂运行约束,有效响应各受端电网的高峰负荷需求,具有显著的调峰效果。     

考虑灵活性互济的跨区电网灵活性资源优化调度策略

针对电网的分区运行与多类型灵活性资源地区间分布不均衡的特性，提出一种考虑灵活性互济的跨区电网灵活性资源优化调度策略。首先，建立考虑多类型灵活性资源的综合灵活性供给能力模型，同时计及灵活性互济水平建立联络线功率约束模型；其次，建立基于电网间灵活性资源互济机制的多区域电网优化调度模型，将灵活性平衡机理与多种灵活性资源协调运行问题结合起来，引入模糊机会约束描述净负荷不确定性对灵活性供需平衡和电力平衡的影响；最后，以3个互联的IEEE-39节点系统为例对所提出的调度模型进行了验证，结果表明，所提灵活性互济调度模型促进了电网的灵活性供需平衡，有效地降低了系统运行成本和碳排放量，对系统经济安全、低碳环保运行具有积极意义。     

应用近似动态规划算法求解安全约束随机动态经济调度问题

针对大电网安全约束随机动态经济调度(DED)问题的求解时间太长,提出了应用近似动态规划算法快速求解不含抽水蓄能电站电网的安全约束随机DED问题的方法。建立了随机DED问题的虚拟存储器模型,以系统的正旋转备用容量作为存储变量,构建系统相邻时段的状态转移方程,并考虑了各输电线路和断面的安全约束。以风电场日前功率预测曲线为基础,通过拉丁超立方抽样产生风电场出力的误差场景,并逐一场景递推求解每个时段的二次规划模型以对各个时段的值函数进行训练,形成收敛的值函数,再代入预测场景求解以获得最终的优化调度方案。该方法实现了对随机DED模型各个场景和各个时段的解耦求解,将一个大规模优化问题分解为一系列的小规模优化问题,有效提高了对大电网随机DED模型的求解速度。以某一实际省级电网为算例,通过与场景法和鲁棒优化调度方法的比较验证了所提出模型和求解方法的正确有效性。     

计及光伏–负荷预测不确定性的直流跨省互联电网双级调度策略

为降低光伏、负荷出力预测不确定性对跨省优化调度运行经济性的影响,提出一种计及光伏–负荷预测不确定性的直流跨省互联电网双级调度策略。首先,采用基于每时晴空指数序列的向量自回归(vector auto-regressive,VAR)模型对光伏出力进行预测。在日前时间尺度下,利用多场景随机规划方法对两省日前光伏预测出力进行场景分析。在日内时间尺度下,提出一种新的梯形模糊数等价方法对两省日内光伏、负荷预测出力进行模糊数值等价;其次,以日前光伏出力预测场景集和负荷预测曲线为基础,结合火电和抽水蓄能建立日前跨省调度模型。以日前调度结果和日内光伏、负荷出力模糊数据集为输入,结合直流功率调整策略构建日内跨省调度模型;最后以国内某省实际数据改建的跨省互联电网为系统算例,对不确定环境下的双级调度计划进行分析,验证了所提调度策略能够协调优化两省可调度资源,降低机会约束规划模型运算复杂度,改善系统运行经济性。     

考虑多级调度的跨省区大电网安全约束经济调度模型

大电网安全约束经济调度(SCED)是一种解决大范围资源优化配置的有效技术手段。不同于单一省级电网优化调度,涉及跨省区的大电网SCED一方面计算规模成倍增加,另一方面需要合理协调机组及跨省区联络线输电计划,还应考虑国(分)省各级调度实际业务及特色需求。更大规模、更多更复杂的约束将给模型构建和求解带来困难。文中着重对跨省区大电网SCED所涉及的平衡策略、联络线计划及大规模网络约束等问题进行模型构建,并通过优化目标选择及约束条件配置构建适用于满足不同需求的SCED模型,从而实现求解性能与使用效果的合理匹配。通过实际电网算例仿真验证了所提方法的有效性。     

基于Benders分解法的交直流互联电网安全约束经济调度

安全约束经济调度是实现交直流互联大电网安全、经济、高效运行的关键环节。针对交直流互联电网的日内滚动经济调度问题,文中提出了时空协调、主子迭代的安全约束经济调度模式;通过精细化考虑交流潮流、直流输电系统稳态运行以及经济调度多时段耦合等约束条件,建立了交直流互联电网安全约束经济调度模型;为求解此大规模非线性规划模型,文中基于Benders分解法提出了主、子问题迭代的高效求解方法。算例从安全性、经济效益、算法收敛性和计算效率四个方面验证了所提模式、模型、求解方法的有效性。     

基于Shapley值与全局和声搜索算法的电网投资组合策略

随着新型电力系统建设的加速推进,电网投资的力度持续攀升,企业须探索更加合理高效的电网投资策略,以实现最优的综合效益。为此,从经济、社会、环保和安全的维度出发,以电网项目投资的综合效益为优化目标,对投资组合策略进行研究。首先,应用Shapley值法对各效益函数的占比进行分摊,以呈现不同效益指标的特性。其次,在考虑投资能力、负荷需求等关键约束的基础上,设计了电网项目投资组合优化模型,并采用全局和声搜索算法进行求解。最后,构建算例对投资组合策略进行验证。算例结果表明,所提方法能够协助决策者在新形势下制定最优的电网投资策略。     

基于极限场景集的风电机组安全调度决策模型

针对风电的间隙性和波动性给电网调度决策带来的不确定性影响,引入了极限场景优化方法来进行抑制。同时,为提高风电的消纳能力,加入弃风惩罚作为优化目标,构建了含蓄电池储能装置的风电机组安全调度两阶段决策模型。模型包括基于极限场景集的日前机组组合和基于机会约束含弃风惩罚的经济调度模型。最后,建立了潮流裕度指标,并评估了该模型的安全性。算例结果表明:所提模型能有效抑制风电机组的不确定性波动影响,得到了适应力和鲁棒性更强的调度优化方案,提高了风电消纳能力和电网安全性,为风电的深入开发和利用提供了参考。     

A Framework for Economic Load Frequency Control Design Using Modified Multi-objective Genetic Algorithm

This article deals with the coordination of security-constrained economic dispatch and load frequency control in an interconnected power system. The realistic and performance optimization inherent of the load frequency control (LFC) and security-constrained economic dispatch are fully considered without simplifying assumptions. For this purpose, modeling security-constrained economic dispatch as a discontinuous control action in the continuous frequency response model of a power system is well addressed. Considering conflict behavior of LFC and security-constrained economic dispatch beside the powerfulness of the multi-objective genetic algorithm (GA) to solve high-dimensional problems with conflicted objective functions makes it attractive for the automatic generation control coordination problem. The employed security-constrained economic dispatch utilizes the advantages of dynamic economic dispatch to achieve more realistic results. The GA is used to compute the decentralized control parameters and centralized generation levels of the on-line units to achieve an acceptable operating point. A significant modification in convergence speed has been performed by using LFC model properties in corporation with the genetic algorithm, so the proposed method gives considerable promise for implementation in multi-area power systems. The efficiency of the proposed algorithm and modification is demonstrated on a three control area power system.     

应对大规模功率缺失的区域电网日内发电计划优化调整方法

基于安全约束经济调度(SCED)的日内发电计划多应用于省级电网,当电网出现诸如特高压直流闭锁等大功率缺失时,基于送受端协商式的联络线计划调整难以快速实现互联省份的有效支援。针对上述问题,文中在传统SCED模型的基础上,提出了基于联络线断面和分省备用控制的日内计划模型。模型可在大区电网内,根据故障时电网的实际运行情况一次性求解机组及互联电网的联络线计划。将所述模型应用于华东电网,分析了宾金直流发生单极和双极闭锁时的计划调整过程。仿真结果表明模型可以在考虑安全约束前提下通过互济参数设置,灵活控制互联省份支援方式,以区域内机组及联络线计划调整发挥互联电网互济能力,实现有功大范围合理再平衡。     

基于风险的多区互联电力系统分布式鲁棒动态经济调度

为应对高比例可再生能源并网给调度运行带来的高不确定性,提出一种基于风险的两阶段鲁棒动态经济调度模型,可用于优化多区互联电力系统的联络线功率与区域发电及备用计划.在鲁棒优化模型中对所采用不确定集的边界进行优化,以评估弃风与失负荷风险.对联络线功率的优化包括两个方面:一是针对可再生能源预测出力制定基态联络线计划;二是针对实际可能出现的可再生能源出力制定功率调整计划,以实现区域备用共享.建立一种分布式调度体系,以实现各区域电力系统分散自治运行.采用动态乘子更新策略,避免了分布式优化算法参数选择的问题.在3区354节点系统上的算例分析验证了所提模型与算法的有效性.     

电网虚假数据注入攻击的双层优化模型

近年来随着智能电网技术和信息技术的发展,电力系统受到网络攻击的可能性越来越大。基于状态估计原理提出了虚假数据注入(FDI)攻击双层非线性优化模型。上层模型中,网络攻击方对电力系统测量数据展开攻击,其目的是寻找最优攻击方案使电力系统的经济损失最大化,以量测攻击范围和状态估计残差为约束条件,而下层模型采用安全约束经济调度模型,调度运行人员根据状态估计处理后的负荷数据优化调度电力系统的运行。针对双层优化模型的复杂性,利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件将其转化为单层非线性规划模型后求解。在GAMS上实现所提出虚假数据注入攻击非线性规划模型的编程仿真,并调用非线性规划求解器BARON进行求解。算例分析结果表明FDI双层优化攻击可能严重危害电力系统安全和经济运行,验证了所提出模型和方法的有效性。     

川渝电网提升川电东送输送能力的方案研究

重庆电网负荷的快速增长和川渝电网运行方式耦合的紧密性,导致川电东送通道在大负荷运行方式下出现功率分布严重不平衡问题,川渝电网输电能力因此受到限制。为解决该问题,基于直流潮流模型,分别从发电优化调度与互联网架建设改造两个方面建立提升川电东送输送能力的优化模型。利用优化工具分别对两种方案的优化模型进行求解,给出川渝电网发电优化调度与互联网架建设改造的优化结果。方案应用效果表明,川渝电网发电优化调度与互联网架建设改造均能提升川电东送输送能力,且川渝互联网架建设改造方案的效果更佳,工程造价相对较高。现场可根据实际条件和需求,选择合适方案进行实施。     

匹配不同场景需求的柔性直流应用型式选择

柔性直流输电技术近年来在国际和国内电网得到广泛发展和应用,新型技术层出不穷。在总结国内外柔性直流输电的典型工程及技术应用现状的基础上,梳理了国内电网柔性直流接入场景和技术需求,结合不同型式柔性直流的性能特点,提出了匹配不同场景需求的柔性直流应用型式选择方法;结合电网实际,指出了应用柔性直流输电技术时需关注的新问题。为电网规划阶段合理选择柔性直流应用场景,以及该场景下柔性直流合理应用型式选择提供了有效的解决方案。     

经柔直电网互联的含抽蓄的联合发电系统最大供电量计算

为充分利用风光发电能量,合理调度抽水蓄能电站,针对经柔直电网互联的风光蓄联合发电系统向远方负荷中心供电这一工程实际需求,提出基于日供电量最大的抽水蓄能发电优化调度模型及方法。采用最优潮流法计算受电区(负荷中心)全天的消纳极限。并以此极限为约束,同时考虑抽蓄电站库容与运行工况等限制,建立了抽蓄电站功率优化调度模型。提出的分段法与等效面积法显著提升了优化模型的计算速度。在某地风光蓄发电系统与柔直输电网架结构的基础上,用IEEE30节点系统模拟受端电网,建立仿真算例。比较了几种最大供电量计算方法的结果,验证了所提方法与模型的有效性。     

考虑风电不确定性的互联电力系统分散协调调度模型

针对含高比例风电的直流互联电力系统经济调度问题,采用鲁棒优化方法描述风电出力,提出了一种基于目标级联分析法的分散协调调度模型。首先,采用鲁棒优化方法中的多面体集合来描述风电出力的不确定性,为了降低问题求解的保守度,引入了鲁棒保守度调节因子。然后,根据分散协调算法的分解原理将待解决的经济调度问题分解为主问题和子问题。其中,主问题为上级调度中心协调优化互联电力系统之间的直流联络线功率,子问题为下级调度中心独立优化各区域电网的发电计划。最后,通过两个算例对所提模型的有效性进行了验证。结果表明,所提方法不仅可以弥补鲁棒优化方法偏于保守的不足,而且能够在应对风电出力不确定性的同时实现风电的跨区域消纳,适合中国电网目前的分层分区调度模式。     

协同电网安全性与经济性的新能源优先实时调度方法及应用

电网实时调度介于日内小时级滚动调度和秒级自动发电控制(AGC)之间,是在线调度过程中承上启下的重要环节。对新能源高占比电网,实时调度是提高电网实时调节能力和应对新能源陡升/陡降等强波动性的重要手段。实时调度本质上是带多重约束的多目标优化问题,需要兼顾多种实际需求,在基本不需要人工干预的条件下,分别以5 min和15 min为调度周期,在线自动、高可靠地给出可行合理的优化策略。文中提出一种安全性和经济性协同的新能源优先实时调度方法,采用多阶段推进决策,实现了不同场景下不同调度目标的协调,兼顾了消除断面拥塞、最大化消纳新能源、传统机组间出力公平分配、AGC备用容量可行等不同的调度需求。基于所提出的方法,开发了实时调度系统并在多个省级电网投运,实际运行结果证明了该方法的有效性。