基于灵敏度修正的含风电场电力系统可用输电能力计算

为了在线评估风电场功率波动对可用输电能力(ATC)的影响,本文提出了基于灵敏度修正的含风电场电力系统ATC计算方法。基于风电场输出功率波动性的特点,在风电机组功率波动引起其他发电机有功出力方式发生变化情况下,利用灵敏度修正支路有功功率,校正支路有功对控制参数的灵敏度,通过考虑支路热稳定约束,建立ATC与系统发电机有功功率变化参数的映射关系,并根据电力系统当前运行点的特性确定了灵敏度应用的有效区间,快速计算由于风电机组功率变化导致常规发电机不同出力方式下的ATC。对含风电场的IEEE-30节点系统仿真结果表明,本文所提方法能够准确计算由于风电波动导致常规机组运行方式变化情况下的ATC,且计算时间满足在线计算要求。     

电网关键断面极限输电能力评估方法研究

随着新能源渗透率不断增加,电网运行方式变化频繁,关键断面输送限额复杂多变,影响新能源消纳与电力保供能力。通过对断面极限输电能力影响因素的分析,找到极限输电能力计算评估的关键点。通过各种主流极限输电能力计算方法的归纳总结,对比各种算法的优缺点,在此基础上提出一种基于发电出力概率分布的断面输送能力评估方法技术路线,为调控部门制定电网断面限额提供新思路。     

考虑新能源发电不确定性的可用输电能力风险效益评估

随着新能源发电的迅速发展,其功率输出的间歇性、随机性将对可用输电能力(ATC)产生显著影响。利用蒙特卡洛仿真法模拟新能源发电出力间歇性、随机性和负荷波动以及系统设备状态的不确定性,通过最优潮流求解特定系统状态和参数下的ATC;利用概率统计理论确定ATC样本值的概率密度,基于此建立ATC的风险效益模型,通过数值分析技术确定综合效益最大的ATC。从发电设备位置、功率输出不确定性、穿透率等方面研究新能源发电对ATC的影响。用包含风电、光伏电源的改进IEEE 118系统验证了方法的有效性。     

基于SDAE特征提取的含风电电网可用输电能力计算

风力发电的不确定性显著增加了电力系统可用输电能力(ATC)计算的难度。基于点估计的Gram-Charlier级数展开理论和深度学习技术,提出了一种计及越限概率要求的ATC快速计算方法,考虑的约束类型包括静态安全、静态电压稳定和暂态稳定约束。假定风电出力概率分布已知,结合两点估计法和Gram-Charlier级数展开,通过两个确定性场景的最大输电能力(TTC)计算结果逼近TTC的累积分布函数。为了快速、准确地获得确定性场景的TTC,利用堆叠降噪自动编码器(SDAE)建立了TTC计算的深度学习模型。获得TTC的累积分布函数后,将断面功率超过TTC的概率定义为越限概率,推导了给定越限概率要求下ATC计算的表达式。实际电网仿真结果表明,所提方法能够有效计及多类安全稳定约束,快速、准确计算不同越限概率要求下的ATC。     

基于风险的输电断面经济输电功率计算

为有效协调电力系统运行安全性和经济性,更合理评估输电断面最佳运行功率,文中基于安全稳定风险分析与定量评估,提出了输电断面经济输电功率的概念,即使得断面输电的经济效益与系统失稳风险代价之差获得最大值时的断面输电功率值,并将故障下使系统保持稳定的紧急控制代价作为系统失稳风险。给出了输电断面经济输电功率的实用化计算方法和调度运行应用的建议。实际大电网的算例表明,输电断面按经济输电功率运行,可在系统安全风险可控的基础上获得更好的经济性。     

基于切片反射采样的风电并网系统可用输电能力概率风险评估

如何全面地考虑风电功率的波动性和随机性,提高风电场出力概率分布采样的速度及精度,进而有效评估可用输电能力(ATC)成为亟待解决的问题。为此,提出基于切片反射采样(RSS)的改进方法对风电并网系统的ATC进行概率风险评估。对风电场出力进行优化建模,利用RSS对模型进行采样并构建样本空间,将样本值代入潮流方程进行最优潮流计算,并对ATC评估指标进行统计分析。含有风电场模型的IEEE 30节点系统仿真结果表明,与常规Gibbs采样算法相比,所提方法在确保计算效率的同时显著提高了采样方法的准确度。     

计及风电出力相关性和条件价值风险的电力系统概率可用输电能力评估

针对风电出力预测误差对区域间可用输电能力（ATC）评估的影响，提出一种计及风电出力相关性和条件风险价值（CVaR）的电力系统区域间ATC概率评估方法。首先，通过基于历史风电出力数据的相关系数矩阵和Copula函数，构建计及风电场出力空间相关性的风电出力预测误差概率模型；接着，基于获得的计及风电出力空间相关性的风电出力预测误差修正风电场出力预测值；然后，提出一种计及风电出力相关性和CVaR的ATC概率评估双层优化模型，下层模型以基态下发电成本和风险费用最小为目标，上层模型以极大化区域间ATC为目标，通过基态下和极限状态下机组的出力作为上下层模型间的交互信息；在此基础上，利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优条件，对下层模型进行转换，将双层优化模型转换为均衡约束的数学规划（MPEC）模型；进一步，将MPEC模型转换为混合整数二阶锥规划问题，进而实现概率ATC的求解；最后，通过PJM-5节点测试系统和吉林西部电网进行算例分析，结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

考虑方向性和风险性的大型互联电网可用输电能力快速计算

快速而准确地计算可用输电能力(available transfer capability,ATC),对于大型互联电网的运行与调度具有重要意义。提出一种考虑多方面影响因素的适用于大型互联电网的可用输电能力快速计算方法。该模型采用重复潮流法构建动态ATC的计算框架,通过优化校验过程与自适应步长控制提高了计算速度。文中全面地考虑了包括暂态稳定约束在内的多种动态和静态约束;在分析不同的功率调整过程对计算结果影响的基础上,给出3种具有实际指导意义的功率增长方向及其计算方法;并引入暂态稳定的概率风险评估,间接计及不确定性因素,计算系统承担一定失稳风险时的ATC。所开发软件在实际电网中的应用验证了所提算法的有效性和实用性。     

面向新能源外送消纳的区域间概率可用传输能力计算

在计及新能源波动性和相关性的基础上,研究了面向新能源外送消纳的区域间概率可用传输能力(available transfer capability,ATC)的评估方法。通过对比分析多种相关性理论,选用离散化的联合概率模型来计及风电场间的相关性,在此基础上根据非序贯蒙特卡洛抽样考虑元件故障及负荷波动等不确定性因素;针对在容量评估中ATC易受到发电机出力调整的影响,对比分析了多种实用化电源出力调整策略;进而根据网架结构变化提出了一种基于灵敏度和优化调整综合评估策略的加速算法。IEEE-RTS算例结果验证了所提方法的有效性,研究表明计及风电相关性使计算模型更加完善,而忽略相关性使评估结果更加保守;此外,电源调整策略的差异会对ATC的评估具有显著作用。     

快速计算电网可用输电能力的交流灵敏度方法

在电力市场环境下，可用输电能力(ATC)是反映输电设备可用于能量交易的剩余容量的重要指标。ATC一旦确定后，快速估计出系统参数变化对输电能力的影响具有很大的实际应用价值。文中首先基于连续潮流方法，考虑输电支路的过负荷约束、发电机有功及无功出力约束和节点电压约束，计算出ATC的值；然后推导出ATC对多种运行参数摄动的一阶灵敏度计算模型，运行参数包括节点负荷功率、发电节点端电压以及给定的能量交易，这些灵敏度系数能够很快地计算；最后，使用了IEEE30节点系统的算例来验证文中所提出的方法的有效性和快速性。     

高比例新能源电力系统静态电压稳定裕度在线概率评估

新能源的随机性、波动性及弱调节特性给电力系统静态电压的安全及稳定性带来了挑战。针对此问题，提出一种考虑源荷双侧不确定性的高比例新能源电力系统静态电压稳定裕度在线概率评估方法。首先，基于新能源无功调节特性与传统机组的差异，分析了大量新能源替代传统机组对稳定裕度的影响。然后，分析了新能源出力不确定性对稳定裕度分布范围的影响，并建立源荷不确定性模型以生成典型场景。最后，为了应对新能源快速波动性给稳定裕度带来的影响，提出基于优化ELM-KDE的稳定裕度在线概率评估方法。利用优化极限学习机(extreme learning machine, ELM)预测典型场景稳定裕度并通过核密度估计(kernel density estimation, KDE)准确获得其概率分布函数。构建了静态电压稳定期望裕度和静态电压稳定风险度两个指标对结果进行表征。分别在New England 39和IEEE300节点系统进行了仿真测试，并将结果与传统蒙特卡洛方法计算结果对比，验证了所提方法的有效性。     

基于模型预测控制的户用微电网在线能量管理方法

针对户用微电网中可再生能源出力和负荷需求的不确定性问题,对负荷需求响应特性、可再生能源出力特征、户用微电网能量控制系统的结构特征和运行机理等方面进行了研究,提出一种基于模型预测控制的在线能量管理方法。以用户最小用电成本作为优化目标,基于模型预测控制方法对户用微电网进行动态优化。同时根据用户的用电行为建立事件驱动机制,设置相应的触发条件,只有系统接收到触发信号时才进行在线决策优化。研究结果表明:所提的在线能量管理方法能够实时响应负荷需求,降低用电成本,提高微电网供需平衡能力,并且有效降低计算量。     

基于非时序模型的新能源消纳能力评估方法

随着风电和光伏装机容量的快速增长,弃风和弃光问题日益突出,开展新能源消纳能力研究,建立消纳能力量化评估体系对电网调度的运行和控制工作有着重要的意义。文中提出了一种基于非时序分析模型的新能源消纳能力量化评估方法。该方法基于概率分析理论,首先利用阿基米德Copula函数构建了新能源理论出力的概率分布,通过负荷特性构建了系统新能源消纳空间的概率分布,进而得到了系统新能源弃电功率的概率分布。然后,再通过新能源弃电功率的概率分布计算得到新能源弃电率,评估系统的新能源消纳能力。最后,基于EPRI 36机组系统验证了所提方法的正确性和有效性,并分析了负荷、新能源装机容量、常规机组调峰率以及备用水平对弃电率的影响。     

基于AP聚类和鲁棒优化的电网规划灵活性评估

高比例可再生能源的并网,给电力系统规划的灵活性带来了挑战。本文考虑源-荷双端的不确定性,提出了一种基于AP(affinity propagation)聚类和两阶段鲁棒优化的电网规划灵活性评估方法。首先,本文提出了基于AP聚类的远景年典型日负荷建模方法。其次,以区间的形式考虑可再生能源出力的不确定性,构建基于鲁棒优化的电力系统规划方案灵活性评估模型。最后,在整个周期的角度和各时间断面的角度提出了一组电网规划灵活性评估指标。本文利用IEEE RTS-24算例验证所提出方法的合理性。     

考虑分布式新能源动态不确定性的配电网灾后时序负荷恢复方法

现有弹性配电网负荷恢复研究较少考虑到接入的分布式新能源出力不确定性及其动态更新对负荷恢复策略的影响,同时新兴的动态微电网技术能根据不确定因素的预测曲线灵活调整网络拓扑,进一步提升系统弹性。为此,提出了一种考虑分布式新能源动态不确定性的配电网灾后时序负荷恢复方法。建立了基于高斯Copula的不确定因素预测概率分布滚动修正模型,并提出了基于切片采样法的场景生成方法形成分布式新能源出力和负荷的典型场景;在考虑动态微电网划分的基础上,建立了配电网多时段负荷恢复模型;将滚动修正与负荷恢复模型相结合,建立了弹性配电网在线负荷恢复决策框架。所提方法在改进的IEEE 37节点馈线测试系统中得到了验证,算例结果表明其能充分考虑动态变化的不确定性以及灵活的配电网拓扑对负荷恢复策略的影响,从而有效提高系统的恢复能力。     

考虑新能源发电不确定性的静态电压稳定故障筛选与排序方法

为了有效地分析电力系统设备故障和新能源发电不确定性对系统静态电压稳定的影响,提出了一种考虑新能源发电不确定性的静态电压稳定故障筛选与排序方法。假设各新能源发电出力为均值,建立N-1故障场景下确定性的电压稳定临界点模型,根据所得的故障后负荷裕度筛选得到严重故障集。考虑风电和光伏发电的随机分布,建立故障场景下的电压稳定概率评估模型,采用随机响应面法求解获得故障场景的负荷裕度累积概率分布。根据负荷裕度累积概率分布,设计了2种故障后系统电压稳定性的排序指标,确定严重故障集的排序。IEEE 118节点标准系统的计算结果表明,所提故障筛选与排序方法是有效的,可以甄别和排序各故障场景下系统的概率静态电压稳定性;根据故障排序结果构建的电力系统概率电压稳定域有助于对概率稳定边界的分析和研究。     

基于等效负荷区间和随机生产模拟的新能源接纳能力快速计算方法

新能源大规模接入电网,对电网的调峰造成了巨大压力,并导致系统弃风率增大,因而快速准确地计算系统常规机组的最优开机容量及其对应的弃风率十分重要。基于此,提出了基于等效负荷区间和随机生产模拟的新能源接纳能力快速计算方法。首先,引入等效负荷区间和可信容量的概念来初步确定传统机组开机容量;然后,运用随机生产模拟中的时序卷积和持续卷积计算各类电源上网电量,利用时序卷积将风电出力和负荷出力及联络线功率在时间尺度上进行序贯卷积,可以准确计算出该区域新能源接纳电量,利用持续卷积可以快速计算出常规机组周期内的发电量;最后,以某省电网为例,对所提模型、算法的有效性进行了验证。该方法可应用于风电电源规划、调度中开机容量的确定、风电场弃风率的快速计算等场合。     

敏感负荷对含新能源配网规划的影响

由于新能源出力不稳,未来高比例新能源接入会使配电网电能质量下降,从而降低敏感负荷的运行效率,严重时导致设备运行异常甚至故障。在此背景下,电压下降至敏感负荷电压耐受曲线的不确定区域内时,可能会发生负荷损失的情况,需在配电网规划加以重视,以提高电网的安全性和经济性。文中以变频调速电机为例进行建模,分析其电压敏感性,并估算了变频调速器在电压耐受曲线不确定区域内的故障概率。然后将电压敏感型负荷的损失量纳入配电网风险规划模型中,对现有风险规划进行改进,算例结果验证了所提方法的可行性和有效性,为未来配电网规划提供了参考。     

考虑变量相关性的改进场景优化法区间潮流计算

可再生能源出力和负荷波动的不确定性增加了电力系统运行状态的不确定性,为此提出一种考虑区间变量间相关性的区间潮流场景非线性优化方法.通过构造不确定平行四边形区域表示区间变量间的相关性,针对场景优化法可能造成重复计算的问题,通过对比节点电压对节点功率的灵敏度的正、负性,将变化趋势一致的状态变量进行归类计算.算例分析结果表明...