基于发电机和负荷数据的区间不确定潮流算法

伴随风电并网渗透率的快速增长,系统注入功率的随机波动性显著增强,给系统的运行优化带来了挑战。潮流计算是系统运行优化的基础,但确定性的潮流计算难以获取不确定功率的潮流解。本文首先提出了不含切比雪夫近似的直角区间潮流模型,缩小了节点电压相角与支路有功功率的区间范围。同时,通过基于仿射算术的极坐标区间潮流模型,有效地获取了节点电压幅值区间。最后,综合考虑极坐标区间潮流与直角区间潮流的优势,提出了计及风电和负荷区间不确定性的混合仿射区间潮流模型,大大提高了区间潮流计算的精度,并通过IEEE30、IEEE118以及IEEE300节点系统验证了所提方法的有效性。     

基于交流潮流模型的电网供电能力评价算法

提出了扩展的具有变量范围约束的交流潮流模型及其求解方法，可以考虑对节点电压、有功和无功注入功率以及对支路潮流的变动范围约束。在此基础上提出了基于交流潮流模型的电网供电能力评价算法，不仅满足节点功率平衡方程，而且满足对节点电压、有功和无功注入功率以及对支路潮流的变动范围约束，可以更准确地分析电网对负荷变化的适应性及供电能力，找出制约电网供电能力的原因。给出了计算实例。     

计及VSC和DFIG的电网动态无功优化模型

近年来,一系列特高压直流工程的投运和大型风电场等新能源的并网给特高压近区电网无功控制带来了新的挑战。为解决含柔性直流的交直流混联电网的无功优化控制问题,提出了含电压源换流器(Voltage Source Converter, VSC)并考虑双馈感应风机(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG)无功支撑的动态无功优化模型。该模型以交直流电网全天网损最小为目标函数,约束包括交直流系统的潮流约束、直流变量的控制约束、离散控制变量动态调节次数约束及节点电压的安全约束。原模型是一个多时段非线性混合整数规划问题,缺乏快速有效的求解方法,通过线性化技术将原模型转化为能有效求解的二阶锥规划(Second Order Cone Programming, SOCP)问题。以IEEE30节点系统为例,通过仿真计算验证了所建模型和算法的有效性。     

计及分布式电源无功特性的弱环配电网复仿射潮流算法

为解决前推回代复仿射潮流算法在弱环及多分布式电源(DG)接口类型配电网中的适用性问题,在详细分析前推回代复仿射潮流计算特点的基础上,引入基于道路矩阵的回路分析法来解决该适应性问题。随后,针对仿射算术无法在区间不确定性条件下准确描述DG无功控制特性的不足,采用无功灵敏度矩阵与电压灵敏度矩阵两步修正的方式,提出了可计及DG无功控制特性的复仿射潮流改进算法。最后,基于IEEE 33节点系统、PGE 69节点系统以及实际113节点系统扩展的含多DG接口类型的不同规模配电网验证了所提算法的有效性与准确性。     

基于有功无功联合调整的动态潮流

提出了一种新型潮流算法,可同时考虑无功功率的区域平衡以及系统负荷变化所产生的净加速功率,并通过有功和无功的联合调整以获得更合理的潮流结果。计算过程取消了常规潮流算法定义的节点类型,使所有节点均参加有功和无功迭代,避免了人为确定节点类型对潮流分布的不良影响。最后通过IEEE30节点系统将所提算法与常规潮流算法、动态潮流算法进行了比较,结果表明所提算法能够改善系统的有功和无功功率分布。     

考虑风电场出力波动区间的电力系统静态电压稳定裕度计算

大规模风电接入电力系统使得静态电压稳定裕度(SVSM)计算需要考虑风电场出力随机波动的影响。采用区间数描述风电场出力的随机波动特性,基于连续潮流法和仿射区间算法,提出了含风电场的电力系统SVSM区间的计算方法。首先根据电压稳定极限点分岔类型的不同将风电场出力波动区间进行分段,然后采用连续潮流法分别求出每段区间中心值对应的SVSM,并根据相应分岔点类型计算出SVSM对风电场出力的灵敏度,最后结合线性规划模型优化噪声元范围以获得区间收缩结果,从而得到SVSM区间。采用相关角表示不同风电场出力区间的相关性,根据分岔点类型相同与否,采用不同的处理方法计算得到SVSM区间。以IEEE 39节点系统和某964节点实际省级电网为例,并与蒙特卡洛模拟方法比较,结果表明所提出方法计算得到的SVSM区间具有较高的精度,且计算量明显减小。     

计及风电场概率模型的多目标无功优化

随着风电场装机容量的增加,风电场并网对电网的影响越来越大,因此对风电并网后电力系统的不确定分析显得尤为重要。首先将随机响应面法(SRSM)应用到风电并网后电力系统的不确定分析中,并利用该方法建立了含风电场的电力系统概率潮流计算模型。然后将基于个体最优位置自适应变异扰动粒子群算法与前述概率计算模型相结合,建立了以系统有功网损期望值、节点电压越限概率为优化目标的多目标无功优化模型。接着以风电场接入IEEE 14节点标准测试系统为例,根据SRSM计算出节点电压累积分布,与蒙特卡洛法进行比较,算例结果表明随机响应面法具有较高的效率和精度,证实了SRSM的有效性。最后将该无功优化模型应用于IEEE 14节点标准测试系统进行仿真分析,证明了基于个体最优位置自适应变异扰动粒子群算法相对于常规改进粒子群算法(IWPSO)而言,能够有效地避免早熟收敛。     

基于系统有功网损-风速灵敏度的双馈机风电场并网位置研究

关于风电并网对网损影响的分析,有助于风电系统安全经济运行,但是现有网损灵敏度指标,不能直接反映风速波动影响。在最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方式下,考虑双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)内部损耗时,有功出力与定子电压有关,在潮流求解前未知。基于并网DFIG潮流模型,拓展网损灵敏度算法,提出电网有功网损对风速的灵敏度模型,以反映有功网损受风速影响及趋势。量化DFIG不同无功控制方式对网损及风速灵敏度的影响。考虑风速概率区间分布,综合分析灵敏度结果对风电场选址和双馈感应风电机组无功控制方式的辅助参考价值。算例结果证明了所提灵敏度模型的可行性和正确性。     

随机模拟粒子群算法在风电场无功补偿中的应用

在风电机组机端装设无功补偿装置有利于改善风电对系统电压质量造成的负面影响。该文针对风电出力的随机性及负荷和系统电压的变化,提出了求最优无功补偿装置容量的机会约束规划模型,并利用随机模拟的粒子群算法求解。该模型以费用最小为目标函数,考虑了风速的概率分布、风电机组本身的有功和无功特性以及含风电场的潮流处理方法等。通过分析某配电网风电场无功、电压、功率因数的变化情况,利用该文方法进行无功补偿优化,结果表明模型与算法的有效性。     

含风电场的电网多目标无功优化

随着智能电网建设提上日程,各种分布式电源的并网技术也亟需发展,其中就包括风电场的并网技术,研究了含风电场的电网无功优化问题。考虑风速随机变化的特点,采用无功-电压潮流计算模型,并建立了以系统网损、电压平均偏离和静态电压稳定裕度为目标函数的多目标无功优化模型。改进了传统的遗传算法,有效地避免了早熟和局部收敛,并在适应度函数中引入了内点法的对数障碍函数,有效改善了传统无功优化结果中某些节点电压容易接近上限的问题。算例表明该方法对含风电场的IEEE57节点系统具有良好的适用性。     

含风电场的电网多目标无功优化

随着智能电网建设提上日程,各种分布式电源的并网技术也亟需发展,其中就包括风电场的并网技术,研究了含风电场的电网无功优化问题.考虑风速随机变化的特点,采用无功-电压潮流计算模型,并建立了以系统网损、电压平均偏离和静态电压稳定裕度为目标函数的多目标无功优化模型.改进了传统的遗传算法,有效地避免了早熟和局部收敛,并在适应度函数中引入了内点法的对数障碍函数,有效改善了传统无功优化结果中某些节点电压容易接近上限的问题.算例表明该方法对含风电场的IEEE57节点系统具有良好的适用性.     

考虑风电场相关性的含风电电力系统随机潮流分析

地理位置接近的不同风电场的风速具有较强的相关性,这将会影响含风电电力系统随机潮流分析评估的结果。首先根据多风电场的风速历史数据建立了考虑不同风电场相关性的风速离散化联合概率模型,在此基础上结合半不变量和级数展开方法,提出考虑风电场相关性的含风电电力系统随机潮流分析评估模型,得到各节点电压的分布和越限概率等指标,同时该模型也可以考虑风电场有功无功出力的相关性。对某实际电力系统的算例验证结果表明,所提算法较不考虑风电场相关性的随机潮流结果的精度提高了很多;与蒙特卡洛方法计算结果相比误差较小,而计算速度大大提高。该算法可以快速有效地得到含风电电力系统的随机潮流评估指标,并针对所得结果提出相应的无功补偿方案,具有较好的工程应用价值。     

基于混合整数二阶锥规划的三相有源配电网无功优化

三相有源配电网无功优化本质上属于非线性非凸规划问题,目前尚缺乏严格的有效求解方法。针对配电网辐射状运行特点,文中建立了基于支路潮流形式的配电网的三相无功优化模型,然后采用二阶锥松弛技术将原始优化模型转化为具有凸可行域的数学规划形式。考虑电容器等离散的补偿设备后,模型进一步扩展为含离散变量的混合整数二阶锥规划模型。该模型可被现有优化算法包高效求解。采用IEEE 33节点和IEEE 123节点系统进行算例分析,验证了所提出的方法的寻优稳定性和计算高效性。     

计及不确定性的电力系统直流潮流的区间算法

考虑高压输电网络中的不确定性因素，采用区间分析方法来处理直流潮流计算中的不确定问题，提出了一种可应用于求解大规模输电系统的区间直流潮流算法。该算法考虑了节点注入有功功率的不确定性，采用区间高斯消去法求解区间线性方程组，得到母线电压相角和支路有功功率的上下限，即区间潮流方程的区间解。采用IEEE 30算例系统，将该算法的计算结果与蒙特卡罗仿真计算的结果相比较，验证了该算法的有效性和应用价值。     

考虑分布式电源集群无功调节能力的配电网无功优化

近年来，光伏、风电等分布式电源大规模集群并网，增加了无功优化的难度。而现有研究并未考虑分布式电源集群(distributed generation cluster,DGC)并网后出现较大无功缺额时的电压越限问题。因此，研究了DGC容量特性曲线，当系统出现无功不足时，通过减载集群有功出力，提高集群无功出力范围，以满足系统无功需求。建立了含DGC的配电网无功优化模型，从配电网安全运行方面考虑，将电压偏差、网络损耗以及购电费用作为优化目标，通过ε约束法刻画多目标问题，并调用算法包进行求解。最后在IEEE33节点算例上验证了模型的有效性。     

含风电场电力系统的有功优化潮流

提出了一种基于机会约束规划的风电并网系统的有功优化潮流模型和算法。引入了表示风电场发电功率和母线负荷的随机变量，以概率的形式描述约束条件（如线路潮流、节点电压、旋转备用以及稳态频率偏移等）。开发了基于遗传算法和随机模拟技术的计算程序。在IEEE30节点系统上的测试结果验证了文中所提方法的可行性。     

考虑新能源接入的电力市场下的电网无功优化

正研究了含新能源并网的无功电力市场问题,针对输出功率随机性使得确定场景下得到的优化解不完全适用于其他场景这一现象,使用多场景模拟新能源出力的随机性,提出了基于预测误差的场景生成与场景消除技术,在研究传统机组和新能源发电厂无功辅助服务成本的基础上,以无功辅助服务成本和电网有功网损期望值最小为目标函数,建立了基于场景的无功综合效益联合优化模型,并采用内点法进行求解。通过改进的IEEE 14节点和IEEE 118节点系统的仿真计算,表明基于场景的无功综合效益联合优化模型可以较好地处理风电场的随机性问题。     

基于区间算术的含分布式电源电网无功优化方法

为了解决分布式电源出力不确定性以及负荷波动性所带来的影响,提出一种基于区间数的含分布式电源电网无功优化方法。介绍区间数和区间算术的概念并建立区间潮流模型;建立含分布式电源电网区间无功优化模型的目标函数和约束条件,并给出采用粒子群算法求解区间无功优化模型的步骤;最后通过Matlab对一个修改后的IEEE14节点系统进行区间无功优化仿真计算,并采用粒子群算法对单一潮流断面进行无功优化验证了所提算法的正确性。仿真结果表明,基于区间算术的无功优化方法能够在计及电网不确定性因素情况下,使得电网趋优运行。     

基于区间不确定性的约束潮流

针对电力系统潮流计算中因新能源注入、负荷变化等因素而引起的计算数据的不确定性问题,提出一种新的基于区间算法的约束潮流模型。首先,将输入数据的变化表示为区间的形式,然后,将传统的潮流方程转变为考虑电压、无功功率等约束的优化模型;在求解过程中,引入区间的可比较性概念,将该不确定的约束潮流问题分解成两个确定性的约束优化子问题,即上界子问题和下界子问题,并利用现代内点算法进行求解,得到潮流解的上下界。最后,对IEEE 14,57,118节点系统和实际华南703节点系统进行仿真计算,并与经典的计算区间潮流的仿射算法和蒙特卡洛模拟法得到的结果进行对比,证明了该算法不仅结构简单,而且可以极大地提高计算效率。     

三相不平衡配电网不确定性分布式电源运行域仿射求解算法

高不确定性分布式电源(DG)的大量并网,给配电网安全、可靠运行带来了极大挑战。DG运行域可为DG的接入位置提供参考依据,并可实时监控配电网的运行安全,实现预警和预防性控制。提出了一种三相不平衡配电网中不确定性DG运行域的仿射求解算法。利用基于仿射算术的潮流计算求取节点电压关于DG出力不确定变量的近似线性表达式,综合考虑馈线容量、反向潮流以及电压表达式的安全范围等约束条件,构建三相不平衡配电网的DG运行域的优化求解模型,继而求取配电网中各DG的运行域边界。通过对改进的IEEE 123三相不平衡系统进行仿真,并与近似精确的仿真逼近法进行对比,验证了所提求解算法的准确性及高效性。