基于混沌群粒子优化-情景约简算法的混合电力系统机组组合模型及其求解

风电等新能源发电机组的大规模并网,对传统电力系统的安全稳定运行带来了新的问题。研究了一种含有风-火-储联合运行的混合电力系统,通过构建机组组合问题模型,利用情景树方法模拟风电出力的不确定性的随机特性,将混沌群粒子优化算法引入情景约简算法,改善随机模拟结果和提高最优解的搜寻能力。算例分析结果表明,得到的机组组合方案能够尽量多调度风电机组,降低火电机组的运行成本,适应节能减排工作需要。     

风电场接入电网的安全稳定分析

采用电力系统潮流算法,基于风电场出力与母线电压的P-V曲线,实现大容量风电场接入电网后电力系统的静态安全分析方法。建立异步风力发电机组的动态仿真模型,实现含有大容量风电场的电力系统动态稳定分析方法。结合风电场接入系统实例,提出保证电网和风电机组安全稳定运行的风电场运行控制方法。探讨通过控制负荷侧功率因数、采用动态无功补偿装置及进行故障后切除风电机组等措施提高电网动态稳定水平、改善风电场运行条件的有效方法。     

基于风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出了含风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度模型。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与系统优化调度。以风-光-蓄联合出力最大、广义负荷波动最小和火电机组运行成本最小作为目标函数,建立多目标优化调度模型,通过多目标处理策略,使目标函数简化为2个,以降低问题维数;在求解阶段,利用分层求解思想,将模型划分为两层,分别采用混合整数规划方法和机组组合优化方法进行求解。10机测试系统仿真结果表明:所建模型可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组的调峰压力,大幅降低风电反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

计及火电机组深度调峰成本的大规模风电并网鲁棒优化调度

规模风电并网背景下,电力系统加大火电机组的调峰深度,充分挖掘现有下调备用空间,将是应对风电出力不确定性的有效方式之一。文中考虑火电机组工作在深度调峰(DPR)方式下的附加煤耗损失和机组寿命损耗,提出了计及火电机组DPR成本的规模风电并网鲁棒优化调度模型。考虑风电出力不确定性,建立了包括基于风电出力预测场景的调度主问题和基于极端场景的调控子问题的两阶段鲁棒优化模型,并引入不确定度参数控制调度计划的保守性,最终优化出经济性最优的鲁棒日前调度方案。基于算例分析证明所述模型的合理性与有效性。     

考虑可消纳风电区间的多区电力系统分散协调鲁棒调度方法

多区域分散协调调度是提高电力系统风电消纳水平的有效措施。针对风电出力的不确定性以及多区域电力系统动态经济调度的安全可靠性要求,采用仿射可调节鲁棒优化结合分层协调技术,构建了考虑可消纳风电区间的多区电力系统分散协调鲁棒调度模型,将跨区电力系统可消纳的风电区间与自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组的参与因子一同优化,以确保调度方案的可行性。基于目标级联分析技术,建立由各区域优化调度并行子问题和确保区域间联络线安全运行主问题组成的分散调度实现方法。以2区12节点和3区354节点算例验证了所提模型通过同时优化跨区系统可消纳的风电区间和AGC机组的参与因子,能够有效应对风电出力的不确定性,实现了多区电力系统整体运行的经济性和风电消纳最大化。     

含直流馈入的弱受端电网暂态电压稳定预防控制

远距离跨区直流输电(HVDC)的大规模应用给电力系统安全稳定运行带来了新的挑战.针对HVDC馈入后弱受端交流电网面临的暂态电压稳定问题,提出一种暂态电压稳定预防控制方法.建立以改善弱受端电网暂态电压恢复指标为目标函数,以火电机组有功出力、机端电压、直流输送功率为控制变量的暂态电压稳定预防控制优化模型.基于改进差分进化算...     

大规模风电接入下风电机组切机措施研究

风电接入比例增加,使得电力系统在某些严重故障下必须考虑风电(wind turbine generator,WTG)的切机措施。分析了风电机组和常规火电机组与系统电磁耦合关系的差异性;基于此,分析了风机和常规火电机组切机措施在保持系统稳定效果上的差异性。结果表明常规火电机组获得的加速能量大于风电机组(主要是双馈式风机),所以从保证切机后的功角稳定出发,应适当增加火电机组的切机量。对风电机组的频率和电压控制能力的分析表明：为保持故障后系统的正常运行,常规火电机组的切机比例也不宜过高;此外,风电机组出力的波动特性也将不可避免地影响切机措施的效果,为解决该问题,提出了考虑风电切机的切机措施的实时调整策略。     

风电出力偏差成本及其条件风险方法的电力经济调度

含风电电力系统调度中风电实际出力与其计划出力间存在一定的偏差。计划出力过高则需调用系统备用,从而产生高估后的偏差成本;计划出力过低则会出现弃风,从而产生低估后的偏差成本;将风电计划出力费用和高估低估的偏差成本计入目标函数,以火电机组出力、风电计划出力为控制变量,风电实际出力为随机变量,采用条件风险方法(Conditional Value-at-Risk,CVaR)处理带有随机变量的函数,构建了目标函数含风电出力偏差条件风险值的电力系统经济调度模型。对于条件风险方法中概率密度函数难以解析表达的问题,采用蒙特卡罗模拟和解析法相结合,使计算求解简便快捷。通过IEEE 30节点系统仿真表明:该方法可有效解决含风电系统经济调度问题;与传统调度模型相比,总成本费用更低。     

风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出一种风-光-蓄-火联合发电系统的两阶段优化调度策略。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与电网调度。以风-光-蓄联合出力最大和广义负荷波动最小作为风-光-蓄联合削峰模型的优化目标,火电机组运行成本最小作为经济调度模型的优化目标,建立两阶段优化调度模型,分别采用混合整数规划方法和粒子群算法求解。改进IEEE-30节点算例系统仿真结果表明：所提调度策略可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组调峰压力,大幅降低风电的反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

计及风险控制策略的电力系统可用输电容量决策

针对风电装机容量较高的电力系统,在可用输电容量计算时需要合理计及风电机组出力不确定性可能导致的各种风险,文中在可用输电容量决策中引入了风险控制策略,在保证由于风电出力不确定性所引起的系统潮流越限风险不超过给定允许水平的同时,将由于风电机组实际出力不足而导致购电成本超过给定限值的风险控制在一定范围内。首先,将计及风险控制的可用输电容量决策描述为机会约束规划问题;然后,利用半不变量的Gram-Charlier级数展开理论计算相应可用输电容量决策方案下系统的安全风险和经济风险;最后,采用多目标差异进化算法求解所发展的优化模型,并以IEEE 118节点系统为例验证了所提出模型和方法的可行性与有效性。     

含风电电力系统机组组合的量子离散差分进化方法

风电具有天然的不可控性和随机性,大量并网给电力系统调度计划带来困难,在电力系统日前机组组合计划中计及风电出力的不确定性,有利于提高电力系统优化运行的精细度.文中通过系统旋转备用将风电出力的预测误差纳入机组组合的数学模型中,为求解含风电的机组组合问题,设计了双层求解方法,外层采用量子离散差分进化法优化传统火电机组的启停状...     

风光水火联合运行电网的电源出力特性及相关性研究

通过调研西北电网大量实际运行数据,提出常规火电与热电联产机组的调峰深度以及影响水电调节能力的主要因素。基于数理统计分析方法提出风电、光伏集群出力的季特性、日特性以及概率分布曲线,为风光水火联合运行电网不同时空尺度下生产运行模拟提供依据,从而确定各类电源的合理配置和经济运行方案。分析证明:光伏出力与时间相关性强,风电出力与时间相关性弱。风电与光伏互补性不明显,水电与光伏互补性明显。风光水火联合运行电网的新能源接纳能力不宜采用小方式下调峰平衡的简单估算方法,应通过电力系统生产运行模拟仿真确定各类电源的合理装机规模和结构。     

计及电动汽车入网的风火机组利益优化分析模型

以风电场利润最大、负荷方差最小和火电机组利润最大为目标函数,综合考虑电力系统的功率需求平衡、火电机组和风电场出力等约束条件,建立了基于风电消纳的计及电动汽车入网的风火机组利益优化分析模型。首先根据车主的行驶习惯通过蒙特卡罗模拟获得电动汽车的日充电功率,以此为基础通过多目标遗传算法NSGA-II对火电机组和风电出力进行优化。算例结果表明,对电动汽车进行有序充电能够提高风电的消纳水平,提高风火电机组的整体利润。     

考虑风电出力不确定性与半绝对离差风险的机组组合模型

在风电-火电系统中,若机组组合策略不当,风电出力的不确定性会引起电力系统的实际运行成本严重偏离期望成本,称之为决策风险.为了降低潜在的决策风险,运用情景生成与情景削减的方法表征风电出力的不确定性,并采用半绝对离差(lower semi-absolute deviation,LSAD)来衡量决策风险,即仅考虑实际运行成本高于期望成本的情形,提出了考虑风电出力不确定性与决策风险的机组组合模型,模型以最小化各个情景的半绝对离差风险期望值为优化目标(decision risk minimization,DRM).算例对比了不考虑决策风险的机组组合模型与考虑决策风险的机组组合模型,计算结果表明DRM模型能够降低潜在的决策风险.最小化运行成本期望将会增大决策风险,而最小化决策风险会导致运行成本期望的增加,计算结果表明DRM模型能够较好地处理风电出力的不确定性带来的运行成本期望与决策风险之间的矛盾关系,为决策者在不确定条件下进行决策提供新的思路.     

计及火电机组灵活性改造的电源扩展弱鲁棒规划

风电出力的不确定性给电力系统规划与优化运行带来较大挑战。对火电机组进行灵活性改造能有效提升电力系统的灵活性、促进风电的消纳。文中利用盒式约束与1-范数约束对不确定风电出力进行建模,考虑火电机组的灵活性改造技术优势和经济耗费,从电力系统价值整体提升的角度出发,建立了以投资费用与系统运行成本之和最小为优化目标的电源弱鲁棒优化规划模型。所提模型改善了传统鲁棒规划模型的保守度,提升了规划方案的经济性。以改进的IEEE-RTS24节点系统与区域电网实际系统对所提模型进行仿真分析,算例结果验证了所提模型的鲁棒性与经济性。     

暂态稳定预防控制及极限功率集群计算

为了解决大规模电网暂态稳定预防控制和极限功率计算量大的问题,提出了满足在线计算要求的集群计算方法.该方法采用扩展等面积准则(EEAC)计算机组参与因子,按多故障裕度加权并计及控制代价得到控制性能指标,将机组排序后首尾配对依次参与控制,形成多个调整方案后并行计算.极限功率计算中按临界群参与因子大则优先增加、余下群参与因子小则优先减少的原则调整机组出力,枚举可能功率挡位后并行计算.华北、华中和川渝联网数据的算例分析验证了所提出方法的快速性和有效性.     

双馈风电机组参与电网一次调频的控制策略

由于现有风电机组不能响应电网频率的变化,不增加电力系统的转动惯量,大规模风电接入将对电网频率稳定性构成威胁。基于双馈风电机组的控制特性,提出一种实用化的风电参与电网调频的控制方法。采用分段控制的方式,要求风电机组在一定的频率范围内参与调频。基于转子动能控制原理,在电网频率上升到该范围时通过吸收部分转子动能减少风电机组的有功出力,实现风电机组的频率控制。最后在电力系统仿真软件中搭建风电调频控制的电网模型并以大规模地区实际电网为例进行仿真,研究风电参与电网调频的作用。仿真结果表明,风电机组对频率变化具有快速响应能力,可有效改善电网的频率特性,为双馈风电机组安全稳定并网运行提供了可借鉴的理论依据。     

含双馈风电场的电力系统停电风险研究

随着风电渗透率的提高,风电场的特性对电力系统的安全运行带来了显著的影响。研究如何在提高环保效益的同时降低连锁故障的风险变得非常迫切。本文提出了一种含风电场的连锁故障模型,该模型计及了风电场结构、风电出力随机性、风电机组虚拟惯量控制和短路故障后的风电机组脱网响应等风电特性,并设置了频率稳定控制、线路过流保护、低压减载,可从有功-频率与无功-电压两方面分析风电接入后对停电风险的影响。该研究将为风电场接入系统的规划和运行提供量化停电风险、预防控制效果的基础分析工具。仿真分析了风电场接入IEEE30节点系统的停电风险并讨论了风机虚拟惯量控制、无功补偿和线路建设对于降低停电风险的效用。     

静态电压稳定预防控制的在线并行计算方法

为满足大电网在线分析和控制要求,提出了一种基于计算集群并行的静态电压稳定预防控制计算方法。基于P-V曲线计算分岔点附近的电压模态分析结果筛选无功功率控制措施。基于电压薄弱区节点有功-电压灵敏度信息,补充有功功率调整措施。以控制代价最小为目标,基于分布式并行计算平台,形成多种控制方案。采用P-V曲线计算与控制方案枚举相结合的并行计算模式提高收敛速度。通过对华东电网某实时运行断面的仿真分析,验证了所述方法的有效性和实用性。     

基于风水火打捆外送系统的稳控切机研究

随着国家对风资源的大力开发利用,大规模风力发电基地逐渐形成,但是我国能源资源与能源消费呈逆向分布,大量风电需要通过跨区高压输电线路外送。由于风电本身具有随机性、间歇性和不可控等特性,风电需要与常规能源水电、火电组合外送。风水火打捆外送,在带来巨大经济效益的同时也引起电网安全稳定性发生变化。系统发生故障后仅切除常规水电机组、火电机组难以保证系统稳定运行或代价过大。本文分析了风电机组、水电机组和火电机组各自对稳控切机的影响,指出了优先切风电机组、水电机组和火电机组各自的优缺点,提出了风水火打捆外送系统发生故障后风电机组、水电机组和火电机组的优化切机方案。运用PSASP程序对某实际电网仿真,验证了优化切机方案在保证故障后系统安全稳定运行的基础上,能显著降低系统稳定恢复所需切机量,改善故障后系统恢复特性,大大提高系统运行的安全性和经济性。