互联电网的直流最优潮流分解算法研究

研究了大系统互联电网的最优潮流优化策略,基于部分对偶理论分析了电网分区的分解协调模型,提出了一种基于直流最优潮流模型的互联电网多区域分解最优潮流并行求解算法,将一个大的电网互联系统分解成多个区域子问题,每个区域子问题是个典型的二次规划问题,使用直流最优潮流模型来求解互联电网的最优潮流分布,讨论了分区优化收敛条件。通过交换输出电价和边界节点相位角,完成区域间的信息交换。使用上述分解算法对IEEERTS-96算例的多个互联区域进行了分析,结果表明本文算法是一种有效的求解算法,适合大区电网互联后在线分布式动态OPF计算。在电力系统有极大的应用前景。     

基于分块坐标下降思想的并行无功优化分解协调算法

针对无功优化分解协调模型求解中增广拉格朗日函数的不可分问题,提出了基于分块坐标下降(block coordinatedescent,BCD)思想的并行分解协调计算方法。该方法可实现全网无功优化的分解协调计算,仅需要在相邻分区之间交换边界节点的功率和电压用于协调,解决了大规模电网集中式无功优化存在的计算速度慢和数据传输瓶颈问题;而且各控制中心可自主选择优化算法,实现了自律分散与协调控制的结合。算例结果表明,该算法可以大大减少全网无功优化的计算时间,并且与基于辅助问题原理的分解协调算法相比,其收敛速度更快、计算效率更高。     

一种用于分解协调无功优化的全分邻近中心算法

针对无功优化分解协调模型求解中增广拉格朗日函数不可分的问题,在邻近中心算法基础上提出一种适用于特殊等式约束优化问题、可实现所有步骤分解计算的全分邻近中心算法。该算法通过邻近函数构造平滑同时可分的拉格朗日函数,并通过最优梯度更新拉格朗日乘子,只需要在相邻分区之间交换边界节点信息即可实现全网无功优化的分解协调计算。与通过对偶梯度更新拉格朗日乘子的分解算法相比,它不但可以直接确定计算所用参数,而且可以大大提高收敛速度。算例结果表明,所提算法可以实现全网无功优化的分解协调计算,并且其计算效率远高于基于辅助问题原理的分解协调算法。     

基于辅助问题和遗传算法的电网分区并行无功优化的研究

针对传统集中式无功优化存在的不足之处,建立起基于电网分区的分解协调模型。采用构造辅助问题(AP)的方法进行分布式并行计算,将互联电网无功优化问题分解为多个子网的并行无功优化问题,在每个子网中,采用遗传算法求解子系统的的优化问题。基于地域的系统分解与协调符合电网市场的发展方向。仿真结果表明该方法具有较强的收敛性和快速性。     

基于邻近中心算法的无功优化分解协调计算

针对大规模电网无功优化存在的计算速度慢和数据传输瓶颈问题,提出了一种基于邻近中心算法的无功优化分解协调算法.通过邻近函数构造平滑的拉格朗日函数,避免了增广拉格朗日函数的不可分问题;通过最优梯度更新拉格朗日乘子,大幅减少了迭代次数,并且可以直接确定平滑参数等计算所用参数,仅需要通信交换边界节点和拉格朗日乘子信息即可实现全网无功优化的分解协调计算.算例结果表明,所提算法可以有效提高全网无功优化的计算效率,并且与基于辅助问题原理的分解协调算法相比,其收敛速度更快、计算效率更高.     

系统分解协调算法的抽水蓄能电站优化调度

建立了包含抽水蓄能电站的电网统一调度优化模型,即以调度周期内火电燃料成本为最小目标函数,满足系统及各机组约束条件。利用系统分解协调思想,开发了一个结合拉格朗日松弛方法和粒子群优化算法的混合算法,将原优化问题分解为两层优化问题。上层拉格朗日算子优化利用次梯度算法求解,下层各子问题利用粒子群优化算法求解,经过迭代寻优得到最优对偶解后,利用一个启发式算法求得满足系统约束及各机组运行约束的原问题的可行解。最后通过算例验证了模型的合理性及算法的有效性。     

互联电网电压/无功协调优化控制模型

电网互联为一体,而各控制中心的电压/无功控制系统却采用独立的计算模式,缺乏彼此间的协调,可能造成无功分布的不合理,甚至导致控制振荡.以电网有功、无功解耦后的网络方程为基础,基于电网的分解协调计算思想,推导了进行区域电压/无功控制时互联电网间的相互影响关系;并利用最优匹配注入流法,估计相连电网的最优无功注入量,得出兼顾本区域电网和相连电网经济运行的电压/无功协调控制模型.通过2类互联电网仿真算例及某实际电网算例,验证了所述模型只需很少的互联电网间的信息交换,即可有效地实现电压/无功协调优化控制.     

基于松弛牛顿法的互联电网并行分布式潮流计算方法

分布式潮流计算是解决多区域互联电网一体化潮流问题的有效方法。以松弛牛顿法潮流求解公式为出发点,首先利用矩阵分裂法,将互联电网分解为相互独立的子系统,然后利用矩阵求逆运算的Sherman-Morrison-Woodbery公式对各子系统进行协调求解,从而导出了一种新的互联电网并行分布式潮流计算方法。与基于网络分解及协调计算的分布式潮流计算方法相比,该方法具有更好的收敛性。利用基于PVM的分布式计算环境,以IEEE118节点系统为例,对所提算法进行了装配、测试以及分析,初步验证了所提算法的有效性。     

基于松弛牛顿法的互联电网并行分布式潮流计算方法

分布式潮流计算是解决多区域互联电网一体化潮流问题的有效方法.以松弛牛顿法潮流求解公式为出发点,首先利用矩阵分裂法,将互联电网分解为相互独立的子系统,然后利用矩阵求逆运算的Sherman-Morrison-Woodbery公式对各子系统进行协调求解,从而导出了一种新的互联电网并行分布式潮流计算方法.与基于网络分解及协调计算的分布式潮流计算方法相比,该方法具有更好的收敛性.利用基于PVM的分布式计算环境,以IEEE 118节点系统为例,对所提算法进行了装配、测试以及分析,初步验证了所提算法的有效性.     

基于电网分区的多目标分布式并行无功优化研究

针对集中式并行无功优化的瓶颈问题，建立了基于电网分区的多目标分解协调模型，并采用辅助问题原理(APP)进行分布式并行计算，将全网的多目标无功优化问题分解为多个子网的多目标并行优化问题：基于地域的系统分解与协调符合电网市场化发展的方向。仿真结果表明，本算法具有较强的收敛性和快速性。     

考虑风电不确定性的多区电力系统分散式随机调度方法

在考虑风电出力不确定性的基础上研究了多区域电网分散式优化问题。首先,对区域边界共享节点进行复制以实现互联电网的解耦,然后,基于场景法对风电随机性进行建模,构建区域电网两阶段随机优化模型,最后,采用同步型交替方向乘子法(Synchronous Alternating Direction Method of Multipliers,SADMM)交替求解全网分散优化问题和区域两阶段随机优化问题。采用修改的新英格兰39节点系统构建3区域互联电网进行仿真测试,验证了所提模型能够有效应对风电的随机不确定性,并实现各区域电网调度的分散自治。     

电压源换相高压直流输电对改善风电场电压稳定性的作用

并网风电场无功功率的波动会引起系统电压波动。在风电场混合并网系统中,通过电压源换相高压直流输电可以控制系统中的无功功率、抑制并网公共点的电压波动。文章研究了换流站无功功率控制器和定电压控制器对改善并网风电场电压稳定性的作用。基于电磁暂态软件PSCAD/EMTDC建立了并网风电场模型、电压源换相高压直流输电模型及其控制系统模型。仿真结果验证了上述控制器的正确性和可行性,表明采用定电压控制器的并网系统能更好地抑制电压波动,采用无功功率控制器的并网系统具有更好的风电场并网性能。     

双馈风力发电场无功支撑范围的鲁棒估计

双馈异步发电机无功功率在一定范围内可调,双馈风力发电场可作为新型无功源向电网提供无功支撑。由于风电场内网络约束的非线性以及双馈风力发电机有功功率的不确定性,难以准确估计双馈风力发电场的无功支撑范围,对此提出鲁棒估计方法。首先建立基于两阶段鲁棒优化的无功支撑范围估计模型,其中第1阶段优化给出候选的最大无功支撑范围,第2阶段优化检查在各种不确定场景下,风电场是否均可提供候选范围内的无功功率。为便于求解,通过锥松弛和对偶转化将非凸的第2阶段问题转化为凸优化问题,并通过罚因子保证松弛解的精确性。基于列约束生成算法求解该鲁棒优化模型,得到最大无功支撑范围。最后给出风电场作为无功源参与电网无功优化的策略。算例证明了所提方法可以准确估计风电场的无功支撑范围以及策略的可行性。     

兼顾电压稳定的互联电网电压／无功协调控制

互联电网各控制中心在进行电压/无功控制时有必要采用协调控制手段,以实现无功的合理分布,避免控制振荡。文中以互联电网网络方程为基础,分别推导了基于L指标的节点最优无功注入量和对应电网有功网损最小时的节点最优无功注入量。进而根据分解协调计算思想,设计了兼顾电压静态稳定性和经济性的互联电网区域电压/无功协调控制模型。最后分别通过两种互联电网模型的仿真实验,验证了所提出的兼顾电压稳定的互联电网电压/无功协调控制的机理与方法的正确性与有效性。     

大电网调度自动巡航中经济运行域的构建方法

经济运行域的构建是实现大电网调度自动巡航的第一步。文中将经济运行域定义为各种调度目标偏好下的所有日前安全约束最优发输电计划的集合。针对直流跨区互联大电网,以发电成本最小、碳排放最少和污染物排放最少为目标,构建了一体化多目标日前发输电计划模型。利用法线边界交叉法将该多目标优化问题转化为多个单目标优化问题,进而基于同步型交替方向乘子法构建送、受端电网分解协调模型,实现分布式求解。求解得到分布均匀的Pareto前沿面,即为经济运行域。对由2个IEEE 39节点系统改造的两区域直流互联系统进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

基于改进Tabu搜索算法的区域电网无功优化

为了满足无功优化的实时控制要求,提出了考虑静态电压稳定的区域电网无功优化方案。该方案采用改进的Tabu搜索算法,以有功网损最小为目标进行无功优化,记录优化过程中搜索得到的前10位最优网损解;然后对这10个最优网损解进行静态电压稳定裕度计算,再运用模糊集理论,将网损最小和静态电压稳定裕度最大两个目标的优化问题转化为单目标优化问题。通过算例仿真,证明了改进Tabu算法适合于解决区域输电网无功优化问题,同时也验证了本文提出的考虑静态电压稳定性的区域输电网二级无功电压控制方案是可行的,有效的。     

混合双馈入高压直流系统最大传输功率控制方法

常规高压直流(LCC-HVDC)与柔性高压直流(VSC-HVDC)落点之间存在电气通路时就构成了混合双馈入高压直流系统。VSC-HVDC系统具有有功、无功功率独立可调的特点,通过调节VSC-HVDC系统输出的有功、无功功率,可以提高在同等受端电网强度下LCC-HVDC系统的功率输送能力。在建立混合双馈入高压直流系统的数学模型和仿真模型的基础上,通过给出求解混合双馈入高压直流系统临界稳定状态的数值解法,分析了混合双馈入高压直流系统在不同受端电网强度下的功率输送能力,总结出调节VSC-HVDC系统输出的有功、无功功率对LCC-HVDC系统功率输送能力的作用规律,并在此基础上根据系统状态参数随受端电网强度的变化规律提出了混合双馈入高压直流系统基于定虚拟点电压控制的最大传输功率控制方法,该控制模式能针对受端电网强度的变化自动调节系统的功率参考值,使得混合双馈入高压直流系统能始终运行在输送最大有功功率的工作状态。     

支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制技术

针对城市电网分层分区网架供电能力不足、负载不均衡、安全可靠性差等问题,提出一种支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制策略。首先,针对城市电网安全经济运行需求建立了稳态和暂态优化控制目标;其次,建立了计及负载均衡和网络损耗的综合评价指标,采用逐步逼近法快速求解柔性直流最优功率,以实现稳态下城市电网潮流最优控制;设计了基于换流站功率裕度的多端柔性直流自适应下垂控制策略,合理分配故障后各分区紧急功率支援,同时减小直流电压偏差。以郑州城市电网实际算例仿真验证了所提方法的有效性和工程实用性。     

自储能柔性互联配电网多时间尺度电压优化

为解决高渗透率分布式电源引起的电压越限问题,计及慢速调节设备特性和储能荷电状态的时序连续性,提出了自储能柔性互联配电网多时间尺度电压优化模型.日前优化求解慢速调节设备挡位并给出储能日内运行的功率限制区间,日内优化以此为基础求得各时段储能及柔直端口优化出力.基于电压越限检测实时调节各端口出力,以缩短过/欠电压持续时间.针对多时段耦合的混合整数非凸、非线性优化模型,提出了一种双层求解算法,上层利用动态规划法处理储能全时段优化与慢速调节设备的整数规划问题,下层利用多面体松弛技术改进二阶锥规划算法提高求解效率.最后,通过实际算例验证了所提模型和求解方法的有效性.