基于非线性内点法的双馈风电场功率优化分配控制策略

大容量风电场接入电网运行,会对系统的安全稳定性和经济性产生影响,因此从电网自身角度出发要求风电场出力可控,即根据电网调度要求调整风电场的有功功率、无功功率输出。提出了一种基于非线性优化的风电场功率分配控制策略,该策略以风电场功率输出偏差最小和风电场内损耗最小的多目标的优化模型为基础,考虑各台机组有功、无功输出限制及节点电压限制,利用非线性原-对偶路径跟踪内点算法进行求解。给出了具体的计算步骤,并以10机双馈风电机组风电场为例,通过不同调度出力要求算例仿真分析,验证了该控制策略在风电场功率控制方面的有效性,以及在提高风电场运行效率方面较传统控制策略的优越性。     

考虑风电接入与负荷不确定性的静态电压稳定性分析

随着风电渗透率不断提高,其对系统电压稳定性的影响已经不容忽略。根据风电特性,计及风电机组由于电压降低进入降功率运行的情况,同时考虑充分利用风电场无功补偿剩余容量,提出了一种考虑风电接入情况下的改进连续潮流算法。为了研究负荷不确定性对系统的影响,使用概率潮流法进行电压稳定性分析。分析过程中,以所提出的改进连续潮流法对含有风电系统的样本进行计算,同时使用模糊C均值聚类算法进行负荷聚类,建立基于负荷聚类的拉丁超立方抽样概率潮流模型。分别在IEEE 14节点系统和IEEE 57节点系统中加入风电进行算例分析。分析结果表明,所提方法分析结果更符合实际情况,而且提高了概率潮流算法的样本利用率。     

基于机会约束规划的汇流风电场穿透功率极限计算

大规模的风力发电并网给电网的运行与稳定带来了一系列的问题,研究风力发电的穿透功率极限对于风力发电并网的规划以及运行有着重要意义。基于随机规划理论,利用拉丁超立方采样(latin hypercube sampling,LHS)处理汇流风电场的相关性风速数据,提出了汇流风电场穿透功率极限计算方法,计算中考虑了在同一汇流点不同风电场的风速随机性和相关性,计算得到含有汇流风电场发电系统的线路潮流,进一步基于机会约束规划,利用改进的粒子群算法计算得到汇流风电场的穿透功率极限。在IEEE30系统算例上验证了计算方法的有效性,并简要分析了风力发电位于不同接入点对穿透功率极限的影响。     

考虑统一潮流控制器的电力系统状态估计算法

以统一潮流控制器(UPFC)为代表的灵活交流输电系统(FACTS)技术可以实现传输功率的合理分布、优化系统资源,提高系统的稳定性和可靠性.基于加权最小绝对值(WLAV)估计准则,将UPFC元件的作用等效为一系列电压和功率的约束,并运用内点法进行状态估计计算.该方法可以完全完整考虑UPFC元件对系统运行状态的影响,并能充分利用WLAV估计的抗差的特点,提高估计的精度.IEEE-14系统的算例仿真结果,验证了所提出算法的有效可行性.     

计及静态电压稳定约束的交直流系统可用输电能力

为考虑不同控制方式下直流系统对交流潮流的影响,采用顺序求解法计算交直流系统潮流时,对交流系统雅可比矩阵的特殊节点元素进行了有效修正。将电压稳定局部指标L进行合理简化,简化后的L指标能够避免电压相量复数运算,有效提高了计算速度。在简化的L指标基础上,提出了计及电压稳定性约束的交直流系统可用输电能力优化模型。采用非线性原–对偶于内点法对优化模型进行求解,通过计算L指标研究不同的电压稳定裕度对系统可用输电能力和电压稳定性的影响。算例结果验证了简化L指标的合理性和优化模型的有效性。     

含大型风电场的电力系统多时段动态优化潮流

大型风电场的并网对电力系统的优化运行提出了新的挑战。该文对含风电场的电力系统优化潮流问题进行了研究，建立了多时段动态优化潮流模型，为了考虑风速随机变化的特点，提出了分时段策略，将风机在每个时段输出功率的期望值用于优化潮流的计算。文中对现有含风电场的潮流计算方法进行了分析，推导了异步风力发电机的无功－电压特性方程，在此基础上提出了含风电场的潮流计算新方法，并将其应用于提出的动态优化潮流模型中。算例表明该方法是有效的，具有一定的实用性。     

考虑多安全性约束的风电场穿透功率极限研究

穿透功率极限是含风电场电网规划中的重要问题。本文从梳理风电场穿透功率的多种约束条件入手,建立了包含系统潮流平衡、支路潮流、常规机组出力等约束条件的风电穿透功率极限计算模型,在此基础上引入了风电波动导致的系统频率偏差及电压偏差等安全性约束条件。提出了基于系统惯性中心频率的频率偏差指标和基于系统线性化方法的电压偏差指标,从安全性角度考虑了风电接入容量的影响因素。采用遗传算法对模型进行求解,相关算例证明了该方法的准确性和合理性。     

风电场静态电压稳定研究

大量风电并网运行将会影响电力系统的静态电压稳定性。不同的风机类型对系统电压稳定的影响差别很大。建立了风电场两种主流风机的数学模型,分析了风电场静态电压稳定的特点,通过连续潮流计算得到了风电场关键节点电压随风电场有功功率变化的P-V曲线,计算了一定条件些下的电压稳定极限,比较了不同风机类型对系统电压稳定极限的影响,分析了影响风电场静态电压稳定极限的主要因素。结果表明,影响风电场静态电压稳定性的主要因素为风机类型,接入线路参数R/X,机端补偿电容等。基于双馈异步发电机风电场静态电压稳定性要明显好于基于普通异步     

考虑电动机负荷的静态电压稳定分析

电力负荷是电力系统的重要组成部分,采用不同的负荷模型所得系统静态电压稳定结果也有所差异。针对负荷的动态特性,将电动机负荷模型直接运用于连续潮流计算,负荷功率因数随着负荷增长方式的变化而变化,从而更能反映负荷实际。该方法计算简单,易于实现。仿真算例和实际算例的计算分析验证了所提算法的有效性。结果表明,考虑电动机负荷时的电压稳定性好于恒定功率负荷,电动机比例下降有利于静态电压稳定性。     

计及风力发电的配电网电压稳定性评估框架研究

把风电场功率圆的稳定性作为评估配电网稳定性的依据之一,计算功率圆的电压稳定性、电网架构安全性和用户用电的可靠性等指标,最后提出配电网的安全性综合指标。分三种情况对电压稳定性进行评估：风电场并入网络时,计算流进负荷点的冲击电流,得到电压波动情况,评估网络电压稳定性;风电场切出网络时,计算负荷点失去电压支撑的大小得到电压跌落情况,评估网络电压稳定性;风电场间歇输出功率时,考虑风电场改变配电网的功率潮流,重新构造电网电压稳定指标,根据风电场的有功和无功判断系统电压稳定性。最后以IEEE123节点系统为例,验证了所提计及风力发电的配电网电压稳定评估框架的有效性。     

基于变分模型的动态最优潮流新算法

为解决传统动态最优潮流(DOPF)算法中计算速度和计算精度之间的矛盾,建立了电力系统DOPF的变分模型,推导了该变分模型的最优性条件.在此基础上提出了一种基于Radau配置法的DOPF求解新算法.该算法具有计算量小、计算精度高等特点.对某实际系统的分析结果表明算法能够满足在线运行的需求.     

Energy and ancillary service dispatch through dynamic optimal power flow

This paper presents an approach based on dynamic optimal power flow (DOPF) to clear both energy and spinning reserve day-ahead markets. A competitive environment is assumed, where agents can offer active power for both demand supply and ancillary services. The DOPF jointly determines the optimal solutions for both energy dispatch and reserve allocation. A non-linear representation for the electrical network is employed, which is able to take transmission losses and power flow limits into account. An attractive feature of the proposed approach is that the final optimal solution will automatically meet physical constraints such as generating limits and ramp rate restrictions. In addition, the proposed framework allows the definition of multiple zones in the network for each time interval, in order to ensure a more adequate distribution of reserves throughout the power system.     

计及风电置信风险成本的多目标最优潮流计算

风电并网不确定性给电力系统最优潮流带来的风险性难以评估。首先基于风电机会约束概率提出了风电的高估/低估置信风险成本计算方法。然后计及风电置信风险成本构建了经济/环境多目标最优潮流模型,并提出了一种基于非劣性排序的复合回溯搜索(NSCBS)算法,以实现对多目标最优潮流模型高效准确的求解。最后以IEEE30节点为例进行计及风电置信风险成本的多目标最优潮流计算。结果验证了所提出方法的有效性和优越性。     

基于改进多中心校正解耦内点法的动态最优潮流并行算法

基于改进的多中心校正(MCC)和解耦技术,提出一种求解动态最优潮流(DOPF)的并行算法。结合内点算法(IPM)框架与DOPF修正方程的分块箭形结构,给出修正方程的并行解耦-分解-回代解法。并结合这一解法特点,提出动态步长拉大技术及自适应最大校正次数技术,以单次迭代计算量小幅增加为代价,换取迭代步长的增大,迭代点中心性的提高,总迭代次数和计算时间的显著减少。解耦技术的使用,使得所提算法的核心计算都可并行完成。6～118节点系统的串行仿真结果表明,算法具有很好的鲁棒性和收敛速度,在多核集群系统上的并行仿真表明,算法具有理想的加速比和可扩放性,适合求解大规模的DOPF问题。     

基于改进粒子群优化算法的风电场最大接入容量计算

位于电网末端的大型风电场的接入极大地影响电力系统的安全,风电场最大接入容量研究成为风电场规划和运行的重要课题。根据静态安全约束和暂态稳定约束条件,提出一种基于粒子群优化算法的风电场最大接入容量的确定方法。通过改进粒子群优化算法,其全局搜索能力可进一步提高,并可避免陷入局部最优。通过在IEEE New England 39节点系统上的仿真计算,验证所提方法的有效性,同时还分析了其他影响风电场接入容量的因素。     

矢量化动态最优潮流计算的步长控制内点法实现

实现动态最优潮流(dynamic optimal power flow,DOPF)的矢量化计算。通过将同类型、同时段的优化变量集中排列,建立动态最优潮流的矢量化模型,并采用步长控制内点法进行求解。各时段的梯度矩阵和海森矩阵具有与导纳矩阵相关的稀疏特性,在计算过程中保持不变。通过设计稀疏矩阵结构和内存分配策略提高Karush-Kuhn-Tucker (KKT)系统的形成速度。分析爬坡约束和购电量合同约束对求解KKT系统的影响,对比测试多个优化排序算法,指出近似最小度(approximate minimum degree,AMD)和列近似最小度(column approximate minimum degree,COLAMD)算法求解该模型KKT系统具有很高的效率。对节点数从14到1 040共5个测试系统12~96时段的DOPF模型进行仿真计算,验证所提算法的正确性和高效性。基于步长控制内点法的矢量化方法提高了DOPF程序的计算速度和收敛性。     

含风电场电力系统动态优化潮流的混合蛙跳算法

根据无功补偿就近的原则,风电场尽量不从系统吸收无功,风电场所需无功主要由风电场无功补偿装置提供。考虑发电机的阀点效应和异步风力发电机组无功补偿装置投切的离散性,含风电场的电力系统动态优化潮流属于复杂的多约束混合整数非凸非线性规划问题。计及各个时间断面的耦合性,将所有时段统一进行优化,以整个时段所有常规机组费用最小为目标函数,建立了含风电场电力系统动态优化潮流的数学模型。提出将混合蛙跳（SFL）算法应用到统一考虑所有时段的动态优化潮流计算中,给出了具体实现方法。在改进的IEEE 30节点系统中分别采用SFL算法和粒子群优化算法进行了仿真计算,结果表明所提出的方法是有效的。     

Stochastic optimal power flow incorporating offshore wind farm and electric vehicles

In this paper, an optimal power flow model of a power system, which includes an offshore wind farm and plug-in electric vehicles (PEVs) connected to grid, is presented. The stochastic nature of wind power and the uncertainties in the EV owner’s behavior are suitably modelled by statistical models available in recent literatures. The offshore wind farms are assumed to be composed of doubly fed induction generators (DFIGs) having reactive power control capability and are connected to offshore grid by HVDC link. In order to obtain the optimal active power schedules of different energy sources, an optimization problem is solved by applying recently introduced Gbest guided artificial bee colony algorithm (GABC). The accuracy of proposed approach has been tested by implementing AC–DC optimal power flow on modified IEEE 5-bus, IEEE 9-bus, and IEEE 39-bus systems. The results obtained by GABC algorithm are compared with the results available in literatures. This paper also includes AC–DC optimal power flow model, implemented on modified IEEE-30 bus test system by including wind farm power and V2G source. It has been shown that the uncertainty associated with availability of power from wind farm and PEVs affects the overall cost of operation of system.     

含风电场的电力系统最优潮流算法综述

风机出力的随机性,计算含风电的最优潮流算法应能够实时反应对系统潮流影响;计算速度快、收敛性更好、鲁棒性更强,精度高,算法要充分利用分布式处理和并行计算等现代计算机技术是改善算法性能提高效率的有效手段。     

大规模风电并网地区的电网安全稳定分析

采用连续潮流算法,利用PSASP绘制了东北地区某实际电网大规模风电并网后的P-V曲线,确定了满足该地区静态电压稳定情况下风电输出的最大临界功率.通过对风电场与主网联络线短路故障以及最严重N-1运行情况下电网主要节点和风电汇集站电压情况的监测,说明了不同风电接纳量对该地区电网暂态电压稳定性的影响,满足静态稳定的风电最大接纳量不能满足系统的暂态电压稳定.同时,也说明了大规模风电并网后系统的暂态电压稳定较静态电压稳定更为关键.