考虑负荷类型及停电损失的负荷恢复策略优化

研究大停电后系统恢复后期的负荷全面恢复问题,提出了网架重构结束后负荷恢复策略的优化方法。通过将负荷全面恢复过程划分为几个次序进行的恢复阶段,以每阶段的可投入负荷量最大为目标函数,考虑各节点待恢复负荷的类型差异和停电损失的不同,将负荷恢复优化问题转化成一个0-1背包问题,并采用回溯算法进行求解。提出的负荷恢复策略制定方法同时兼顾了重要负荷的快速恢复及减小系统停电损失两方面的要求。以IEEE30节点系统为算例,验证了提出的恢复方法的有效性,并比较了不同网络重构方案下负荷恢复时间和停电损失的差异性。     

考虑机组重要度和负荷停电损失的网架重构分层协调优化

电力系统大停电后,重要负荷的损失状况会随时间的推移而逐步增大,成为系统恢复的重点关注问题。研究了网架重构阶段机组与重要负荷协调恢复的优化方法,以热启动机组的总容量和恢复过程中的总负荷损失分别作为上、下层目标函数,建立了双层优化模型;引入灰关联模型对机组综合重要度进行评估,采用基于状态优选的多层编码遗传算法进行求解,获得各机组热启动总容量;结合网络计划技术,对各节点重要负荷的恢复时间进行计算,评估不同方案的负荷损失情况,获取机组与重要负荷协调恢复的最优方案。新英格兰10机39节点系统的算例结果验证了本文方法的有效性。     

考虑负荷时变性的配电网故障抢修恢复策略

针对未考虑负荷时变性求取的配电网故障抢修和恢复策略不准确的问题,该文在考虑负荷时变性和故障抢修恢复持续时间较长的基础上,对配电网多故障抢修顺序和故障恢复后网架重构优化问题进行研究。在故障抢修恢复阶段,以故障抢修完恢复负荷价值最大为目标;在故障恢复后网架重构阶段,以电压偏移量和网络损耗加权和最小为目标,采用二进制粒子群算法来求解模型。通过抢修与恢复的交替、协同,循环往复求解,得到故障抢修顺序和对应恢复策略。以改进的IEEE69节点配电网系统进行仿真分析,结果表明:配电网故障抢修恢复应结合故障发生后负荷实际需要求解目标值,进而确定抢修顺序;抢修故障恢复后,利用故障抢修完所处时段的负荷值来网络重构优化,更符合实际、更准确。     

基于节点恢复可靠性的骨架网络重构

在电力系统黑启动恢复中,合理的网络重构策略对于快速建立输电网架、全面恢复负荷具有重要意义。提出了一种基于节点恢复可靠性的骨架网络重构方法。该方法采用节点恢复可靠性作为确定节点恢复序列的评价标准。在待恢复线路可能存在故障的前提下优先恢复待恢复节点中可靠性最高的节点,从而在顾及待恢复节点紧迫性的前提下提高系统恢复的成功率。算例表明,该方法给出的重构方案能够有效应对系统中存在故障线路而导致恢复被迫终止的问题,保证系统大停电后的顺利恢复。     

含分布式电源的配电网韧性与评估方法研究

分布式电源的接入对配电网韧性具有积极影响,为更加全面地进行多角度定量分析,提出一种考虑分布式电源灾后应急供电恢复的配电网韧性评估方法。首先,建立考虑极端灾害的随机性与元件的脆弱性的配电网故障模型,并通过随机抽样确定配电网故障状态,评估极端灾害对配电网的影响。其次,考虑可再生能源出力与负荷的波动性,通过场景缩减确定典型场景,并利用分布式电源实现重要负荷的优先恢复。再次,从系统与节点层面构建多角度的韧性评价指标体系,更加全面地反映配电网韧性水平。最后,在改进的IEEE 33节点配电系统算例中验证了所提方法的有效性。     

考虑可平移负荷和智能软开关的主动配电网故障恢复方法

在配电网发生故障后,主动配电网能够实现用户侧参与功率的实时供需平衡,满足故障后的负荷恢复。用户参与配电网的调度也是提升故障后负荷恢复比例的途径之一,可平移负荷具有较强的可控性,有效提升了主动配电网的灵活性,智能软开关等新兴可控设备的接入,也使负荷的快速供电成为可能。本文建立了考虑可平移负荷和智能软开关的主动配电网故障恢复模型,并考虑了负荷的重要性系数。通过改进的IEEE 33节点算例进行仿真分析,构建单一故障、多点故障、短时故障的场景,验证了本文所提出方法的有效性以及可控装置对故障后负荷恢复量的提升。     

负荷重分配攻击下电-气系统损失评估与脆弱性分析

在电力信息物理系统中,负荷重分配（load redistribution,LR）攻击是一种常见的虚假数据注入攻击。而在天然气网与电网耦合紧密的背景下,针对电–气耦合系统（integrated electricity natural gas system,IEGS）的负荷重分配攻击可能会对系统的安全运行造成更严重的影响。因此本文对电-气耦合下的LR攻击展开深入研究。首先,在分析IEGS双侧协同LR攻击作用机理的基础上,研究LR攻击的实施策略。其次,计及连锁故障对电网的影响,以IEGS经济损失最大为目标函数,建立IEGS下LR攻击的损失评估模型,统一度量了不同能源子系统的损失,量化了不同场景下LR攻击对系统安全经济运行的风险,定义了新的节点综合脆弱性评价指标,全面深层次分析IEGS中的高脆弱性节点。再次,对天然气管道流量方程中的非线性项进行线性化处理,将IEGS调度模型转化并添加到攻击者模型中,作为Karush–Kuhn–Tucher（KKT）最优条件,从而将整个模型转换为混合整数线性规划问题。最后,在IEEE 39节点和改进比利时20节点算例系统上,进行了3种LR攻击场景的仿真,验证了3种攻击在不同攻击资源下的攻击效果,分析了系统高脆弱性节点的分布与变化,并给出了针对不同LR攻击形式的系统综合保护策略。实验结果表明,双侧协同LR攻击会对系统造成更严重的损失,但依据本文评估和分析方法采取综合保护策略后,系统损失显著降低。     

基于双重粒子群算法的电动汽车参与配网优化调度

研究电动汽车参与含分布式光伏电源的配电系统的协同调度问题. 首先,建立了分布式光伏和电动汽车充电负荷的数学模型,给出了两种协同调度策略:电动汽车充电位置优化和电动汽车充电时段优化. 优化模型以配电系统网损最小为目标,分别就充电地址不固定和固定两种情况进行优化. 然后,使用蒙特卡洛法对电动汽车充电负荷情况进行模拟,使用双重粒子群算法对优化模型进行最优求解. 最后,用一个33节点系统作为算例系统对所提出的调度策略进行仿真验证,证明了优化策略能平抑电网波动,减少配电系统网损.     

独立型微电网日前与日内协调优化调度

为减小风光发电的随机性对独立型微电网经济运行的影响,并考虑风光发电的预测精度随时间尺度的减小而增加的特点,提出一种将日前计划调度和日内MPC滚动调度相结合的优化调度策略。日前计划调度综合考虑电源、储能和负荷的可调度资源,建立计及系统运行成本和负荷满意度的多目标优化调度模型;日内调度基于MPC的思想,构造日内滚动优化模型,其中包括风光发电预测模型、系统在滚动周期内总运行成本最低为目标的调度模型以及反馈纠正环节,并且为使日内调度的局部性与日前调度的全局性相协调,在调度模型中加入储能荷电状态在一定时间节点变化的惩罚项。最后,对该文所提策略和模型进行仿真验证,结果表明,日前调度使微电网的可调度资源得到充分利用,提高了系统的经济性;日内调度降低了可再生能源的不确定性对微电网的影响,实现了对可控电源的更精细化管理,提高了系统的安全运行水平。     

柔性负荷聚合商参与电力系统的多时间尺度协同优化调度策略

随着电动汽车(EV)、分布式储能和温控负荷等柔性负荷接入新一代电力系统,为电网调度提出了新的挑战和机遇。基于多种柔性负荷的响应特性,计及风电和负荷预测不确定性所需的系统旋转备用,提出了一种柔性负荷聚合商参与电网调控的多时间尺度优化调度方法。首先,建立了不同柔性负荷模型,在日前阶段,考虑了EV优化充电和分布式储能电价差套利的柔性负荷聚合商运行约束,建立了以日前系统运行经济性最优为目标的调度模型;在日内阶段,考虑了系统旋转备用成本及温控负荷的约束,建立了日内调度模型。最后,以改进的8-bus电力系统算例分析,得出了柔性负荷聚合商参与电力系统的日前-日内协同调度运行计划及承担备用方案,验证了优化方法的有效性和可行性。     

计及可转移负荷的电-气综合 能源系统多目标优化

可再生能源发电、电转气(power to gas, P2G)技术和电动汽车等的快速发展,促进了电-气综合能源系统(integrated electricity-gas energy system, IEGES)的形成和发展。IEGES可以提升多能源系统的经济运行,但同时也引起了新的问题和挑战。在此背景下,研究包括P2G装置、间歇性可再生能源发电机组和电动汽车的IEGES系统的协调运行策略。首先,构建计及可转移负荷的IEGES多目标优化模型,以最小化系统运行成本、弃风弃光量和配电系统网损为优化目标,并考虑配电系统和配气系统相关的运行约束等;然后,应用模糊集理论将多个目标分别转化为隶属度函数,并采用加权综合指标法将多目标转化成单目标,之后采用AMPL/IPOPT商业求解器求解;最后,以修改的54节点配电系统和19节点配气网络所构成的IEGES为例,对所构建的优化模型和采用的求解方法进行说明。     

考虑高比例分布式光伏接入配电网的故障重构

高比例分布式光伏的接入使得配电网故障重构中更易出现过电压节点． 对此建立了含高比例 分布式光伏的配电网系统模型,并进行了分析,得出故障区节点电压的波动不仅与联络开关和光伏 的位置,还与光伏容量及负荷的大小有关,但是其他区域只与负荷有关． 针对配电网供电恢复后可 能存在节点过电压的情况,基于灵敏度矩阵找到引起节点过电压的光伏接入节点,采用光伏逆变器 的Volt /Var 6 点法对其进行调节,运用改进的支路交换法以网损最小为目标对配电网进行了优化, 利用OpenDSS 对IEEE33 节点配电网系统进行仿真验证．     

含分布式电源的配电网三阶段协同优化调度

针对含分布式电源配电网的实际运行情况,根据主动配电网的设备调度时间尺度和调节次数,建立一种基于日前阶段、日中阶段以及实时阶段的配电网三阶段优化调度流程,解决分布式电源出力不确定性的影响。在日前阶段,采用配电网动态重构,依据分布式电源出力预测的持续分量进行网络拓扑结构变换。在日中阶段,采用列和约束生成算法处理分布式电源出力的不确定性,建立配电网的鲁棒优化模型,对有载调压变压器、分组投切电容器档位进行再调整,确定下一级在线控制的分布式电源和储能的运行基点。在实时阶段,建立时间解耦的储能平抑分布式电源出力不确定性模型,利用分布式电源和储能可以快速响应特点,在实时风光场景下进行根节点功率波动的平抑。改进的IEEE33节点算例验证了所确定模型的有效性。通过多时间尺度的协调调度,可以有效降低分布式电源出力不确定性带来的影响,提高配电网运行稳定性。     

基于遗传算法的混合供能系统

针对充分有效使用各种能源的问题,提出了一种基于遗传算法的混合供能系统.该系统能根据全天电负荷和热力负荷的实时变化来调度火力发电厂、风力发电机、光伏发电机和燃气轮机的使用,利用遗传优化算法求解在系统经济使用最小的情况下,电-气-热混合供能系统的各组件运行状态.基于IEEE14节点网络的仿真与测试结果表明,所提出的优化方法和供能系统可以有效解决电-气-热混合功能系统的优化调度问题,保证能源互联网络的经济运行.     

面向有源配电网的DG与网架日前综合调度

为在日前时间尺度上解决有源配电网优化调度问题,实现网架结构与分布式电源(distributed generation,DG)出力的协调调度,采用改进模糊聚类分析对负荷-DG等值负荷曲线进行时段划分,根据DG出力优化值对分段结果进行动态调整;采用机会约束方法处理不可调度DG随机出力问题,采用二层规划模型处理网架结构与DG有功出力协调问题,建立日前协调调度模型.实验结果表明:网络重构与可调度DG的出力调整相互影响.调度DG出力能减少开关动作次数,延长开关设备的寿命;网络重构能增加DG的渗透率,提高能源利用效率,增强配电网消纳DG的能力.所提出的方法能够有效应对负荷变化,在提高配电公司经济效益的基础上,实现配电网资产与DG资源的综合利用.     

考虑需求侧协同响应的社区综合能源系统低碳经济调度

针对含电-热-冷-气子系统的综合能源系统中潜在的可调度资源,基于能源集线器,构建了包含燃气轮机发电系统、储能、需求侧响应模型在内的社区综合能源管理系统数学模型。该模型根据电、热、冷、气负荷需求特性的不同,分别建立相应需求响应模型。从社区能源运营商的角度出发,以包含系统运行成本和环境成本的系统总成本最低为目标函数,建立社区综合能源系统日前优化调度模型,采用Yalmip工具箱和Cplex求解器对算例进行求解,得到各个设备的最佳出力。仿真结果表明,对比未考虑需求侧协同响应的场景,电、热、冷、气需求侧响应参与调度可以优化负荷曲线,降低系统能耗,减少CO2排放,并使系统经济性达到最优。     

异步电网并行协调恢复策略的优化制定方法

针对异步电网发生全网大停电后的恢复问题,提出一种并行协调恢复策略的优化制定方法。采用串并行思想,通过高压直流协调送、受端电网,并最终实现全网恢复。基于各交流子网的送、受端角色定位,分析各换流站的电源、负荷特性。建立异步电网并行协调恢复的优化模型,重点研究直流与送、受端电网的协调恢复过程。采用多种群遗传算法求解,得到最优恢复方案并确定直流的最佳启动时机。基于IEEE 39节点系统构建异步电网算例,对所提方法进行验证。结果表明,该优化方法具有可行性,适用于异步电网恢复方案的制定。     

计及源荷不确定性和多类储能响应的园区IES多目标优化调度模型

考虑综合能源系统形态与运行特点的变化,提出一种计及源荷不确定性和多类储能需求响应的综合能源系统多目标调度模型.首先,建立综合能源系统分布式风电和电热气负荷不确定模型以及确定电、气、热多类储能激励和价格需求响应模型;其次,以电、气能源购买、弃风和环境污染成本等多目标函数优化,在源荷侧不确定性和多类储能需求响应下,考虑多类能源功率平衡、冷热电系统之间转化耦合等约束条件,建立综合能源系统源荷储多目标优化调度模型,并采用多目标粒子群优化算法(PSO)对所构建模型优化求解;最后,采用园区能源系统算例对文中模型进行仿真,结果表明其正确有效,该模型可为园区综合能源源荷储需求互济服务提供新的策略.     

基于多边协商的分布式网格资源调度

基于多智能体的理论，提出了一种智能网格系统资源调度方法，通过网格节点自主选择任务来实现网格系统中的资源优化调度.由于各节点的自主性，对于完成不同的任务将存在不同的支持度.采用模糊认知图建立了对任务分配方案的支持度协调模型，并提出了标准支持度的概念，同时保证节点支持度协调的可行性和有效性.网格节点在自身利益最大化目标的驱动下，无需固定的上层资源调度单元，通过多边的竞争和协商组成任务组，实现分布式网格资源的优化调度.提出的调度策略适用于分布式计算，具有较好的实时性和鲁棒性.     

考虑供电可靠性的智能配电网优化重构

配电网馈线联络的不断加强和配电自动化的建设使网络重构成为可能,通过对网络开关的调度控制来优化调整配电网的网络结构,从而提高配电网的供电可靠性.在传统经济性重构的基础上,进一步考虑了供电可靠性,提出了一种计及网损和系统停电损失的智能配电网优化重构模型,并采用改进遗传算法对IEEE 33节点配电系统进行优化重构问题的求解,结果表明,所提模型和算法具有可行性.