计及UPFC最优配置的电力系统鲁棒调度协同优化策略

统一潮流控制器(UPFC)应用于潮流调控时,计及UPFC调控参数的交流潮流计算是非凸、非线性问题,且多台装置间的非线性交叉耦合特性也会直接影响优化配置方案。为此,基于UPFC的潮流调控特性,构建了计及UPFC的松弛型交流潮流二阶锥规划模型;计及风电的不确定性,协同考虑UPFC的规划和电力系统的调度问题,建立了计及UPFC最优配置的电力系统鲁棒协同优化模型,并采用列和约束生成算法进行求解。以IEEE RTS-24节点系统为算例进行仿真分析,结果表明所提协同优化策略有效提升了UPFC配置方案的适应性,提高了系统运行经济性和风电消纳能力,增强了系统运行调控的灵活性。     

计及统一潮流控制器的电力系统双层协调弹性调度

极端天气造成的故障会引发潮流转移,触发连锁故障,从而增加了大规模停电事故发生的概率。高比例电力电子设备接入电网的趋势增加了电网调度的灵活性。因此,提出计及统一潮流控制器的电力系统双层协调弹性调度策略。采用随机场景生成的方法模拟极端天气事件;通过潮流熵定量描述极端天气下潮流分布的不均衡性,以表征发生连锁故障的风险;将弹性调度代价最低和潮流熵最低分别作为上下层模型的目标函数,同时基于统一潮流控制器的调节潮流特性,构建双层弹性调度模型;基于KKT条件和对偶原则,将原双层调度模型转化为单层混合整数线性优化模型进行求解,并通过装有统一潮流控制器的IEEE 39和IEEE118节点系统进行算例仿真,验证了所提模型在降低大规模停电事故概率和提升系统弹性方面的有效性。     

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.     

计及风电不确定性的含UPFC电力系统的两阶段最优潮流

风速具有随机性和不确定性,大规模风电场的并网会影响电力系统的稳定性,而统一潮流控制器(UPFC)具有实时潮流控制能力,有利于系统稳定。建立计及风电不确定性的含UPFC的最优潮流模型,由日内滚动调度和实时调度两阶段组成。日内滚动调度阶段不考虑风电出力预测误差,制定机组出力计划,优化运行成本;实时调度阶段根据风电出力预测误差调节UPFC参数,实时修正运行计划,并进行潮流优化,以保证系统安全可靠。以IEEE 14节点系统和某实际系统为例进行算例分析,结果表明,所提模型可以通过UPFC的参数控制有效减少风电预测误差带来的影响,从而提高系统的经济性和安全性。     

计及UPFC的电力系统多目标无功优化

统一潮流控制器（UPFC）可以实现对电力系统潮流的灵活控制,从而充分发挥电力系统的潜力。基于UPFC的等效注入功率模型,以实现电力系统运行安全性和经济性为目标,建立了计及UPFC的多目标无功优化模型。求解方法为带精英策略的快速非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）,通过改进算法的快速非支配排序方法,使之能有效处理潮流计算不收敛的解;应用层次分析法（AHP）确定模型中各个目标的相对权重,并以此对Pareto最优解集进行排序,得出无功优化的最佳方案。最后对IEEE30节点系统进行仿真计算,结果表明了该模型和算法的     

计及负荷优化重配的电力CPS可生存性量化评估

针对电力信息物理融合系统(CPS)规模不断扩大且现有级联失效模型忽略信息流和潮流转移特性,使得可生存性难以快速有效评估的问题,计及负荷优化重配对电力CPS可生存性进行量化评估。首先,根据系统拓扑结构和关联关系,通过定义度函数和电气介数建立了度—介加权电力CPS关联矩阵,实现了耦合CPS的形式化表征。然后,从CPS级联失效的结构连通性变化和风险传播范围两个维度出发,基于节点负荷容量限制、信息流择优分配策略、潮流优化方程和系统安全运行等约束条件设计了可生存性评估模型。最后,采用混沌Lévy搜索萤火虫算法对评估模型进行高效求解。通过算例分析,有效量化评估了电力CPS的可生存性并提高了大规模耦合系统的评估效率。     

面向两个细则考核的风-储场站日前-日内两阶段功率优化上报策略

针对两个细则考核风功率上报准确率的问题，提出一种可有效降低风-储场站风险考核电量的日前-日内两阶段功率优化上报策略。首先，提出面向两个细则的风-储场站日前-日内功率协同上报框架；然后，以期望考核电量最小化为目标，建立计及储能调节的日前-日内两阶段风-储功率优化上报模型，模型中，日前、日内风功率场景集通过基于预测误差分箱的Cornish-Fisher级数与Cholesky分解法生成；最后，针对模型的多重非线性特征与不同时间尺度的求解效率要求，制定基于小步长线性化迭代的求解算法。算例仿真结果表明，相较其余上报策略与求解算法，该文提出的日前-日内协同上报策略及相应算法有效地提升了上报准确率及求解性能。     

计及细节层次直接负荷控制的区域综合能源系统多时间尺度优化调度

考虑风光出力和负荷的不确定性及温控负荷反弹特性的精细建模程度对区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)优化调度的影响,提出计及细节层次直接负荷控制的多时间尺度协调优化调度策略。日前调度采用三阶段反弹简化直接负荷控制模型,以系统运行经济性最优为目标求解机组运行计划;日内调度基于细节层次直接负荷控制仿真修正日前反弹负荷曲线,求解各微源的出力计划;实时调度进一步细化日内仿真反弹负荷曲线,结合模型预测控制理论,通过反馈校正和滚动优化调整微源出力,实现多时间尺度的协调运行。算例结果表明多时间尺度下计及细节层次的直接负荷控制更能贴合实际系统运行,实现机组出力精准化控制,验证了所提优化调度策略的可行性及有效性。     

基于定常海森矩阵的配电网三相最优潮流模型

含有高比例分布式电源和多种离散可调设备的主动配电网最优潮流问题,实质上是一种非凸、非线性混合整数优化问题,这类问题的求解速度较慢。文中提出了基于定常海森矩阵的配电网三相最优潮流模型,模型中考虑了三相变压器、具有三相耦合特性的分布式电源、分相调压器等设备的二次模型,以保证海森矩阵为常数。通过增加支路电流为待求变量,提出直角坐标系下三相变压器的二次模型,使优化模型的海森矩阵为常数阵,从而降低最优潮流的计算时间。构建了计及分布式电源三相功率耦合特征的配电网三相最优潮流模型,比较了二次罚函数和高斯罚函数对离散控制变量的处理效果,并应用预估—校正原对偶内点法对优化模型进行求解。同时,提出加入调压器的二级迭代最优潮流策略,从而进一步优化目标值。最后,通过算例验证了所建模型与所提方法的正确性与有效性。     

产消者日前-实时多阶段鲁棒优化调度方法∗

考虑产消者实时调度的非预期性,构建了产消者日前-实时多阶段鲁棒优化调度模型,并提出了基于RDDP 结合C&CG的求解算法.首先,计及风电出力和负荷需求的不确定性,构建了基于多阶段鲁棒优化的产消者日前-实 时优化运行模型;其次,提出了相应优化调度问题求解的RDDP和C&CG算法;最后,基于产消者的日前-实时最优 调度结果开展算例分析.算例结果表明,相比于两阶段鲁棒优化模型,多阶段鲁棒优化模型在最坏情况下的产消者整 体运行成本更高,符合产消者实时调度的非预期性.     

考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流及应用

统一潮流控制器(UPFC)能有效解决电网潮流分布不均引起的一系列问题,近年来受到广泛关注。为进一步挖掘UPFC控制潜力、提高电网运行的安全性,提出了一种考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流模型。首先,建立了考虑UPFC双回线结构的等效功率注入模型;其次,结合中国苏州南部500 kV实际电网算例,分析了UPFC控制模式对静态安全性的影响,指出了在潮流优化过程中考虑UPFC控制模式的必要性;最终,构建以静态安全裕度为目标的优化模型,并在优化的过程中充分计及UPFC控制模式对系统N-1故障后潮流分布的影响,实现系统运行参数与UPFC控制模式的共同择优。基于苏州南部电网的仿真算例表明,所提的潮流优化方法能够充分挖掘UPFC的静态控制潜力,显著提高系统的静态安全水平。     

计及UPFC的电力系统无功优化

以统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)为代表的灵活交流输电技术(flexible AC transmission system,FACTS)可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。该文基于内点优化方法,提出计及UPFC的无功优化模型,以系统有功网损最小为目标函数,采用UPFC电压源模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接放到内点法的约束中,在不同的负荷运行方式下进行优化分析。在IEEE-30节点系统测试中发现,引入UPFC后系数矩阵的维数会有所增加,但不会影响其收敛性。算例就系统网损和电压指标对装设UPFC前后进行比较,并给出最优控制方案下UPFC的参数值。结果表明该方法是可行的、有效的,取得很好的效果。     

基于深度学习的含统一潮流控制器的电力系统快速安全校正

随着新一代柔性交流输电装置如统一潮流控制器（UPFC）在现代电力系统中的逐步推广和应用,对电网安全校正策略的制定提出了更高的要求。基于物理模型的传统电网安全校正方法在实时性方面具有一定的局限性,而数据驱动方法将大量的复杂计算前移到离线阶段,具有快速在线计算性能。因此,针对含UPFC的电力系统提出了一种基于深度学习的快速安全校正方法。首先,基于深度学习建立了节点调整状态识别模型,利用深度神经网络（DNN）的分类和学习能力,优先确定存在调整可能性的节点范围,避免物理模型优化类方法迭代无解问题。然后,针对缩减后的寻优空间进一步采用优化法实现系统安全校正计算,快速确定系统各节点调整量。基于中国南京西环网UPFC示范工程的应用效果表明,所提快速安全校正策略能够发挥DNN的学习能力,进而提高系统安全校正的效率和实用性。     

基于动态最优潮流的UPFC控制模式转换策略

摘要：南京西环网统一潮流控制器（unified power flow controller,UPFC）是我国首个UPFC工程,实现了南京西环网潮流的灵活、精准控制。目前,国内外对于UPFC控制模式的研究多停留在工程投运前的控制站层面,针对工程投运后且具有全局优化能力的控制模式研究相对较少。因此,文章基于优化思想针对UPFC工程投运后的多时段、全局优化控制模式展开研究。首先,基于BPA和MATLAB联合调用对华东地区电网数据进行等值,得出南京西环网某典型日的多时间断面数据;然后,建立考虑负荷变化的含UPFC的动态最优潮流模型,并采用原对偶内点法进行求解;最后,提出针对不同负荷情况下UPFC控制模式转换策略,进一步提高了UPFC的经济性。     

含新型统一潮流控制器的电力系统安全校正模型

统一潮流控制器(UPFC)串联侧和并联侧接于不同母线的新型拓扑使得UPFC的传统稳态模型难以适用,灵敏度类安全校正方法忽略了无功功率的影响,可能会引入新的不安全因素。基于此,提出一种适应性更强的UPFC稳态模型,并提出一种含UPFC的潮流计算优化模型。在考虑无功功率的影响后,引入0-1变量将安全校正问题转化为以调整设备数目最少和调整量最少为目标的多目标优化问题。然后,通过权重区分发电机节点和负荷节点,减少切负荷动作的发生。最后,利用极大值法将多目标优化问题转化为单目标优化问题,降低模型求解难度。116节点实际等值系统的算例测试表明,所述安全校正模型可利用最少的调整设备和调整量,消除系统过载故障。UPFC参与调控可提高系统安全校正效率。     

Optimal power flow with UPFC using security constrained self-adaptive differential evolutionary algorithm for restructured power system

The restructuring of the power industry begins with the 21st century and this restructuring of the power system requires a careful analysis because of the nature of the real-time operations. For the restructuring power system (RPS), the self-adaptive differential evolutionary (SADE) algorithm is proposed for enhancing and controlling the power flow using Unified Power Flow Controller (UPFC) under practical security constraints (SCs). The new formulas for the tuning parameters of Differential Evolutionary technique are designed in such a manner that they become automatically adaptive throughout the whole iteration. The UPFC is modeled considering losses of the both converters, transmission loss in UPFC and losses of the coupling transformers. The unique mathematical modeling of the cost function is developed considering practical SCs. The proposed algorithm and other evolutionary algorithms are applied on the IEEE standard and ill-conditioned test systems. With and without UPFC, the power flow and line losses are observed for the three sets of user-defined active and reactive power. The use of UPFC not only enhances the power flow but also reduces the total line losses. Comparing characteristics, convergence rate, success rate for all cases, the best performances are observed for the proposed Security Constraint SADE (SCSADE) algorithm.     

计及UPFC的电力系统多阶段多目标无功优化算法

统一潮流控制器(UPFC)并联侧连续的无功调节能力为电力系统无功优化提供了新的控制手段。基于此,首先建立适用于新型UPFC拓扑的UPFC稳态模型;然后考虑无功设备动作次数的约束,明确多目标无功优化问题的目标函数和约束条件,建立计及UPFC的多目标无功优化模型;接着,提出一种多阶段方法对其进行求解,其中,第一阶段将原问题进行松弛并采取归一化的方法统一多个目标的量纲,第二阶段基于规格化平面约束法获取松弛问题的Pareto最优候选解集,并给出折衷解的选取方法,第三阶段基于三角罚函数法对折衷解中的整数变量进行归整,获取原问题的最优折衷整数解。最后,对南京西环网实际等值系统进行算例测试,验证了算法的有效性及UPFC在无功优化问题中的应用前景。     

计及统一潮流控制器的无功优化研究

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。基于内点优化方法,提出了计及UPFC的无功优化模型,以系统网损最小为目标函数,采用UPFC电压源模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接放到内点法的约束中,在不同的负荷运行方式下进行了优化分析。在IEEE-14节点系统测试中发现,引入UPFC后系数矩阵的维数会有所增加,但不会影响其收敛性。算例就系统网损对装设UPFC前后进行了比较,并给出了最后控制方案下UPFC的参数值,结果表明该方法是可行、有效的。     

基于HSS算法的多区域虚拟电厂综合能源调度

综合能源的提出实现了不同能源之间的相互耦合,实现了能源高效梯级利用,文章在此基础上建立了计及系统网损的多区域虚拟电厂综合能源日前一日内调度模型.建立了采用日前一日内多时间尺度调度方法,在满足热电联产机组及储能出力约束前提下的以成本最小为目标的系统模型.考虑模型为非线性优化问题,采用超球面搜索算法寻找系统最优解.将某园区作为仿真对象,对比分析虚拟电厂间协同调度和单独运行两者不同情况下的出力及运行费用,研究电网及热网的重要节点或联络线端口的电压,并将超球面搜索算法同传统粒子群算法运行结果进行对比,最终验证所提模型及算法的可行性.