考虑风光出力不确定性的电–气互联系统脆弱线路辨识

在电力系统和天然气系统紧密耦合的背景下,任意子系统中任意脆弱线路的扰动或故障都可能会传播到另一个子系统,进而引起整个电–气互联系统的故障。为此,提出一种电–气互联系统脆弱线路辨识方法。首先,提出考虑风光出力不确定性的电–气互联系统协调调度随机优化模型,求解得到电–气互联系统故障前后的运行状态;而后,基于局部集中度和潮流变化熵分别从拓扑结构脆弱性和运行特性脆弱性两方面分析电–气互联系统中线路的脆弱性,构建综合考虑线路拓扑结构脆弱性和运行特性脆弱性的电–气互联系统线路脆弱度指标,对互联系统的脆弱线路进行辨识。通过计算脆弱线路断开后互联系统的测地线脆弱度(geodesic vulnerability)及供需不平衡量,对所辨识的脆弱线路进行评估。6节点电网–7节点气网和24节点电网–20节点气网2个电–气互联系统的算例分析结果验证了所提脆弱线路辨识方法的有效性。     

基于碳交易机制的电—气互联综合能源系统低碳经济运行

燃气轮机等发电技术为低碳电力提供了一条有效途径,"能源互联网"的提出也使得天然气网络与电力网络的联系更加紧密。文中提出了一种电—气互联综合能源系统的联合经济运行模型,并引入碳交易机制,以综合能源系统发电能源成本与碳交易成本之和最小为目标函数,综合考虑了天然气网络和电力网络的安全约束。采用修改的IEEE 30节点电力网络与比利时20节点天然气网络进行算例分析,通过燃气轮机建立两个网络之间的耦合,分析比较了基于碳交易机制的电—气互联综合能源系统和单纯火电机组电力系统低碳经济模型下的运行状态,验证了所提出模型的有效性。最后,分析了碳交易价格、天然气价格及天然气网络约束对系统运行的影响。     

考虑运行策略和投资主体利益的电转气容量双层优化配置

电转气(P2G)技术的日益成熟,促进了电网和天然气网间的耦合,使两者间实现大规模互联成为可能。文中利用条件风险价值(CVaR)理论,对风电不确定性给电—气互联系统带来的运行风险及其成本进行了分析。在计及风力发电企业和电—气互联系统两个利益主体后,构建了P2G设备容量配置双层规划模型,以风力发电企业净利润作为上层目标,电—气互联系统运行成本为下层目标。并通过基于灾变遗传算法和内点法的混合求解算法进行仿真求解。利用IEEE 39节点电网和修改的比利时20节点天然气网组成的仿真系统,验证了配置P2G设备来提高风电消纳率和降低系统弃风风险的可行性。并进一步对比分析了置信度和弃风风险成本系数对P2G配置策略及系统运行的影响。     

考虑多设备最优能流路径的电-气互联系统运行优化

为满足用户在多能负荷实时需求下对能源的优化管理,提出一种考虑多设备最优能流路径的运行优化方法。首先,考虑实时能源价格和逐时负荷,建立基于能源集线器理论的能源中心模型,模型含多台能源转换设备以提供灵活的能流路径选择;然后,以系统购能成本最小为目标、能源分配系数为优化变量,计及设备容量、网络潮流等约束建立最优潮流模型,应用遗传算法进行求解;最后,采用8节点的配电网和9节点的天然气互联系统作为算例,基于本文所提方法进行建模并求解。算例结果表明实时能源价格的需求响应下,对能流路径的优化能有效降低系统购能成本,实际运行中,设备转换效率的变化能够影响系统能流路径的改变。     

微电网互联运行的分时优化与实时控制方法

将相邻的孤立微电网互联运行,可促进资源的时空互补与运行优化。提出互联微电网分时优化调度与实时协调控制相结合的运行方法,旨在降低系统发电成本,提高运行稳定性。在分时优化调度层面,基于超短期预测结果,以全系统发电成本最低为目标,提出考虑资源时空互补特性的优化调度方法;在实时协调控制层面,针对风、光、负荷的随机性而引起的功率波动问题,提出基于动态下垂控制的联络线定功率控制方法,使功率波动量得到经济合理分配。算例验证了分时优化调度方法可促进资源互补、降低运行成本,实时仿真结果验证了动态下垂控制策略可有效实现联络线定功率控制。     

基于双向拍卖的多微电网协调优化调度

将区域内多个单微电网互联构成多微电网系统是解决单微电网运行所面临诸多问题的有效方式之一。本文提出一种基于改进双向拍卖的多微电网能量协调优化调度模型。该模型首先以多微电网系统的综合成本最小为目标,优化计算各微电网与其他微电网和配电网的交互功率之和;其次,基于改进的双向拍卖买卖模型,协调微电网与其他微电网和配电网间的交互功率分配,满足各微电网的供需平衡,通过多微电网间的能量交互降低系统运行成本并减少对配电网系统的影响。算例结果表明,多微电网系统内能量互济,总运行成本降低,由此验证了所提出模型的有效性与经济性。     

考虑解耦功率优化分配的多端混合直流互联系统频率响应控制策略

基于多端直流输电将多个异步交流电网联接形成的直流互联系统受到广泛关注，异步互联系统频率响应控制是实现异步电网之间运行储备共享、发挥多端直流功率支援能力的重要手段。分析了基于经典下垂控制的频率响应控制模型结构及其频率电压互耦合特性。从控制结构、参数自适应变化、系统协调方法和功率优化分配等角度提出一种考虑解耦功率优化分配的多端混合直流互联系统频率响应控制策略，采用全局频率控制方案，并进一步建立功率优化分配模型来提高频率控制的经济性和低碳性。最后，仿真验证了在强、弱交流系统负载突变和换流站因故障退出运行等情况下直流互联系统的响应特性，所提策略能够消除耦合影响，换流站出力分配更为合理且能大幅提高弱交流系统的频率稳定性，能够为多端直流互联系统频率控制的进一步研究提供参考。     

电力系统输电运行弹性空间建模与效益评估

电力负荷增长和新能源接入给电网安全、经济运行带来了新的挑战。为提高电网运行安全裕度,在更大空间内实现资源优化配置,需要在现有设备基础上,挖掘电网的电能输送潜力。为此,提出输电环节运行弹性空间的概念,以挖掘输电线路与联络线的运行弹性空间。文中提出两种提高输电运行弹性空间的方式及其建模方法:①基于转移分布因子,建立线路故障短时增容弹性模型;②基于互联外网静态等值模型,建立考虑外网运行约束的联络线调整弹性模型。在此基础上,提出考虑输电运行弹性空间的N-1安全经济调度优化模型。最后,通过IEEE 30节点与IEEE 9节点互联系统评估了输电运行弹性空间的效益。仿真表明,考虑输电运行弹性空间的调度方法相较于常规调度方法可有效提高风电消纳,降低电网运行成本。     

基于数据驱动的电-热互联综合能源系统线性化潮流计算

电-热互联综合能源系统非线性潮流方程的线性化处理是简化电-热互联综合能源系统运行与控制分析计算的一种重要方法。基于偏最小二乘法及最小二乘法对电-热互联综合能源系统的历史数据进行处理，构建热网中节点热功率到管道流量、节点供水温度和回水温度的回归模型以及电网中节点有功和无功功率注入到节点电压相角和幅值的回归模型。结合电-热耦合单元的模型，提出一种基于数据驱动的电-热互联综合能源系统潮流线性化模型，通过历史数据与物理模型的融合克服了传统物理模型的数值稳定性问题。     

基于改进K-means聚类技术与半不变量法的电–气综合能源系统运行风险评估方法

实现综合能源系统多能源优化管理和运行控制需要快速准确量化评估系统的运行风险。针对电力系统和天然气系统耦合形成的电–气互联综合能源系统,该文提出基于改进K-means聚类技术与半不变量法的综合能源系统运行风险评估方法。在分析电–气互联综合能源系统运行特性的基础上,选取支路功率、节点电压、系统频率和节点气压为系统运行风险指标。引入灵敏度修正系数对K-means算法进行改进,消除不同变量的数值尺度差异,并使得聚类结果中具有较大灵敏度的输入随机变量样本具有较小的波动范围。在此基础上,应用半不变量法快速计算电–气综合能源系统状态变量概率分布,进而求解出系统运行风险。算例结果表明:提出的综合能源系统运行风险评估量化计算方法能够有效提升运行风险指标的计算精度和计算效率,满足在线风险评估的要求。     

考虑输电阻塞的电网固定成本分摊核仁法

探讨了电力市场环境下多区域互联电网固定成本的分摊问题，给出了固定成本分摊的合作博弈模型。针对输电固定成本分配的核仁模型未考虑输电阻塞的情况，提出了一种区域核仁算法。首先根据系统潮流分布情况确定出现阻塞的线路，再根据节点边际价格的差异将输电网划分成多个输电区域，每个输电区域所有节点边际价格基本一致，区域内部线路没有阻塞；然后采用等值双边交易法将输电固定成本分配给各输电区域；最后在区域内部采用核仁模型将成本分配到用户。该方法考虑了阻塞并减小了将多区域互联电网作为一个整体求核仁解时的计算量。以IEEE14节点系统为例的仿真结果表明了该方法的可行性。     

分区核仁法分摊多区域互联输电网固定成本

探讨了电力市场环境下多区域互联电网固定成本的分摊问题。给出固定成本分摊的合作博弈模型,采用分区核仁算法求解。将多区域互联电网拆分为各个区域电网,固定成本根据区域间等值双边交易的比例分摊,再用核仁算法分区求得区域内部各用户承担的固定成本。此方法减小了将多区域互联电网作为一个整体求核仁解的计算量,并且保持了合作博弈模型原本给出的经济信号。IEEE14节点3区域系统的仿真算例验证了该方法的有效性。     

考虑交换功率费用的多区互联电热联合系统协调消纳弃风分析

随着风电并网容量及弃风量的增加,远距离、大容量异地消纳风电已成为降低弃风率的有效策略。针对区域间以特高压直流为主要输送通道的发展格局,建立了区域间直流联络线模型;在考虑各区域电热联合系统信息保密及调度独立性的前提下,基于目标级联分析法,将调度问题分为上级优化主问题和下级优化子问题,并以联络线功率为协调变量,建立了考虑联络线交换功率费用的多区互联电热联合系统分散协调消纳弃风调度模型;通过算例仿真,详细分析了联络线电价、互联区域系统特性和消纳弃风措施对多区互联电热联合系统风电消纳率的影响。研究表明,计及联络线交换功率费用且合理选择联络线电价,优先选择与电负荷较高、热负荷和热电机组比重较低、风电渗透率较低的区域互联以及在互联区域内采取弃风消纳措施都有利于风电富裕区域电热联合系统的风电消纳。     

基于全局发电最优的日调度计划方法

提出了一种基于全局发电最优的调度计划方法,它对电网的日用电量用Ｋ－Ｔ算法进行最优化求解,将其分解到各个交换计划,再用系数法求得交换计划曲线,在时间变量ｔ较小时,则交换计划曲线变化较平缓。自１９９８年７月１日起,该方法用于制订湖南电网模拟电力市场的日发电计划,电网的购电结构得到了优化,达到了降低电网购电均价和下网均价的目的。     

考虑用户侧参与的调峰辅助服务费用分摊机制

现行调峰辅助服务费用的分摊机制仅在电厂侧收支平衡,而电网的峰谷差在一定程度上是由负荷的峰谷特性造成的,不考虑用户分摊的调峰费用分摊机制并不合理,为此,建立考虑用户侧参与的调峰费用分摊机制。在电厂侧,根据负荷率大小对常规机组的分摊电量进行修正,利用波形相似性理论对风电机组的分摊电量进行修正,保证分摊的合理性;在用户侧,通过分析用户负荷曲线并结合电网负荷曲线提取出调峰影响指标,通过调峰影响指标评价用户调峰效果,从而分摊用户侧调峰费用。算例结果表明,所提分摊机制能有效划分电力用户、发电企业调峰责任,促使电力用户合理用电,保证电力市场公平化运行。     

边际网损系数法中节点无功功率对电力市场网损分摊的影响

边际网损系数法是一种基于微观经济学原理和已知潮流解的网损分摊方法.由于该方法能够提供有效的经济信号,提高经济效益,已成为国外区域电力市场最主要的网损分摊方法之一.但在实际网损分摊中并没有考虑节点无功功率对全网网损的影响,因而没有对节点无功功率进行网损量的分摊.文中介绍了边际网损系数法中节点无功功率对电力市场网损分摊影响的基本模型和算法原理,推导并分析了考虑和不考虑节点无功功率的网损分摊公式.最后,对IEEE-14、30节点系统及某2243节点实际系统峰荷、腰荷和谷荷三种典型运行方式进行了计算和分析.结果表明,随着系统的增大,节点无功功率对网损分摊的影响有增大的趋势.因而,在较大的系统中应用边际网损系数法时,忽略节点无功功率对网损分摊的影响将会使网损分摊结果有较大的误差,并且据此说明了在网损分摊中计及节点无功功率的重要性和必要性.     

发电侧电力市场竞价交易模式的研究

为适应发电竞价上网的需要，在对现有发电侧竞价交易模式进行比较分析的基础上，紧密结合发展中国家电力工业由国家垄断的计划经济体制逐步过渡到市场经济体制和电网经济调度的特点，该文提出了两种可供实际操作的发电侧电力市场竞价交易模式：一种是基于由固定成本和变动成本之和确定容量合同电价而提出的“容量合同 效率置换 适时市场”模式：另一种是基于仅由固定成本确定容量电价而提出的“容量合同 全电量竞价 适时市场”模式。经系统仿真和实际试运营，所提出的两种模式都是切实可行的。该两种模式有利于电力市场的运营和平稳过渡，有利于实现资源的优化配置、降低发电总成本、降低用户电价，促进工农业生产的快速发展。     

基于风险的火电厂报价策略评估

提出了一种新的适用于火电厂报价决策的风险度量方法，建立了简化的发电侧电力市场电价与利润模型，提出了基于历史报价数据的相关性分析方法和成交价预测方法，以概率分布的形式表示预测结果，并结合实例分析了如何采用风险评估方法选择最优报价策略。     

电力市场条件下无功支持服务补偿成本分析

在电力市场条件下发电厂为系统提供无功功率支持是一种重要的辅助服务,也是保证系统安全稳定运行、提高电能质量、降低损耗、确保电能交易顺利进行的有效手段,所以必需对无功支持服务进行综合的成本分析.作者从发电厂和电网两方面综合分析了发电厂无功支持服务的补偿成本,根据发电机的运行极限分析了机会成本的产生机理,并获得从发电侧提供无功支持服务的直接成本分布函数.又从电网侧分析无功支持服务对系统的贡献情况,探讨其系统贡献成本.在市场条件下发电厂提供无功支持服务应得到来自两方面的综合经济补偿,以便引导无功容量投资和保证电力系统安全稳定运行.     

一种新的两部制无功定价方法

提出了一种新的两部制无功定价方法.其中以无功电量成本最优为目标函数,以潮流方程为等式约束,以运行及安全约束尾部等式约束.所建议的无功电价模型的核心想法为:一方面提出电力市场下无功源以电量成本参与竞争,以解决现有的一部制电价对无功的运行成本补偿不足的问题;另一方面提出一种新的无功容量电价分解方案解决现有的一部制电价对无功投资成本回收不明确的问题.电量电价加容量电价形成了一种新的两部制无功电价.IEEE-30母线系统算例验证了该无功价格模型的有效性和实用性.