考虑后续恢复影响的扩展黑启动方案多目标优化与决策

综合考虑恢复初期阶段和后续阶段,提出一种扩展黑启动方案的多目标优化方法。以初期阶段内加权发电量最大化、尽快搭建系统的骨架网络和选择运行性能尽可能利于后续系统电压调整的被启动机组为优化目标,综合考虑机组启动约束和系统运行约束,建立扩展黑启动方案的多目标优化模型,然后结合快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)与Dijkstra法对扩展黑启动方案求解出Pareto最优解集。最后综合决策者的偏好因素和决策矩阵的客观信息,进行基于模糊熵权的Vague集多属性决策分析,选取出最满意的扩展黑启动优化方案。以新英格兰10机39节点系统为算例验证了所提方法的有效性。     

考虑恢复安全裕度的扩展黑启动方案多目标优化与决策

目前黑启动阶段的恢复策略都未保留恢复安全裕度,单纯追求效益型指标的最大化,不利于黑启动小系统的安全恢复和稳定运行,且现有的黑启动决策方法尚不能合理地融合决策者的偏好因素和系统恢复的实际情况。提出兼顾功率支持和恢复安全裕度的扩展黑启动方案多目标优化方法,以初期阶段内发电量加权和最大化、电压稳定裕度最大化和维持节点电压在满意水平为优化目标,综合考虑各类约束,建立扩展黑启动方案的多目标优化模型;结合快速非支配排序遗传算法与最短路径法对扩展黑启动方案求解出Pareto最优解集。综合决策者的偏好因素和决策矩阵的客观信息,进行基于模糊熵权的Vague模糊集多属性决策分析,选取出最满意的扩展黑启动优化方案。最后,以新英格兰10机39节点系统和河北南网实际系统为算例,验证了所提方法的有效性。     

电力系统扩展黑启动方案的研究

电力系统全停电后的黑启动恢复问题是系统安全防御的重要课题,科学合理的黑启动方案对于实现系统全停后的快速恢复具有重要意义。鉴于目前有些系统的黑启动电源有较大容量及较好的运行调节性能,提出一个黑启动电源同时启动多个被启动电厂的扩展黑启动策略。以黑启动形成的系统在一个时间段内机组发电量的加权和最大为优化目标,综合考虑被启动机组的启动约束及系统的运行约束,建立扩展黑启动方案优化模型,并将此优化问题转化为一个二维背包问题,结合最短路径法与回溯算法对扩展黑启动方案进行优化。最后,以新英格兰10机39节点系统和河北南网实际系统为算例验证所提方法的有效性。     

基于病毒进化改进NSGA-II算法的扩展黑启动多目标优化

为了保证黑启动小系统的安全恢复和合理兼顾多目标优化方法的快速搜索与局部搜索,提出基于病毒进化改进NSGA-II算法的综合功率支持和恢复安全裕度的扩展黑启动方案多目标优化方法。以初期阶段内发电量加权和最大化、电压稳定裕度最大化和维持节点电压在满意水平为目标建立多目标优化模型。在快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)的染色体中引入生物病毒机制和病毒感染操作,利用病毒的横向感染对解空间进行局部搜索,避免强化全局寻优时的前沿退化。然后结合基于病毒进化改进NSGA-II算法与最短路径法对扩展黑启动方案求解出Pareto最优解集。以新英格兰10机39节点系统和河北南网实际系统为算例验证所提方法的有效性,该方法为决策者提供了更全局性的选择空间,从而保证扩展黑启动小系统安全可靠地恢复更多出力。     

电力系统扩展黑启动方案的后效性研究

大停电后恢复初期阶段的扩展黑启动策略为恢复控制提供了新的思路,针对扩展黑启动方案的后效性研究,将后续网架重构过程离散为次序进行的多个时步,建立了计及后续重构过程中机组启动与负荷恢复交替与协调的多目标网架重构优化模型。结合采用分层序列法、改进细菌觅食算法和最短路径法,从网架重构整体最优的角度求解每一时步的待恢复机组、负荷及相应的恢复路径,进而得到网架重构最优方案;在此基础上,建立了反映重构过程多输入多输出要素的指标集,以超效率数据包络分析模型评估后续网架重构的相对效率,以此效率表征扩展黑启动方案的后效性。基于新英格兰10机39节点系统的扩展黑启动方案算例分析验证了本文方法的有效性与正确性。     

含多类型异质资源的微电网两阶段黑启动恢复优化方法研究

实现失电微电网的黑启动恢复,可以加快电力系统的恢复进程,有助于减少大停电事故造成的社会经济损失。为此,提出了一种考虑可调度机组、新能源以及储能等多类型异质资源的微电网两阶段黑启动恢复方法。首先,对多类型异质资源的恢复特性进行分析,确定其在黑启动恢复过程中的运行约束。其次,提出了一种改进的微电网节点重要度与线路权值评估方法,并以此构建了微电网黑启动恢复两阶段优化模型。第一阶段以最大化微电网的可用有功出力为目标优化微源的恢复方案,第二阶段以最大化负荷综合恢复量为目标优化负荷的恢复方案。最后,基于21节点系统进行了算例分析,结果表明所提模型能够提升微电网的黑启动恢复效率,有效降低停电事故造成的损失。     

不同黑启动方案下电网重构效率的评估

不同黑启动方案对系统后续恢复的影响不同,因此在黑启动方案评估时,除了考虑各方案本身技术指标的优劣,还应考虑此方案对系统后续网络重构的影响。文中对不同黑启动方案下电网重构效率的问题进行研究,提出一种综合考虑发电容量恢复和系统停电损失的重构效率指标,结合最短路径法与交叉粒子群算法对不同黑启动方案下网络重构过程中的机组出力和负荷恢复进行优化求解。在IEEE 30节点系统和河北南网中应用的计算结果验证了该方法的有效性。     

一种扩展黑启动方案恢复效果的评估方法

扩展黑启动恢复策略对于加快大停电后的恢复过程具有重要意义,针对扩展黑启动方案的恢复效果研究,提出了一种基于综合权重的灰色关联评估方法.首先构建了一套较完整的评估指标体系,包括机组恢复、网络结构、运行状态等方面;其次采用模糊赋权法和熵权法分别计算各指标的主、客观权重,通过基于博弈论的组合赋权法优化得到指标的综合权重,克服了单一赋权法的不足;然后以改进的灰色关联分析法对扩展黑启动方案的恢复效果进行综合评估.10机39节点系统的算例结果验证了所提评估方法的有效性与合理性.     

含快速切负荷功能火电机组的电力系统黑启动策略

具有快速切负荷(FCB)功能使得火电机组在电网崩溃时能够维持厂用电并保持孤岛运行,在系统恢复时可以作为黑启动电源.分析了FCB机组在系统恢复阶段的稳态过程,建立了相应的稳态模型;以系统发电容量最大为优化目标,考虑机组自身约束,从物理本质出发提出一种改进面积法,快速求得优化的机组启动顺序;在此基础上,考虑支路充电时间约束,结合最短路径算法对机组启动顺序进行修正,得到机组启动路径.通过新英格兰10机39节点系统算例和某地区实际系统算例,验证了所建立模型和所提出方法的有效性.算例结果表明,FCB机组有利于加快系统恢复进程.     

含快速切负荷功能火电机组的电力系统黑启动策略

具有快速切负荷(FCB)功能使得火电机组在电网崩溃时能够维持厂用电并保持孤岛运行,在系统恢复时可以作为黑启动电源。分析了FCB机组在系统恢复阶段的稳态过程,建立了相应的稳态模型;以系统发电容量最大为优化目标,考虑机组自身约束,从物理本质出发提出一种改进面积法,快速求得优化的机组启动顺序;在此基础上,考虑支路充电时间约束,结合最短路径算法对机组启动顺序进行修正,得到机组启动路径。通过新英格兰10机39节点系统算例和某地区实际系统算例,验证了所建立模型和所提出方法的有效性。算例结果表明,FCB机组有利于加快系统恢复进程。     

电力系统大停电后机组恢复的多目标优化方法

大停电后的机组恢复策略多为单目标优化,忽略了大量影响机组启动顺序的因素,为此提出了机组恢复的多目标优化策略.以机组启动后提供的发电量尽可能大、已恢复的电源点尽量在网架层面铺开、有利于后续厂站层机组和重要负荷的恢复为优化目标,建立机组恢复的多目标优化模型.先将恢复过程划分为一系列顺序执行的恢复时步,再将每一时步的优化问题转化成多目标“0/1背包”问题;结合最短路径法为机组恢复方案搜索恢复路径,采用快速非支配排序遗传算法进行求解;最后对每时步的Pareto最优方案排序,确定最优解.算例结果验证了该方法的有效性.     

考虑机组恢复成功率的黑启动阶段待恢复机组优选

待恢复机组的选择是制订黑启动方案的首要任务。分析了影响黑启动阶段机组成功恢复的主要因素,其中重点分析了变压器空载投入时励磁涌流引起的黑启动机组机端电压波形畸变的影响。在此基础上,定义了线路权重、变压器权重和辅机权重,提出了黑启动阶段机组恢复成功率的概念。综合考虑机组恢复成功率和机组容量等因素,对黑启动阶段待恢复机组进行优选。为了减小计算量,首先从所有待恢复机组中筛选部分机组作为寻优集合,并使用前K最短路径算法搜索寻优集合中机组的可选恢复路径。山东电网实际仿真证明了定义的机组恢复成功率的有效性和所述方法的快速性。     

电力系统扩展黑启动方案动态综合评估

大停电后恢复初期阶段的扩展黑启动策略为恢复控制提供了新的思路,不同方案的恢复效果评估是扩展黑启动决策的重要问题。本文提出一种扩展黑启动方案的动态综合评估方法。首先建立了动态综合评估的决策制定框架,构建了评估指标体系。然后采用主客观相结合的组合赋权法得到不同时段指标的综合权重,利用线性加权模型对每一时段内指标集结分别实施静态评估。再次通过基于时间度的非线性熵值规划法求解各时段的最优时间权重,以时序加权平均算子和时序几何平均算子组成的混合算子模型对所有时段的评价值再次集结,从而得到方案的最终评估结果。新英格兰39节点系统方案的算例分析结果验证了所提方法的有效性。     

计及特级负荷恢复的网架重构分时段全局优化方法

制定科学合理的网架重构恢复方案对加快系统恢复进程、减小停电损失具有重要作用。针对当前分时段恢复方案优化策略无法实现时段间协调优化的不足,提出一种网架重构分时段恢复方案全局优化方法。首先,鉴于特级负荷对维持社会稳定和恢复过程的重要性,将其纳入网架重构过程的恢复目标;之后,综合考虑多种约束,建立了协调机组、特级负荷和网架结构三方面恢复效果的网架重构分时段全局优化模型。该模型是一个含整数决策变量的复杂的多目标优化决策模型。通过分析总结已有恢复操作序列优化制定方法的内在逻辑,提出了一种分时段全局优化两步求解策略,即首先优化求解时段数参考值,再进行恢复方案全局优化。结合非支配近邻免疫算法和变异系数法对建立的模型进行求解。新英格兰10机39节点系统算例和我国西南某地区实际电网算例验证了本文所提模型和算法的有效性。     

考虑系统恢复能力的快速切负荷机组最优布点策略

具有快速切负荷(fast cut back, FCB)功能的火电机组在电力系统发生大停电事故后能够维持厂用电运行并迅速为停电区域供电，是一种性能优异的黑启动电源。FCB机组的布点策略会影响电力系统的恢复能力。在此背景下，建立了考虑系统恢复能力的FCB机组最优布点模型。首先，分析了FCB机组和非黑启动机组在电力系统恢复过程中的功率特性及其差异。然后，以最大化系统恢复能力为目标函数，考虑机组出力特性、FCB机组改造台数、恢复过程中电力潮流等约束条件，构建了FCB机组最优布点优化模型。采用线性化处理方法，将所提出的模型转化为混合整数线性规划模型，并采用高效商业求解器求解。最后，采用IEEE 39节点系统算例和IEEE 118节点系统算例验证了所提模型的有效性。算例结果表明，所提FCB机组布点方案能够有效提升系统的恢复能力。     

考虑并联线路的含直流落点受端系统恢复

针对传统系统恢复中路径选择方法对直流恢复限制严重的问题,提出含直流落点受端系统恢复方法。对直流输电在系统恢复中的特性进行分析,综合考虑系统恢复效率和恢复过程中的系统安全性,以恢复期间总发、输电量与网架充电无功的比值作为优化目标,建立考虑并联线路的系统恢复模型;然后综合考虑直流启动及系统运行等约束,结合混合粒子群算法进行系统恢复方案的求解。以IEEE 39节点算例和中国西南某地区实际电网算例验证了所提出方法的有效性。     

给定恢复目标的扩展黑启动方案路径优选

扩展黑启动可以通过同时启动多台机组为网架重构阶段的系统恢复提供更多的功率支持,加快系统恢复进程,但由于扩展黑启动方案在网络拓扑中表现出来的复杂性,其恢复路径的搜索确定难于常规黑启动方案。文中在充分考虑工程实际的基础上,提出一种给定恢复目标的扩展黑启动恢复路径搜索方法。同时,提出一种改进的基于主客观集成的属性权重求解方法,将其应用于扩展黑启动恢复路径方案评价体系中指标权重的确定。通过基于局部最小树思路的初步筛选和基于灰关联投影法的二次优选,最终确定扩展黑启动方案最优恢复路径。新英格兰10机39节点系统和河北南网系统算例验证了所述方法的有效性。     

考虑后效性的含直流落点系统黑启动方案研究

本文在对高压直流通道传输能力与受端系统强度间关系进行分析的基础上,考虑受端交流系统网架覆盖程度与带电节点未恢复负荷总量对后期直流功率提升安全性与可行性的影响,设计了一种考虑后效性的含直流落点系统黑启动方案。以初期发电量加权和最大化、后期直流功率提升时系统运行尽可能安全可靠和直流功率迅速大幅提升可行性尽可能高为优化目标,综合考虑各类约束,结合混合粒子群算法与迪杰斯特拉（Dijkstra）算法求解出Pareto最优解集;然后利用三角模糊数和反熵权法确定主客观权重,采用基于模糊反熵权的修正理想解排序法（M-TOPSIS）对所得Pareto最优解进行排序来确定最满意的恢复方案。最后,通过含直流落点的新英格兰10 机39 节点系统算例验证了所提方法的有效性。     

基于光伏电站的两阶段网架恢复综合优化方法

与传统发电技术相比,光伏发电由于其分布范围广,并网迅速,以及具有良好的自启动能力,在电力系统黑启动中有着巨大的应用潜力。针对光伏发电不同于常规黑启动机组的特点,制定了基于光伏发电的分阶段网架恢复策略。阶段一利用光伏发电机组,以最大化启动成功的概率为目标,启动网架内的第一台机组;阶段二以该被启动机组为主要电源,分布式电源为辅助,以在最短时间内恢复最大出力为目标,实现整体的网架恢复。综合两阶段的启动特性,提出了一种启动策略的综合优化方法,在保证网架恢复效率的同时,又能够有效解决光伏系统惯性差,黑启动能力弱的问题。算例分析验证了所提方法的实用性和有效性。     

考虑多风电场黑启动价值的机组恢复顺序双层优化决策

大规模风电的接入为当今电力系统能源格局带来根本性变革,同时对大停电后电力系统恢复进程产生巨大影响。针对含多风电场的待恢复电力系统,文中首先构建了考虑空间集群效应的多风电场出力典型场景的确定方法及多风电场黑启动价值评价函数,并提出以综合净收益函数为评价标准的机组恢复顺序双层优化模型。上层模型求解当前电力系统可恢复的初始目标集,缩小恢复策略的求解范围,下层模型从该初始目标集中求取综合净收益最大的风电机组与火电机组恢复顺序组合,并根据动态可恢复节点重要度求解恢复路径。最后,在含风电机组的IEEE 39节点系统中验证了所提决策方法的有效性。