大规模电网的动态无功优化算法

为解决应用内嵌离散惩罚的非线性原对偶内点法求解离散整数动态无功优化模型时产生的"维数灾"问题,对修正方程用块矩阵解耦的算法做进一步探讨,提出了两次求解修正方程系数矩阵并三角分解从而降低动态无功优化应用于大电网时的数据存储量的新思路,即以时间换取空间(定义为时空转换)。在两个实际系统(14节点和538节点系统)和IEEE 118节点系统上的优化计算表明,所提算法既能计算大电网的动态无功优化,又具有较快的计算速度。     

大电网动态无功优化问题的快速解耦算法研究

动态无功优化模型是计及设备动作次数约束并考虑变量离散化特性的一种非线性混合整数规划问题.根据修正方程系数矩阵具有可分块结构的特点,利用块矩阵解耦算法求解,指出其关键点是对修正方程系数矩阵的计算存储以及对系数矩阵进行三角分解结果的计算存储,提出对系数矩阵进行2次三角分解,即以时间换取空间的处理方法,实现对大规模电网的动态...     

电力系统动态无功优化问题的快速解耦算法

由于在全天24个时段的动态无功优化模型中加入了变压器分接头和电容器投切开关的全天允许动作次数限制,当采用引入离散惩罚的非线性原对偶内点法求解时,其修正方程的维数会随系统规模的增大而急剧增大。该文指出其修正方程系数矩阵可具有箭形分块结构,可采用两种方法将其精确解耦为25个低维线性方程组。应用稀疏矩阵的三角分解技术可实现对它们的快速求解。一个实际的14节点系统和IEEE 118节点系统的计算结果表明,应用提出的快速解耦算法能在保证电容器和变压器分接头满足全天最大允许动作次数约束和运行约束的前提下,获得近似最优离散解,且具有较快的计算速度。     

基于解空间分解的电力系统无功优化

为解决大型电力系统无功控制变量维数灾的问题,提出一种基于解空间分解的方法对电力系统进行无功优化。通过摄动分析选出无功优化中最活跃的控制变量,根据该控制变量分解解空间,最后在JADE(Java agent development)平台上对分解后的问题进行并行计算。应用该方法对IEEE30节点系统进行无功优化计算,结果表明基于解空间分解的办法在电网无功优化计算中具有较强的全局搜索能力和较高的收敛精度。     

基于预测-校正原对偶内点法的无功优化新模型

在有载可调变压器模型中引入虚拟节点，并通过该节点的电压来表示理想变压器对功率、电压的转换关系，由此在直角坐标系中建立了无功优化问题的二阶新模型。该新模型的海森矩阵是精确的常系数矩阵，在内点法迭代过程中只需要计算一次，从而缩短了每次迭代的计算时间。利用AMD算法对内点法修正方程的系数矩阵进行节点优化编号，减少了其LU分解所产生的注入元。通过存储海森矩阵的非零元素值、其行、列号及对应的拉格朗日乘子编号，提出了一种新的非零元素存储方式，极大地减少了海森矩阵与乘子线性组合的计算量。基于节点数从14到1338的7个测试系统进行了仿真计算，结果验证了所建模型与方法的正确性与有效性。这种建立模型的思想还可以应用到需要计算海森矩阵的动态无功优化、最优潮流以及状态估计等问题的算法中，以提高其计算速度。     

电力系统动态无功优化并行算法及其实现

由于全天24个时段的动态无功优化模型需要考虑变压器分接头和电容器投切开关的允许动作次数限制,当采用引入离散惩罚机制的非线性原对偶内点法求解时,其修正方程的维数会随系统规模的增大而急剧增大,但不难发现其修正方程系数矩阵具有对角加边分块结构,可将其解耦为25个低维线性方程组.从而提出一种粗粒度的并行计算方法,并在基于消息传递接口(MPI)机制的并行计算环境下实现.将所提算法应用于一个实际的14节点和IEEE 118节点系统的实践表明,它能够有效地提升计算速度,在大型电力系统中有着良好的应用潜力.     

电力系统无功优化线性规划问题中线性步长的动态调整策略

提出了一种电力系统无功优化线性规划问题中线性步长的动态调整策略。利用潮流雅可比矩阵直接变换求取灵敏度系数矩阵,并引入信赖域思想,建立了基于信赖域的无功优化新模型,采用原?对偶内点法直接求解。IEEE14节点、30节点、57节点系统的计算结果表明,该算法能有效解决无功优化线性步长的选择问题,同时在初始点的选择上不要求从内点启动,迭代收敛次数稳定,可用于电力系统无功优化的实用化计算。     

大规模电力系统潮流计算的分布式GESP算法

并行计算已成为大规模电力系统潮流计算的主要解决手段之一。为取得良好的加速比和并行效率,基于GESP算法提出牛顿法潮流迭代计算中修正方程组求解的分布式算法。根据方程组系数矩阵非零元主要集中于对角带及高度稀疏等特点确定系数矩阵的超节点,并基于超节点的边界将潮流修正方程组的系数矩阵划分为若干个2维分块矩阵以实现分块存储;在LU分解过程中,采用基于流水线技术的并行分解以提高计算速度。本文设计了分布式存储的并行算法,并应用于3000、12000节点等不同规模电力系统。算例分析表明:在网络达到2000节点及以上时,本文分布式GESP法相对串行计算和分布式牛顿法具有明显的速度优势。     

最优潮流的原对偶内点法矢量化实现

为提高计算速度,采用矢量化技术实现最优潮流计算.通过将同类型的优化变量集中排列,建立最优潮流模型的矢量化表达形式.采用原对偶内点算法求解该模型,建立梯度矩阵及海森矩阵线性组合的矢量化计算公式.求解修正方程时,对系数矩阵进行近似处理,对修正方程系数矩阵采用LDLT算法进行分解.采用近似最小度(AMD)算法对系数矩阵进行排序,减少分解所产生的注入元.基于C/C++开发电力系统矢量运算支持库,设计动态稀疏存储策略进一步提升最优潮流程序的计算速度.对多个测试系统进行仿真计算表明:矢量化可简化最优潮流的程序逻辑并提高程序运行速度.     

大型电力系统无功综合优化的特征模型法

本文用特征模型法探讨了电力系统无功综合优化问题。它将一个大系统的高维问题分解为若干个小系统的低维问题,并避免了一般分解——协调算法的全系统协调计算,从而使优化计算具有简单、快速和可靠的特点,为电力系统实时无功优化调度提供了有力的工具。本文还分别建立了华中简化电网和东北南部电网的特征模型,并进行了两网的无功优化计算,取得了满意的结果。     

基于一种不可行内点法的电力系统无功优化

在应用内点法进行线性规划时,尚不能保证它的全面收敛性。提出了一种新的算法来求解无功线性优化问题。利用潮流雅可比矩阵直接变换求取灵敏度系数,建立无功优化线性规划模型,同时采用一种不可行内点算法来直接求解该问题。IEEE 14节点、30节点、57节点系统的计算结果表明,该算法能有效求解无功优化线性规划问题,同时在初始点的选择上不要求从内点启动,迭代收敛次数稳定,对计算系统的规模不敏感。     

基于通用分布的含风电电力系统随机动态经济调度

随着风电大规模并网,其不确定性给电力系统经济调度带来了新的挑战。文中利用通用分布模型拟合不同风电功率预测水平下的实际风电功率分布,并以此建立了考虑风电低估、高估成本的日前动态经济调度的随机优化模型。通过对目标函数和约束条件的转化与分析,将随机优化模型转化为一个非线性凸优化问题。结合二次规划算法和内点法,提出了一种两阶段优化算法用以求解对应的经济调度问题。最后,在含风电场的IEEE 30节点系统上,验证了所提基于通用分布的随机动态经济调度方法的有效性。     

计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置

随着风电装机容量的不断增加,电力系统对储能等灵活性调节资源的需求增加.而交直流混联电网是实现大规模风电并网、输送和消纳的基础.针对上述背景,提出一种计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置方法,在促进新能源消纳的同时减少储能投资成本.首先,考虑到风电功率和负荷具有随机性、不确定性等特点,通过场景分析法来处理风电和负...     

考虑相邻时段投切次数约束的动态无功优化启发式策略

在开关日动作次数约束基础上,考虑分接头挡位的相邻时段动作次数约束,建立了一种更加实用的动态无功优化新模型。按照"先投先切、后投后切"原则,将同一母线的多个电容器组等效为1个集中变量,并根据其中的电容器组个数来确定等效变量的动态约束值。由此,既满足了电容器的实际动态约束,又减小了模型的变量规模。在求解动态无功优化问题时,以混合智能算法为基础,提出处理动态约束的启发式调整策略,采用稀疏技术,有效提高了算法的效率。IEEE14与IEEE30节点系统和一个实际系统的仿真结果验证了所述模型的正确性和算法的有效性。     

考虑风电消纳多向量流系统的遗传优化方法

随着全球能源短缺问题的加剧,风电的大规模消纳显得十分重要。为了克服风电大规模消纳困难的问题,提出一种多矢量储氢发电系统的遗传优化方法。分别研究分析风力风电、氢储能系统、储气罐中的等效荷电状态的数学模型,建立以风电本地消纳最大化为目标的联合优化模型,结合多种约束条件,通过遗传算法实现能量流最优解的求取。以东北某地区的实际测量数据为基础,进行了案例分析。通过对系统在运行过程中的风电消纳效果进行比较,验证了所提方法能够有效减少交互电量,实现了风电本地消纳最大化。     

基于随机规划的并网风电场最大注入功率计算

提出了一种基于随机规划理论计算大规模并网风电场最大注入功率的方法，将并网风电场最大注入功率的计算问题转化为在一定安全、稳定、电能质量约束条件下的机会约束规划问题。引入随机变量来表示风电场的有功出力，着重研究了时间段较短的实际运行情况。求解模型时采用了混合智能算法，在含风电场的IEEE30节点系统上进行算例分析，结果表明了该方法的正确性和有效性。本文提出的方法可避免动态仿真的繁琐计算并保证结果的最优性。     

基于诺顿等值的多区域系统无功优化分解协调算法

采用节点分裂法将电力系统按照实际地理位置进行区域分解。通过对外部系统进行诺顿等值,实现各个区域无功优化的独立计算,即内层迭代计算。引入了一套简单有效的协调机制修正边界节点的等值注入功率和电压,即外层迭代计算,最终实现大系统无功优化分解与协调计算,提高了计节点系统和某2 212节点实际系统为例,通过与集中优化算法的比较验证了所提算法的有效性。