考虑联络线功率稳定的微电网鲁棒经济调度模型

能源利用效率低和环境污染严重等问题促使分布式微电网技术得到快速发展。从主网侧来看,微电网作为一个可控子系统,稳定的联络线功率可以使得其外部特性被视为与时间相关且具有周期特性的等效负荷。然而,微电网内可再生能源出力的不确定性致使联络线功率稳定面临很大风险。为了解决这一挑战,提出了考虑联络线功率稳定的微电网鲁棒经济调度模型,通过协调优化其他可调度分布式电源和储能系统的出力,降低可再生能源不确定性带来的风险,从而保证微电网与主网间联络线功率的稳定性。采用列生成算法对所形成的鲁棒优化模型进行求解,在修改后的IEEE 33配电系统上进行算例验证。仿真结果表明,提出的模型可以有效地稳定微电网与主网之间的功率交换,使其具有等效负荷的外部特性。     

基于多参数规划理论的互联电网直流联络线功率可行域确定方法

互联电网通过联络线功率传输实现更大区域内的电力资源优化配置。准确刻画联络线功率可行域,可保证互联电网调度的经济性与安全性。以直流联络线为研究对象,提出基于多参数规划理论的互联电网直流联络线功率可行域确定新方法。所提方法以联络线功率为规划参数,研究满足互联电网潮流平衡、发电机容量和支路传输极限等安全约束下的直流联络线功率可行范围,从而准确刻画互联电网联络线功率可行域。IEEE9-IEEE30节点联合算例以及IEEE14-IEEE39节点联合算例的仿真计算论证了该方法的有效性和准确性。为促进新能源跨区域消纳,文中进一步定量分析了新能源渗透率对联络线功率可行域的重要影响,为新能源的合理配置提供量化决策依据。     

互联系统交流联络线随机功率波动分析（二）原因分析与改进措施

频域分析与自相关系数分析表明:两大区互联系统交流联络线的随机功率波动中存在较为突出的周期在110s左右的分量。文中建立了反映实际自动发电控制(AGC)系统运行原理的机理模型,通过模拟互联系统联络线功率控制过程,一方面通过仿真结果分析揭示了该分量明显偏大的原因,另一方面全面深入认识了AGC系统对联络线功率波动的作用与影响。在此基础上,提出了通过AGC控制参数优化提高交流联络线功率控制效果的措施———调整区域控制偏差(ACE)滤波时间常数和减小控制延时,并对此进行了仿真验证。研究成果有利于提高大区互联系统联络线功率控制水平。     

基于风险的多区互联电力系统分布式鲁棒动态经济调度

为应对高比例可再生能源并网给调度运行带来的高不确定性,提出一种基于风险的两阶段鲁棒动态经济调度模型,可用于优化多区互联电力系统的联络线功率与区域发电及备用计划.在鲁棒优化模型中对所采用不确定集的边界进行优化,以评估弃风与失负荷风险.对联络线功率的优化包括两个方面:一是针对可再生能源预测出力制定基态联络线计划;二是针对实际可能出现的可再生能源出力制定功率调整计划,以实现区域备用共享.建立一种分布式调度体系,以实现各区域电力系统分散自治运行.采用动态乘子更新策略,避免了分布式优化算法参数选择的问题.在3区354节点系统上的算例分析验证了所提模型与算法的有效性.     

基于子网边界等值注入功率的异步迭代分布式潮流算法

电网互联而管理体制的分层分区对互联电网分布式潮流计算提出了实际需求。文中提出一种基于子网边界节点等值注入功率的异步迭代分布式潮流算法。不同于Ward等值模型,提出仅保留区域联络线的子网的简化外网模型,避免了计算前的网络化简等值工作,减轻了协调层的参与程度和计算量,具有更好的分区独立性。采用异步迭代模式,通过交换内外边界节点的电压来更新外边界节点等值注入功率。对多个IEEE标准算例进行测试,并与其他方法进行比较,结果表明,所述模型和方法是有效的,适合在线应用。     

基于分布式内点法的多区域互联电力系统最优潮流分散式求解

针对多区域互联电力系统分层分区调度的特点,将由上层控制中心管理的区域之间的联络线及其端节点定义为边界网络,从而构建区域变量之间存在重叠部分而区域之间不显含耦合约束的分散最优潮流模型。提出一种基于分布式内点法的多区域互联电力系统最优潮流分散式优化算法。首先,采用内点法将得到各区域的线性修正方程,从而可将其等价表示为各区域的二次规划模型。基于分层协调模式,信息在上层控制中心和各区域的本地控制中心之间进行交换,可实现二次规划模型的分散优化,且所交换的信息不涉及各个区域的私有数据。该算法在继承内点法二次收敛性优势的同时,其计算精度与集中式内点法的相当,且无需参数调整。以4个IEEE标准测试系统和一个6056节点实际系统作为测试系统,并与其它分散优化算法进行对比分析,检验新算法的有效性。     

促进跨区新能源消纳的直流联络线功率优化模型及分析

提出了一种考虑直流联络线功率阶梯化运行、送端电网与多个受端电网跨区协调的常规能源与新能源联合优化的发电计划模型。建立了直流联络线功率阶梯化运行的数学模型,该模型满足直流功率调整的各项特性要求,包括直流功率阶梯化、相邻时段不可反向调整、稳定运行持续时间、日交换电量不变等约束,既充分发挥了直流联络线可灵活调节的特点,又避免了高压直流换流设备的频繁转换,提高了直流联络线计划的可执行性。同时,该模型可考虑多个跨区互联电网间的多条输电通道,以及送受端电网间的系统负荷互补性和新能源接纳能力,实现了送受端电网间的协调调度,促进新能源在更大空间范围内消纳。基于国内某跨区互联电网的实际数据,验证了所提模型的有效性。     

以直流联络线运行方式优化提升新能源消纳能力的新模式

在大规模新能源接入的互联电网中,充分利用直流联络线的调整能力,将极大地促进更大空间范围内的新能源消纳。为此,文中提出了一种以直流联络线运行方式优化提升新能源消纳能力的新模式。该模式将联络线交换功率作为可优化的资源,在满足联络线功率调整各种特性要求的前提下,通过联络线功率的调整促进互联电网的新能源消纳。建立了直流联络线运行优化的数学模型,考虑了联络线功率调整的各类约束条件,包括日交换电量不变、联络线功率曲线阶梯化、短时间内不得反方向调节等。基于国内某跨区直流输电通道的实际运行数据开展了算例分析,计算结果表明了所提出模式的有效性。     

两大区互联系统交流联络线功率波动机制与峰值计算

提出两大区互联系统交流联络线功率振荡的线性化模型。基于2阶线性系统时域分析理论和电力系统冲击功率的功率分配理论,阐明联络线功率波动的机制,证明由功率扰动引起两大区电网交流联络线功率波动峰值的大小取决于两大区电网的惯性常数比和区域振荡模式的阻尼比。提出功率缺额后联络线功率波动峰值以及功率转移比的计算方法。通过华北—华中互联系统特高压联络线的实测数据验证提出的模型、机制和算法的正确性和有效性。研究结论有助于掌握两大区互联电力系统联络线功率波动的动态特性,为互联电力系统运行方式的安排和控制措施的确定提供依据。     

计及可再生电源不确定性的配电网鲁棒最优潮流

主动配电网中可再生分布式电源出力的不确定性影响系统安全运行。基于鲁棒优化方法,首先建立考虑可再生分布式电源出力不确定性的主动配电网鲁棒最优潮流模型,该模型考虑了能改善其解保守性的价格型需求侧响应。对模型中的不确定集进行凸转换,采用凸优化方法对模型进行求解。IEEE 13节点和IEEE 123节点系统的仿真测试结果表明,相比于传统确定性模型,采用所提鲁棒优化模型获得的优化结果能同时兼顾安全性和经济性。     

A new model and algorithm of secure and economic automatic generation control

This paper presents a new nonlinear convex network flow programming (NLCNFP) model and algorithm for solving the on-line economic power dispatch and automatic generation control (AGC) with security and economy. Two AGC functions—load frequency control (LFC) and economic dispatch control (EDC) are modeled on the same timescale as EDC. This new AGC modeling and solution algorithm meets not only the control requirement of frequency and tie-line power as in the conventional load frequency control, but also the line security and system economy. The proposed approach is tested on an IEEE 30-bus system with satisfactory results.     

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。     

考虑跨区能流交互计划的多区域电-气综合能源系统分散调度方法

针对多区域电-气互联系统优化调度问题,提出考虑联络线、联络管道能流交互计划的分散式调度方法。首先,利用二阶锥松弛方法将气网潮流方程线性化;在区域间,通过优化联络线与联络管道能流交互计划,对机组出力进行优化配置以促进互联区域的风电消纳,并以单个区域为决策主体建立满足联络线与联络管道约束的集中式优化模型。然后,分析了多区域电-气互联系统能量流解耦机制,并基于标准交替方向乘子法,得到分散式优化算法,即同步交替方向乘子法(synchronous-alternating direction method of multipliers,S-ADMM),再利用上述算法对集中式模型进行重构,建立一种完全分散式的调度模型。最后,在不同规模的多区域电-气互联系统中开展算例分析,其结果表明:所提算法有较优的收敛性;通过联络线与联络管道的互联方式使系统运行最优;多区域电-气互联系统可改变联络线峰谷差率,使各区域发电资源达到配置最优,并减少了区域弃风量,降低了运行成本,可为多区域能源系统优化运行提供参考。     

含抽水蓄能机组的风电消纳鲁棒机组组合

针对风电在实际电网渗透率不断提高带来的风电消纳问题,提出了一种含抽水蓄能机组的鲁棒机组组合优化方法。所构建的鲁棒机组组合模型以系统运行成本和风电出力边界偏差惩罚成本最小为优化目标,约束条件计及了输电线路安全约束,并考虑了风电出力时间和空间不确定性预算的调节策略,避免鲁棒最优解过于保守。基于可调机组(包括自动发电控制机组和抽水蓄能机组)应对风电波动的仿射补偿机制,优化了风电出力的波动区间。所构建的模型最终转化为单层混合整数线性规划问题求解。经修改的IEEE 30节点系统的算例测试,定量评估了抽水蓄能机组对系统经济运行和风电消纳的影响,验证了所提方法的可行性和有效性。     

考虑联络线峰谷差和电网运行效益的综合能源系统规划

针对当前综合能源系统规划未考虑联络线峰谷差对电网运行的影响,提出了考虑联络线峰谷差和电网运行效益的综合能源系统规划方法。以电网全年运行费用和综合能源系统年费用标幺值之和最小为目标,以联络线传输功率为约束,建立了综合能源系统优化规划模型;利用精英保留策略遗传算法和分支定界法求解综合能源系统设备配置及优化调度,采用最优潮流求解计及联络线实际传输功率的电网运行效益。对改进的IEEE 30节点系统进行仿真分析,验证了所提模型的有效性;同时,控制联络线峰谷差率可以降低电网安全运行风险,减少综合能源系统接入带来的电网运行成本。     

Optimal power flow for a deregulated power system using adaptive real coded biogeography-based optimization

The optimization is an important role in the wide geographical distribution of electrical power market, finding the optimum solution for the operation and design of power systems has become a necessity with the increasing cost of raw materials, depleting energy resources and the ever growing demand for electrical energy. Using adaptive real coded biogeography-based optimization (ARCBBO), we present the optimization of various objective functions of an optimal power flow (OPF) problem in a power system. We aimed to determine the optimal settings of control variables for an OPF problem. The proposed approach was tested on a standard IEEE 30-bus system and an IEEE 57-bus system with different objective functions. Simulation results reveal that the proposed ARCBBO approach is effective, robust and more accurate than current methods of power flow optimization in literature.     

互联系统长期动态仿真的结构保留建模

为了研究互联电力系统在级联事件下的频率和电压长期动态特性及其控制,提出了一种网络结构保留的多区域互联系统长期动态仿真模型和算法.与动态潮流计算相似,模型假定系统已渡过初始的暂态稳定阶段且有足够阻尼,从而忽略同一控制区域的机组间相对摇摆,即假定每个控制区域具有统一的频率动态,即区域内惯量中心动态,以便仿真几分钟及更长时间的长期动态.IEEE 30节点3区域系统的仿真结果表明了文中建议的仿真模型的可行性和计算方法的有效性;与详细机电暂态仿真软件仿真结果的比较表明,"区域统一频率动态"假定引起的系统长期动态仿真误差在工程上可以接受.从而为进一步开展级联事件下的频率和电压长期动态的稳定控制和协调提供了仿真工具.     

缺电损失最小化减负荷算法的研究

在满足安全稳定限制的情况下,建立了寻求缺电损失最小的负荷减载模型和算法,以解决系统供电不足时的减负荷问题.该模型是具有等式和不等式约束的函数极值问题,属于最优潮流模型.该算法是在控制变量空间寻优的改进近似规划法：从初始可行的运行点开始,通过计算系统的状态变量对控制变量的灵敏度,将系统的目标函数和约束条件线性化,进行有效约束的筛选,以线性规划修正控制变量,进而解算潮流得到新的可行运行点.通过迭代收敛到最优解.并以IEEE-14节点系统和IEEE-30节点系统为试算系统,验证了该算法的有效性.     

考虑暂态稳定约束的联络线最大传输功率计算

由于确定电力系统联络线最大功率时要考虑其故障时对系统暂态稳定的影响,故提出了一种基于能量函数灵敏度的考虑暂态稳定约束的联络线最大传输功率计算方法。该法首先确定网络在临界或失稳情况下的能量裕度及能量裕度对各发电机有功出力的灵敏度,再用等步长法和二分法按各发电机能量裕度灵敏度的大小调整有功出力,结合时域仿真法的判稳校验求出考虑暂态稳定约束的联络线极限传输功率。该法计算简单、快速,较好的解决了考虑暂态稳定约束后计算负担过重和直接法偏于保守的问题。2个算例仿真测试证实了该法的有效性。