含风电电力系统的多场景鲁棒调度方法

提出风电多场景的鲁棒备用调度模式和鲁棒经济调度模式,并建立一种综合体现两种调度模式的鲁棒调度方法,旨在降低风电出力不确定性对电力系统安全经济运行的影响。该方法描述了常规机组的鲁棒运行轨迹以适应所有的风电场景,并保证系统在不同场景下运行的安全性,同时引入最小最大化的鲁棒优化思想,建立常规水、火机组出力与备用协调的两阶段优化模型。针对多场景模型的复杂性,采用极端场景法对模型的约束条件进行合理削减,并基于Benders分解思想构建算法的整体框架和流程。最后基于改进的IEEE 24节点系统分析了所建模型的鲁棒性、经济性和安全性,验证了所提出方法的正确性与有效性。     

基于动态模糊集的多阶段数据驱动鲁棒机组组合模型

针对大规模风电并网引起的不确定性,提出一种多阶段数据驱动鲁棒机组组合模型。采用狄利克雷方法获取风电出力预测误差累计分布函数的非参数置信带,并引入保守度及相关性控制参数来构造高维不确定量的动态模糊集。在此基础上,结合电力系统调度过程的序贯决策特点,将实时调度的单一时段均视为一个调度阶段,建立基于上述动态模糊集的多阶段鲁棒机组组合模型。针对其多层嵌套结构,提出一种线性仿射规则,并采用鲁棒对等变换将其转化为混合整数线性规划问题求解。以不同规模电力系统算例进行仿真计算,与传统两阶段鲁棒机组组合模型的决策进行对比,并考虑电力网络和机组运行参数、保守度以及相关性控制参数的影响,验证了所提模型的有效性。     

考虑风电不确定性的互联电力系统鲁棒经济调度

实现可再生能源的大规模利用和共享是能源互联网的主要目的。将可再生能源转化成电能,实现了对可再生能源的利用;通过输电网对电能的远距离传输,实现了可再生能源的大规模共享。本文针对输电网,提出一种广域协调消纳大规模新能源发电出力的策略,实现可再生能源广域内的大规模共享。并运用鲁棒优化技术,有效控制新能源出力不确定性给电力系统带来的影响。首先,给出了一种"传统关口调度结合风电消纳"的联络线调度模式,将日前联络线功率调度计划分为计划值和调整值;其次,建立两阶段零和博弈模型;最后,针对所建博弈模型,提出一种改进的"非线性割平面"算法进行求解。算例分析结果表明,所提出的新能源广域协调消纳策略能够在保证互联系统鲁棒性的同时提高互联系统的经济性。     

鲁棒优化在电力系统调度决策中的应用研究综述

鲁棒优化是一种利用区间扰动信息,在最劣扰动条件下进行最优决策的优化方法,因其具有基础数据易得、计算效率高、适用于大规模系统求解等优点,近来,被应用于电力系统的调度决策问题。文中在阐明鲁棒优化自身特点的基础上,首先,对鲁棒优化方法在电力系统机组组合问题中的应用进行了介绍,阐述了连续性、偶发性扰动模式下的鲁棒优化方法建模规律,讨论了常用不确定集的形式和保守度的控制方法;其次,介绍了鲁棒优化方法在经济调度问题中的研究现状,介绍了三类典型方法,包括自适应鲁棒优化方法、含仿射矫正过程的实时调度鲁棒优化方法和最大化可接受扰动范围鲁棒优化方法,并对其各自的特点进行了阐述;最后,对该领域研究面临的关键问题和未来的发展方向进行了探讨和分析。     

消纳大规模风电的鲁棒区间经济调度:（一）调度模式与数学模型

大规模风电接入给电力系统调度运行带来挑战。传统的确定性调度方法没有合理地考虑风电的不确定性,因此无法保证系统的安全运行。面向日内的有功调度,文中提出一种利用风电预测区间的鲁棒风电调度模式,使得风电场尽可能运行在最大功率点追踪模式,该模式具有控制灵活和可操作性强的特点。基于该调度模式,建立考虑自动发电控制(AGC)调节响应的鲁棒区间经济调度模型及其等价二次规划模型。最后,在改进的IEEE 24节点系统上进行蒙特卡洛仿真并与传统调度方法对比,验证了所提出的经济调度方法的鲁棒性、可靠性和经济性。     

不确定运行条件下电力系统鲁棒调度的基础研究

提出采用鲁棒调度解决不确定运行条件下电力系统调度决策问题的新思路.文中通过对鲁棒调度的定义指出鲁棒调度的特点在于能够根据当前已有信息做出对系统运行中不确定因素具有一定免疫力的调度决策;通过鲁棒调度一般模型的构建,指出场景束约束(scenario bundle constraint)使鲁棒调度区别于确定性调度方式的组合,使系统各种可能存在的运行场景之间存在了联系;通过提出鲁棒调度3个层面的关键性问题,为研究的进一步开展明确了攻坚方向.最后,文中通过对计及电力系统等效负荷不确定性超前调度问题的建模与算例分析,验证了鲁棒调度方法的有效性.     

不确定性环境下数据驱动的电力系统优化调度方法综述

随着可再生能源大规模并网,电力系统运行的不确定性显著增加,考虑不确定性因素的调度方法逐渐得到重视。另一方面,建立准确的不确定性因素模型是求解优化问题的前提与关键,可再生能源出力具有复杂的不确定性,其发电数据为随机调度提供了科学的数据支撑。文中总结了不确定性环境下数据驱动的电力系统调度的理论方法以及应用场景。首先,总结了传统随机优化调度中数据驱动的随机变量建模方法。其次,介绍了鲁棒优化调度中数据驱动的不确定性集合建模方法。然后,针对随机优化中不确定性因素建模不准确以及鲁棒优化结果较为保守的问题,重点阐述了基于数据驱动分布鲁棒的电力系统优化调度理论与方法,梳理了随机变量的概率分布模糊集构建方法和分布鲁棒优化的模型构建及求解算法。最后,对数据驱动的电力系统调度未来的研究工作进行了展望。     

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.     

计及风电不确定性优化调度研究综述EI北大核心CSCD

大规模风电并网后为系统带来不确定性因素,对系统优化调度造成极大的挑战。该文立足于国内外电力系统适应高比例风电并网消纳的实际进展,首先,从机组组合计划、经济调度、市场机制等多角度对国内外研究现状进行梳理;其次,依据时间尺度、调控目标、建模机理及不确定模型等多种准则对计及风电不确定性优化调度模型进行归类分析,归纳并总结各类优化模型的优缺点及应用情况;然后,分别从模糊隶属度函数、场景集、鲁棒不确定集及分布鲁棒不确定集等四个方面,详尽地阐述各类处理风电不确定性模型的架构、应用现状、优势及不足;最后,对相关领域未来研究方向进行展望,以期为计及风电不确定性优化调度的研究提供参考和建议。     

大规模光伏电站接入电网可调节鲁棒优化调度

随着光伏电站接入电网的比例不断提高,光伏电站出力的随机性和波动性给电力系统优化调度带来较大影响。为保证优化调度的可靠性,提出将盒式集合鲁棒优化理论引入到含大规模光伏电站的电力系统优化调度中。同时为了协调系统调度中可靠性与经济性之间的矛盾,提出引入不确定性预算的概念以实现不确定区间可调节鲁棒优化,弥补盒式集合鲁棒优化偏于保守的不足,构建可靠性与经济性相协调的含光伏电站的电力系统不确定区间可调节鲁棒优化调度模型。并根据所构建的优化调度模型推导出一个不确定性预算决策方法,从而降低不确定性预算决策的盲目性。最后采用微分进化算法对提出的动态优化调度问题进行求解,并用算例进行测试,结果验证所构模型的可行性和合理性。     

含风电的电力系统鲁棒优化调度

风力发电是目前较为成熟的一种可再生能源发电技术,其出力具有随机性和间歇性,电力部门很难对其进行准确的预测。风电的不确定性给电力系统的经济调度带来重大挑战,如何最大化利用风电资源以及减小风电波动对系统供电侧的影响,是经济调度常需要解决的问题。文中建立了含风电且以最低发电成本为目标的鲁棒优化调度模型,该模型考虑机组的自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)响应来应对不确定性出力波动,维持系统功率平衡。然后模拟实际场景,分析该鲁棒调度方法的安全性和经济性。     

基于鲁棒无源控制的增强风电接入下电力系统稳定性研究

大规模风电的接入对电力系统稳定性带来了巨大挑战。双馈感应发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)受风速强随机、建模不确定性的影响,经典比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative, PID)控制难以获得令人满意的控制效果。提出了一种新型鲁棒无源控制(Robust Passive Control, RPC)以提高接入DFIG的电力系统稳定性。首先将发电机非线性、参数不确定性、未建模动态和风速随机性等效聚合为一个扰动,并由非线性扩展状态观测器(Extended State Observer, ESO)进行实时快速估计。随后,通过RPC对扰动估计进行在线完全补偿。同时,通过输出反馈对闭环系统能量进行重塑,从而注入较大的系统阻尼来改善DFIG在电力系统各种运行条件下的控制性能与暂态响应特性。最后,基于阶跃风速、机端电压跌落、区域间振荡以及发电机参数不确定性四个算例进行了仿真研究。仿真结果验证了RPC在各种工况下的有效性和鲁棒性。     

计及需求响应及抽水蓄能的含风电系统鲁棒机组组合

针对大规模风电接入电力系统带来的消纳问题,提出一种考虑需求响应及抽水蓄能的鲁棒机组组合优化方法。计及需求响应、抽水蓄能机组的运行约束及鲁棒可行性约束,采用考虑不确定预算的风电功率不确定集合,基于仿射补偿策略,构建鲁棒机组组合模型。同时根据对偶原理将鲁棒优化模型转化为确定性的数学规划问题,并在改进的IEEE39节点系统进行算例仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。     

电力系统抗差状态估计研究综述

状态估计是电力系统能量管理系统的重要组成部分.传统加权最小二乘估计不具备抗差性,为此产生了抗差估计理论.本文介绍了抗差估计的定义、目标及基本类型,综述了电力系统抗差状态估计的经典方法和新方法.经典方法主要包括M估计、GM估计、高崩溃污染率估计等;新方法包括新息图状态估计、最大相关熵估计、最小信息损失状态估计、最多赞成状...     

Issues for power system operation for future renewable energy penetration: Robust power system security

A large amount of PV penetration may introduce uncertainties in future power system planning and operations. This paper proposes the concept of “Robust Security (RS)” and the “RS region” in order to investigate power system security in the presence of a large amount of uncertainties. The RS region is defined as the region of power system operation where the system is secure under uncertainties. It is shown that the region tends to shrink and disappear for a high degree of PV penetration. Emerging problems concerned with security in future power systems are investigated. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 182(1): 30–38, 2013; Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). DOI 10.1002/eej.22289     

计及新能源波动与相关性的配电网最大供电能力调度方法

配电网中分布式电源的出力由于波动具有不确定性与相关性,会对配电网的调度方案产生深远影响。为了研究新能源出力的波动对配电网在最大供电能力下调度方案的影响,采用数据驱动技术构建了新能源出力不确定集。随后构建了考虑新能源出力最差情况下的配电网双层鲁棒优化调度模型。下层模型以发电成本最低为目标,使得调度结果具有较好的经济性。上层模型考虑新能源出力不确定性最差情况,使得调度结果具有较强的鲁棒性。通过KKT条件将双层模型简化为单层,并以重复潮流法进行迭代,最终得到计及新能源波动的配电网最大供电能力调度方法。通过仿真验证了该算法的有效性与经济性,并得到了提高配电网最大供电能力的运行策略。     

基于耗散系统实现电力系统励磁鲁棒非线性控制

对单机无穷大系统，通过适当的坐标变换，基于耗散系统的概念，提出了一种新的通过干扰抑制实现的励磁鲁棒非线性控制策略，在实现过程中不需要任何线性化方法．该控制策略可提高系统对动态不确定性的鲁棒性，可抑制干扰对系统的影响．仿真结果表明，提出的励磁控制策略可提高电力系统暂态稳定性．     

考虑风电不确定性和相关性的多区域电网分布鲁棒经济调度

目前基于矩的分布鲁棒优化方法没有很好地考虑风电不确定参数间的相关性导致方法比较保守.考虑风电的不确定性和相关性,使用主元分析方法构建基于矩的分布鲁棒多区域电网经济调度模型的降维模糊集.将原始模型转化为半定规划模型,并采用延迟约束生成算法进行求解.算例仿真结果表明所提方法可以提高计算效率以及降低电网成本.     

含风电和电动汽车的VPP现货市场投标鲁棒优化模型

当风力发电商(WPG)和电动汽车(EV)聚合商组成的虚拟电场(VPP)参与市场投标时,风电出力的不确定性、预测出力偏差以及市场价格的波动性,都是VPP在参与市场投标时需要考虑的因素。在计及上述因素的影响下,文中研究了由WPG和EV聚合商组成的VPP在日前市场和实时市场的联合竞价模型:假定VPP是价格的接受者,综合考虑日前和实时价格的不确定性,在日前市场中根据风电出力和市场价格的预测结果进行日前竞价,然后在实时市场上参与实时竞价。VPP不但可以通过EV充放电平抑WPG投标偏差,还可以根据价格信号进行充放电投标,实现削峰填谷。通过引入偏差考核机制,在日前和实时市场结束后进行统一结算。基于合作博弈理论,利用Shapley值法将总收益在WPG和EV之间根据各自的贡献进行合理分配。最后,通过算例验证了模型的可行性和有效性,结果表明VPP参与日前和实时市场可以增加收益,降低出力和价格不确定性带来的风险,为新能源参与现货市场的建设提供参考。     

基于Riccati法的舰船电力系统鲁棒励磁控制研究

介绍了鲁棒控制器设计的Riccati方法，建立了单台发电机工作的典型工况下舰船电力系统的数学模型，并按鲁棒控制理论对状态反馈控制进行了研究。仿真研究取得了较为满意的结果。