热启动环境下含统一潮流控制器的线性化最优潮流模型

统一潮流控制器能够快速、灵活地改变线路的电气量,从而改善电力系统的稳定性、可靠性和经济性,但是该装置的引入给电力系统潮流计算和优化调度分析增加了难度。直流最优潮流模型的提出,简化了大系统分析的复杂性,因其计算速度快而具有较好的实时性,但计算结果精度低,且缺失节点电压幅值和线路无功功率2个重要电气量。为此,建立了一种新型的线性化最优潮流模型,并提出了线性化的统一潮流控制器嵌入式稳态模型,然后在热启动环境下使用简化原-对偶内点法对含统一潮流控制器的线性化最优潮流模型进行求解。对江苏南京78节点等值系统的实际数据进行测试,结果表明所建模型保留了线性化模型的高效性,计算结果具有较高的精度,且能够求解出比直流最优潮流模型更加完备的潮流信息。     

电力系统半线性与全线性最优潮流模型

大电网运行分析亟需可快速获取完整调度信息的线性化最优潮流模型,但传统热启动类线性化模型的计算精度受操作环境的影响较大。基于此,对电压幅值和相角进行解耦,通过泰勒级数展开的方式对功率平衡方程进行不同程度的线性化处理,从而得到同时考虑电压幅值和无功功率的一种半线性化模型和一种全线性化模型。针对半线性化模型,通过改良网损等值负荷的求解方式,提出一种基于改进网损等值负荷的直流最优潮流模型为其提供良好的操作点;对于全线性化模型,采用迭代更新操作点的方式消除其对操作环境的依赖性。算例分析结果表明,所提3种线性化模型计算精度高,求解效率快。     

含统一潮流控制器的拟线性化动态最优潮流

统一潮流控制器(UPFC)具有强大的潮流控制能力,但是目前工程中的控制策略仅停留在控制站层面;含UPFC的动态最优潮流计算可以有效提高电网的安全性和经济性,但是其计算效率低、收敛性差,难以满足电网实时性要求。基于此,通过解耦、代换、热启动和迭代更新4个步骤,提出对初值不敏感的线性化动态最优潮流模型,并研究拟线性化的UPFC模型,最终建立含UPFC的拟线性化动态最优潮流模型。基于等值原理,从地区电网数据中提取南京西环网117节点等值系统,采用简化原对偶内点法对其进行求解测试,算例结果表明所建模型具有较高的计算效率和计算精度。     

计及三相不平衡的有源配电网重构

针对单相光伏的大量接入引起配电网运行的三相不平衡、线路有功损耗增大问题，提出以有功损耗和三相不平衡度为目标函数，构建基于三相电流注入法的配电网动态重构模型，采用大M法对节点电压方程进行松弛，避免断开线路的约束条件对模型的影响，并采用多边形内近似法将非线性约束线性化。通过修改的IEEE 33节点配电系统的分析计算，验证了算法的有效性，提高了算法的求解效率和求解精度。     

含高光伏渗透配电网最优潮流的分散式鞍点动态求解

在高比例光伏接入配电网的情况下,研究其最优潮流问题愈加重要。基于鞍点动态法,提出一种解决高光伏渗透率配电网最优潮流问题的分散式优化方法。该算法从动态系统控制的角度出发,将凸优化问题寻优的过程转化为动态系统渐进稳定的过程。首先,将潮流方程进行线性化,建立包含网络损耗和弃光惩罚的二次规划模型,保证算法最终稳定在全局最优解。然后,将电力网络和各个光伏逆变器分别视为独立可控的单元,将集中式最优潮流模型转化为可分散式求解的模型。网络和各个光伏逆变器之间仅需要交换节点注入功率信息,各个光伏逆变器之间相互独立,保密性好,各单元的优化求解可同时进行,并具有即插即用的特点。最后,通过仿真计算验证潮流方程线性化模型的准确性和所提算法的有效性。     

计及发电机运行极限的电压稳定临界点计算

为解决潮流雅可比矩阵在电压稳定临界点的奇异问题,在传统连续潮流PV-PQ转换逻辑的基础上,计及发电机定转子电流约束来表达发电机的无功动态特性。基于电力系统非线性等值泰勒级数,建立了计及发电机定转子电流约束的节点电压和负荷电流的非线性等值模型。在负荷功率因数任意变化的情形下,将节点电压和负荷电流展开为节点电压模的泰勒级数,能够较大范围地直接计算系统极限潮流和临界电压,加快了计算速度,同时也更加接近电力系统实际运行状态。IEEE典型系统的仿真结果,证明了所建模型的正确性和快速性。     

基于网损等值负荷模型的改进直流最优潮流算法

交流最优潮流因需要处理大量非线性约束,求解效率不高,且在求解含有小阻抗支路和重负荷特征的病态电力系统时,容易出现不收敛的情况;而直流最优潮流计算速度快,可以处理病态电力系统,但是计算精度较低。基于此,文中提出了基于网损等值负荷模型的改进直流最优潮流算法。该算法首先采用网损等值负荷等效替代线路网损,有效地提高了原有直流模型的计算精度;然后使用简化原—对偶内点法进行求解,提高了算法的计算效率。通过对IEEE 30节点、IEEE 300节点、Polish 2736节点和Polish 3120节点系统的测试,证明了所提算法不仅有着较高的计算精度和效率,而且在不依赖于交流潮流解的基础上对于病态电力系统具有较强的处理能力。     

电力系统线性化模型研究综述与改进

电力系统潮流和最优潮流是典型的非线性计算,需要处理复杂的非线性方程,因此计算量大,求解效率低,且在大电网运行分析领域易出现不收敛情况。线性化模型可以解决上述问题,直流模型是目前应用最广泛的线性化模型,计算速度快,但是计算精度相对较低。基于此,以热启动和冷启动环境为基准,首先对目前比较典型的5种线性化模型进行综述,然后提出一种可以求解更完备潮流信息的线路解耦等值线性化模型。文章首先对5种线性化模型分别进行潮流计算和最优潮流计算,并分别与交流模型计算结果进行对比,从理论和仿真2个角度探讨了各线性化模型的优缺点以及适用场景,验证了所提模型在潮流计算以及最优潮流计算中均具有较高的计算精度,求解效率高,且能够计算更完备的潮流信息,综合表现强于其他线性化模型。     

基于泰勒级数的N-1网络快速灵敏度修正计算

灵敏度计算是电力系统分析中的重要方法.提出了一种针对n-1网络中节点电压对系统控制参数变化灵敏度的快速计算方法,它是基于高阶泰勒级数的,其优势在于不必重新进行潮流计算,而是通过求解灵敏度对线路开断参数的高阶导数,从而代入灵敏度泰勒级数展开式修正基态灵敏度.文章以IEEE300节点算例,将此方法与重新进行潮流计算的牛顿法进行了数值试验和比较,结果说明了文章所述算法的正确性和优越性.     

配电网线性潮流模型通式及误差分析

线性化潮流模型可降低潮流模型的求解难度,是提高配电网分析计算效率的有效手段。近年来,国内外学者提出了众多适用于配电网的线性化潮流模型。该文在总结现有配电网线性化潮流模型的基础上,提出配电网线性化潮流通式。然后,以节点注入功率方程为原始潮流方程,电压幅值的幂函数(v^k)及节点相角差(θ_ij)为独立变量,推导计及/不计及ZIP负荷模型的2种配电网线性化潮流模型,并对其进行误差分析。进一步根据历史数据,选取最优独立变量。最后,采用IEEE33和PG&E69节点系统进行仿真,对不同线性化潮流模型进行测试与比较,验证所选最优独立变量的有效性和鲁棒性。     

一种计及光伏发电功率不确定性的实时调度方法

大规模光伏发电注入电力系统,其功率的不确定性给实时调度带来了挑战,进而对光伏发电功率和负荷预测的精度提出了更高的要求。针对此问题,文章提出一种计及光伏发电功率不确定性的实时调度方法。首先,基于实时调度的有效稳态安全区域法和线性潮流模型,提出一种计及电压幅值的实时调度模型;其次,通过鲁棒优化等方式将原问题转化为确定性的线性规划问题求解;然后,根据所提方法,分析光伏发电功率和负荷预测精度对于电力系统实时调度安全性和经济性的影响;最后,通过改进IEEE 9节点系统和IEEE 118节点系统进行算例分析,说明所提方法的有效性和高效性。     

含大规模风电场的电力系统线性化最优潮流计算

考虑随机因素的最优潮流(optimal power flow,OPF)计算属于非线性计算,随着系统规模增大,计算难度大大增加,计算效率低,难以满足电力系统在线计算分析要求。针对含大规模风电场的电力系统,首先利用近似简化方法对传统考虑风电不确定性的最优潮流模型进行线性化处理,同时利用拉丁超立方采样进行风电场景生成,基于场景削减技术获得概率测度较大的少数风电场景;然后建立一种新的考虑风电不确定性的线性化最优潮流模型;最后利用简化内点法进行求解。IEEE 300节点、Polish 2 736节点系统的计算结果表明,考虑风电不确定性的线性化最优潮流精度高、计算时间短、适用性强。     

基于时序动态约束的主动配电网滚动优化调度

为有效应对主动配电网(ADN)中间歇性能源和负荷等不确定性因素给ADN优化调度带来的挑战,提出了基于时序动态约束的ADN滚动连续实时优化调度方法。以恒定调度周期24 h的经济性最优为优化目标,建立了统筹考虑各类有功和无功功率等控制资源的综合实时优化调度模型。所提的滚动优化调度方法基于优化时刻的实时采集数据和后续23 h的预测数据,采用和声搜索算法求解所建调度模型,连续实时确定每个时刻ADN的最优运行方案。在建模过程中考虑到风光荷预测的不准确性随时间的增长而增大的特性,提出了时序动态约束的概念,即愈往后其安全约束愈加宽松,以此扩大解空间范围,进一步提高了调度方案的经济水平。最后,对改进的IEEE 33节点算例和IEEE 69节点算例的调度仿真分析,验证了所提方法和模型的可行性和有效性。     

电—气互联综合能源系统多时间尺度动态优化调度

对于时空相关的天然气管存,应用多时间尺度/模型预测控制尤为重要。计及天然气管网的慢动态特性,考虑暂态天然气系统变量存在时段耦合的特性,提出了基于模型预测控制的多时间尺度优化调度策略,使机组有功出力和气源产气控制过程更为平滑。其中,以日前优化调度得到的有功出力值和产气量为参考值,基于模型预测控制,进行日内多时段滚动优化。最后,对修改的IEEE 24节点电力系统和比利时20节点天然气系统进行算例分析,验证了所提优化调度方法的可行性以及有效性,并分析了气网管存对电—气互联综合能源系统运行的影响。     

基于下垂控制的直流电网线性潮流计算研究

为解决分布式电源输出电压和输出功率不固定,传统迭代潮流算法对含有分布式电源的直流电网潮流计算不再适用的问题,提出基于下垂控制的改进牛拉法及其线性潮流算法。首先,分析了基于下垂控制方式的分布式发电单元和所有负荷类型的数学模型。然后,对改进的牛拉法进行泰勒级数展开并推导出线性化潮流算法,该模型不仅适用于孤岛运行和并网运行模式,还可直接处理径向或环网状网络。最后,通过节点算例分析验证所提算法的正确性和有效性,并证明该算法具有较好的计算精度和计算效率。     

考虑发用电双侧不确定性的电力系统鲁棒模糊经济调度

风电和需求响应的双侧不确定性会对电力系统经济调度产生重要的影响。首先,利用模糊理论对分时电价下不确定负荷进行了拟合,利用鲁棒理论构建了风电的不确定集,同时考虑双侧不确定性建立了鲁棒模糊数学模型,并根据其等价确定转化思想对模型进行求解。然后,建立了电力系统鲁棒模糊多目标调度模型,其中多目标包括碳交易成本最小的低碳目标和综合经济成本最小的经济目标。采用内点法多约束条件处理策略改进多目标细菌群体趋药性算法,利用此算法求解模型并获得目标函数最优解。最后,以经典的IEEE 10节点系统和一个风电场为例进行仿真研究,验证所提模型的可行性和优越性。     

含风电场最优潮流的Wait-and-See模型与最优渐近场景分析

精确模拟风功率分布的场景,有效求解反映风电随机性的最优潮流模型,对大规模风电并网的经济调度、质量控制及安全运行均具有重要意义。引入风电随机变量,建立最优潮流的"wait-and-see"(WS-OPF)模型;采用优于其他指标的瓦瑟斯坦(Wasserstein)距离为衡量指标,形成与风功率概率分布最优近似的场景模型,生成渐近最优场景,获得潮流分布及机组最优出力等指导调度安全经济运行的重要信息。最后,以IEEE 30和IEEE 300系统为例,对比各种距离指标的模拟精度,验证Wasserstein距离的优良性;同时,与不考虑风电随机性的模型相比,WS-OPF模型能更好地模拟风功率随机特性,提供与实际发生的风功率相近的调度方案,从而合理地规避风电接入电网的风险,提高风电的消纳能力。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。