UPFC对电网可靠性的灵敏度分析及优化配置

从改善发输电系统可靠性的角度出发,采用统一潮流控制器(UPFC)的功率注入模型,将UPFC纳入传统最优负荷削减模型中。利用该模型中UPFC不等式约束中控制参数的拉格朗日乘子的物理意义,推导了系统电量不足期望对UPFC容量的灵敏度表达式,提出了根据该灵敏度排序结果确定UPFC最优安装位置的方法;然后以UPFC投资费用与用户停电损失之和最小为目标,确定UPFC最优安装容量。对RBTS和IEEE-RTS79可靠性测试系统的仿真研究验证了所提出的UPFC优化配置方法的有效性。     

静态安全分析中的联动切负荷算法

将导致潮流无解的故障的联动切负荷方案分解成恢复潮流解和切负荷量优化2个子问题。为恢复故障后的潮流可解性,提出了一种快速恢复潮流解的切负荷算法,进而利用基于灵敏度的线性优化消除恢复潮流解后的系统越限现象;若恢复潮流解后系统不存在越限现象则通过扩展潮流方程减少切负荷量。IEEE24节点和我国某实际682节点系统的算例表明本文所提方法简单、有效。     

双回 UPFC 在安徽电网应用的可靠性分析

统一潮流控制器可以优化电网潮流分布,提高系统输电能力。实际应用时,UPFC接入后系统的可靠性水平变化是UPFC接入方案需要考虑的重要因素。针对安徽电网随着网架规模的不断扩大而出现的潮流分布不平衡问题,提出双回UPFC结构在安徽电网的应用方案,并论证其必要性;然后,建立双回UPFC元件的可靠性模型,基于蒙特卡洛模拟和最优负荷削减,编写含双回UPFC的电力系统进行可靠性评估算法;最后,基于电网实际数据,分析UPFC接入后对系统可靠性的影响,并验证UPFC应用方案对电网可靠性的改善能力。     

适用高压大容量领域的MMC-UPFC应用可靠性分析

统一潮流控制器(UPFC)是一种高度可控的灵活交流输电装置。针对适用于高压大容量输电领域的双回基于模块化多电平换流器(MMC)的UPFC(简称MMC-UPFC),考虑其备用结构和运行保护原则,并将站外交流系统转化为MMC-UPFC子系统,以传统九状态UPFC可靠性模型为基础,建立改进的双回MMCUPFC七状态可靠性模型。建立MMC-UPFC的节点注入功率模型,并基于该模型将含UPFC的最优负荷削减模型应用到合肥南部电网实例中,验证了MMC-UPFC各运行状态对系统可靠性的改善能力,并进一步研究了MMC-UPFC安装位置对可靠性改善能力的影响。     

考虑不确定性的分布式电源多目标优化配置

为保证电力系统经济可靠运行,对独立运行发电系统中的分布式电源容量进行合理地优化配置。首先,考虑风光出力不确定性,建立了相应发电单元的概率模型,基于图论法建立了最优切负荷模型,利用基于拉丁超立方抽样的蒙特卡洛法对风光出力进行模拟,采用随机潮流进行计算;其次,以考虑环境效益、网损费用、投资成本的综合经济成本及最优切负荷量为目标函数;最后,采用多目标粒子群算法求解得到最优电源容量配置。计算结果表明,基于分布式电源优化配置模型求解得到的电源容量配置方案保证经济性的同时兼顾了可靠性。IEEE-30节点系统算例表明模型和算法简单有效。     

考虑发电计划的电网阻塞疏导UPFC配置研究

电网运行是一个复杂的动态过程,电力市场的激烈竞争与负荷的随机性有可能导致某些时段出现电力阻塞现象,带来安全隐患。统一潮流控制器(UPFC)可以控制线路潮流和稳定节点电压,有效缓解电力阻塞问题。为了尽量少的调整发电计划,针对现有UPFC配置方法存在未能充分考虑系统运行状态的不确定性的缺点,本文建立基于电力系统发电计划的多场景UPFC配置模型,根据季度发电计划对负荷进行场景划分,以各场景下各线路最大负载率的平均值最小为目标函数,利用遗传算法求解UPFC配置的最优方案。对IEEE-39节点系统进行算例分析,验证了该模型和算法的正确性和有效性。     

电网规划中最小切负荷费用计算方法

电力市场环境下的电网规划需要综合考虑电网的投资费用、运行费用和切负荷费用,所以有必要计算各规划方案的最小切负荷费用.通过建立以切负荷费用最小为目标函数的数学模型,提出了逐步经济切负荷法.该方法是一个逐步消除系统过负荷的迭代过程.每一次迭代中引入经济有效度指标来综合考虑候选节点的切负荷有效度和单位切负荷费用,并以此确定一个切负荷最佳节点以及该节点的切负荷量.当系统再无过负荷时,就终止迭代.此时,所有切负荷节点上的切负荷费用之和即为系统最小切负荷费用.算例证明了该方法的有效性和可操作性, 与电力市场下电网的实际运行情形相吻合.     

基于序贯蒙特卡罗仿真的配电网可靠性评估模型

提出了考虑线路容量约束和潮流分布的基于序贯蒙特卡罗仿真和时变负荷模型的评估配电网可靠性的模型.模型中切负荷策略综合考虑了停电损失费用、停电电量、网损和停电时间,因而该模型在模拟配电网的故障和负荷点停电情况方面更加符合实际运行情况,并可以评估不同调度策略下的可靠性风险指标和可靠性效益指标的影响.经采用IEEE RBTS配电系统测试,结果表明该模型是合理的、有效的.     

基于多场景变权多目标优化的UPFC在风电并网系统中的配置方案研究

风电出力与负荷的双向随机性使得电网潮流存在较大的不确定性,易造成电压失稳和线路传输功率过载等问题。统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)可以通过控制线路潮流和稳定节点电压,使风电并网系统运行的安全性、经济性大大增强。针对现有UPFC配置方法存在的未能充分考虑系统运行场景的不确定性及多场景下权重差异性的缺点,建立UPFC多场景变权多目标优化配置模型。利用K-means聚类方法对风电出力-负荷进行场景划分,以有功网损、电压偏移率和负载均衡度以及UPFC安装成本为优化目标,利用NSGA-II算法对UPFC的安装数量、位置、容量进行优化,并提出多场景熵权-层次分析法对Pareto解集排序,得出UPFC配置的最优方案。算例对IEEE 30节点系统进行仿真计算,验证了该模型和算法的正确性和有效性。     

内点法在计及UPFC无功/电压优化中的应用

以统一潮流控制器(UPFC)为代表的灵活交流输电系统(FACTS)技术可以实现传输功率的合理分布、优化系统资源,提高系统的稳定性和可靠性.基于内点优化方法,提出了计及UPFC的无功优化模型,以系统网损最小为目标函数,采用UPFC电压源模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接放到内点法的约束中,在不同的负荷运行方式下进行了优化分析.用IEEE-30节点系统进行了测试,引入UPFC后系数矩阵的维数会有所增加,但不会影响其收敛性.结果表明该方法是可行的、有效的,取得了很好的效果.     

Optimal Size and Location of Battery Energy Storage Systems for Reducing the Wind Power Curtailments

Both the lack of the downward regulation capacity and the transmission capacity limit have led to considerable wind power curtailments in China. The battery energy storage system (BESS) provides a new solution to reduce the wind power curtailments due to its relatively high energy density and flexible installed location. In this paper, a new bi-level programming model is proposed to optimize the size and location of BESS for reducing the wind curtailments. The revenues of BESS, when it is located either at the wind farm or the load center, are considered comprehensively. Moreover, a numerical optimization algorithm is developed to solve the proposed model. Simulation results demonstrate the validity of the proposed model and developed algorithm. They also reveal that the BESS located at the load center offers more net profit compared to the one located at the wind farm. Subsequently, sensitivity analysis is performed to assess the effect of key parameters on the optimal values of BESS.     

计及风电不确定性的含UPFC电力系统的两阶段最优潮流

风速具有随机性和不确定性,大规模风电场的并网会影响电力系统的稳定性,而统一潮流控制器(UPFC)具有实时潮流控制能力,有利于系统稳定。建立计及风电不确定性的含UPFC的最优潮流模型,由日内滚动调度和实时调度两阶段组成。日内滚动调度阶段不考虑风电出力预测误差,制定机组出力计划,优化运行成本;实时调度阶段根据风电出力预测误差调节UPFC参数,实时修正运行计划,并进行潮流优化,以保证系统安全可靠。以IEEE 14节点系统和某实际系统为例进行算例分析,结果表明,所提模型可以通过UPFC的参数控制有效减少风电预测误差带来的影响,从而提高系统的经济性和安全性。     

计及UPFC的电力系统无功优化

以统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)为代表的灵活交流输电技术(flexible AC transmission system,FACTS)可实现传输功率的合理分布、优化系统资源,提高系统的稳定性和可靠性。该文基于内点优化方法,提出计及UPFC的无功优化模型,以系统有功网损最小为目标函数,采用UPFC电压源模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接放到内点法的约束中,在不同的负荷运行方式下进行优化分析。在IEEE-30节点系统测试中发现,引入UPFC后系数矩阵的维数会有所增加,但不会影响其收敛性。算例就系统网损和电压指标对装设UPFC前后进行比较,并给出最优控制方案下UPFC的参数值。结果表明该方法是可行的、有效的,取得很好的效果。     

一种新的含UPFC的电力系统潮流算法

提出了一种新的UPFC功率注入模型。基于该模型,推导了含UPFC的电网潮流方程,提出了一种新的算法来求解含UPFC的电网潮流问题。该算法基于快速解偶法(FDLF),包含了两个交替迭代过程,继承了快速解偶法的基本特性,雅可比矩阵在迭代过程中保持对称、定常。此外,采用该潮流计算模型可以直接方便地得到UPFC控制变量的较佳初始条件,有利于算法的收敛。通过实例的计算和比较,最后验证了算法的可靠、快速和准确。     

A Framework to Implement Supply and Demand Side Contingency Management in Reliability Assessment of Restructured Power Systems

This paper presents a framework to implement supply and demand side contingency management in the reliability assessment of hybrid power markets. A model for the independent system operator (ISO) to coordinate reserve and load curtailment bids for contingency states is introduced to balance reliability worth and reliability cost. The load curtailments and generation re-dispatch for a contingency state are determined based on minimizing the market interruption cost using an optimization technique. A nonsequential Monte Carlo simulation technique based on this framework has been proposed to evaluate the customer reliability of restructured power systems with the hybrid market model. The modified IEEE Reliability Test System (RTS) is used to illustrate the proposed technique     

电力系统运行可靠性在线控制

研究如何通过调度控制来规避电力系统运行的风险、提高电力系统的运行可靠性具有重要的意义。提出运行可靠性在线控制的模型和算法。首先阐述运行可靠性在线控制的基础与功能定位,然后提出短期运行可靠性评估的指标和算法,在此基础上建立运行可靠性控制的数学模型,该模型以控制代价最小为目标函数,以发电机出力调整量和节点切负荷量为控制变量,以运行可靠性指标准则为约束条件,采用改进的粒子群智能优化算法进行搜索。对IEEE RTS-79测试系统的计算分析表明运行可靠性控制模型和算法的有效性。     

计及统一潮流控制器的无功优化研究

以统一潮流控制器(UPFC)为代表的灵活交流输电系统(FACTS)技术可以实现传输功率的合理分布、优化系统资源,提高系统的稳定性和可靠性。基于内点优化方法,提出了计及UPFC的无功优化模型,以系统网损最小为目标函数,采用UPFC电压源模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接放到内点法的约束中,在不同的负荷运行方式下进行了优化分析。在IEEE-14节点系统测试中发现,引入UPFC后系数矩阵的维数会有所增加,但不会影响其收敛性。算例就系统网损对装设UPFC前后进行了比较,并给出了最后控制方案下UPFC的参数值,结果表明该方法是可行、有效的。     

一种新型统一潮流控制器

传统统一潮流控制器（UPFC）价格昂贵,损耗高,谐波含量高,在电力系统中不能很好地推广使用。文中提出一种混合型UPFC,它由“Sen” Transformer（ST）和传统UPFC串联组成,ST通过控制普通的有载调压开关,实现360°离散可调串联电压,UPFC利用电力电子开关原理实现360°连续可调的串联电压,两者共同工作起到控制系统潮流的作用。与传统大容量UPFC相比,混合型UPFC使用小容量UPFC,能够达到大容量UPFC的潮流控制范围,具有成本低、效率高、电磁兼容性好、谐波含量低、易于实现的优点,解决了导致现阶段UPFC不能推广使用最为重要的成本问题。混合型UPFC是具有极高性价比和效率的潮流控制器件,具有广阔的应用前景。