基于区域发电可靠性的指数解析模型及其应用:（二）容量效益裕度评估

目前在求解可用输电容量(ATC)时,容量效益裕度(CBM)的评估是根据预先设定的某一发电可靠性水平多次计算可靠性,进行迭代优化.在介绍发电可靠性指数解析模型的基础上,建立了考虑备用容量、联络线传输容量以及备用容量价格因素的3种数学模型,利用基于序列二次规划的算法,求解电力系统中对应于不同可靠性水平下的联络线CBM.该模型采用了区域备用容量和联络线传输容量的指数解析式,并考虑了区域之间的耦合关系,因此,在进行CBM优化时无需迭代,可快速准确地求解不同可靠性要求下的最优CBM.对TH-RTS测试系统的优化结果表明模型的准确性和有效性.     

基于元件强迫停运率的互联系统可靠性指标灵敏度分析

电力系统通过互联可以实现发电容量的相互支援,提高了各独立系统的可靠性水平.分析了新增发电容量和区域之间联络线的强迫停运率(FOR)对互联系统各区域可靠性的影响,提出了基于元件强迫停运率的区域发电可靠性指标灵敏度表达式:首先从理论上推导了互联系统多区域发电可靠性对于发电机组和联络线强迫停运率的灵敏度解析式,并分析机组和联络线FOR的不确定性对区域可靠性指标方差的影响;在此基础上根据区域备用容量变化与机组及联络线FOR变化之间的相互独立性,对互联系统指数解析模型进行修正.此模型可计及新增发电机组和区域之间联络线FOR变化,快速准确计算变化后的可靠性水平,并能够根据灵敏度的大小判断对系统可靠性影响较大的关键环节和薄弱环节,计算结果表明了修正指数解析模型的有效性.     

基于元件强迫停运率的互联系统可靠性指标灵敏度分析

电力系统通过互联可以实现发电容量的相互支援,提高了各独立系统的可靠性水平。分析了新增发电容量和区域之间联络线的强迫停运率(FOR)对互联系统各区域可靠性的影响,提出了基于元件强迫停运率的区域发电可靠性指标灵敏度表达式：首先从理论上推导了互联系统多区域发电可靠性对于发电机组和联络线强迫停运率的灵敏度解析式,并分析机组和联络线FOR的不确定性对区域可靠性指标方差的影响;在此基础上根据区域备用容量变化与机组及联络线FOR变化之间的相互独立性,对互联系统指数解析模型进行修正。此模型可计及新增发电机组和区域之间联络线FOR变化,快速准确计算变化后的可靠性水平,并能够根据灵敏度的大小判断对系统可靠性影响较大的关键环节和薄弱环节,计算结果表明了修正指数解析模型的有效性。     

区域电力系统最优备用容量模型与算法

建立实现备用容量最小的区域互联电力系统最优备用容量数学模型,推算多区域互联电力系统的联络线功率增量方程,以及区域互联电力系统频率偏差与区域备用容量的关系表达式。针对问题的具体特点,运用自适应免疫遗传算法对该模型进行求解,充分考虑频率偏差、负荷的随机波动以及区域互联系统运行的各种可靠安全约束,分别对独立的电力系统以及通过交直流联络线互联组成的区域电力系统进行仿真计算,可得到一天中24个时段的弹性备用容量。独立电力系统的算例表明：随着电力系统规模的扩大以及装机容量的逐步增大,最优备用容量占最大负荷的比例会逐步减小,可以减小0.395%~9.366%。对区域互联系统的算例表明：当区域系统互联时可以在一定程度上减小区域系统的备用容量,互联区域系统比各个独立系统的备用容量要减少1.036%~1.858%,节约了互联区域电力系统的成本,在一定程度上提高了区域互联系统运行的经济性。实例计算结果验证了所提模型的合理性、所提方法的可行性。     

基于电力不足概率的互联系统备用量需求研究

基于传统的发电系统停运模型,考虑系统负荷水平、联络线容量、联络线强迫停运率等因素,提出采用二维概率阵列法计算电力不足概率（loss of load probability,LOLP）并推导互联系统的备用需求模型。采用IEEE30节点进行仿真计算。验证备用需求模型确定互联系统备用容量方法的可行性。     

大规模风电场的发电充裕度与容量可信度评估

风力发电异于常规电源的运行特性,这使得关于它的系统发电充裕度评估技术与传统方法有所不同.在通用风速模型基础之上,综合考虑风机的输出功率特性以及风向的统计分布特性,建立了风电场的发电可靠性评估模型;同时还考虑了多种尾流情况的影响,建立了尾流效应模型;并采用解析技术,在 IEEE 的可靠性测试系统中对不同实验方案下含风电场的系统总体发电充裕度和风电场的容量可信度进行评估.评估结果验证了混合考虑不同情况尾流对发电充裕度的影响程度,以及在计算时选取的风电场容量模型状态数对结果准确性的影响程度和它与系统风电穿透率水平之间的关系;还验证了风况、风场布局和风电穿透率水平等因素对等风电场的容量可信度的影响程度     

考虑新能源不确定性的互联电网交换功率鲁棒优化模型

高比例新能源及其不确定性增加了多区域交流互联系统交换功率控制的难度,为保证区域间联络线传输功率的协调分布及其波动相对均衡,提出了一种考虑互联电网外特性的交换功率稳定控制模型。考虑互联系统自动发电控制(AGC)参与因子与联络线潮流分布的关联关系,推导并构建了互联系统AGC下的潮流模型。进而,以联络线功率波动幅值最小为目标函数,建立了基于鲁棒优化的区域交换功率稳定控制模型,并提出了一种基于松弛法的协同演化算法对该模型进行求解。以双IEEE 14节点和IEEE 118节点测试系统为例进行仿真分析,将无优化与鲁棒优化计算结果进行对比,结果表明鲁棒优化可以有效应对新能源随机出力的影响,对于外特性的稳定性具有明显改善效果,并验证了所提算法的有效性和实用性。     

考虑分区备用的主能量 — 备用联合市场均衡模型

为了保证系统在事故情况下电能可以顺利传送到备用需求区域,备用资源需要均匀合理地分布于电网中。文中建立了一种考虑分区备用的主能量 — 备用联合市场均衡模型。该模型同时计及网络约束、系统备用约束和分区备用约束,其中区域备用需求可以由本地发电资源和相应区域联络线的剩余传输容量共同提供。此外,还分析了主能量价格、备用价格及两者之间的耦合关系。仿真结果表明,分区备用会导致备用稀缺区域内主能量和备用价格的提高,而系统总负荷收益却会相应减少;此外,在寡头市场环境下,与大部分发电商通过持留容量方式来获取更高收益不同,处于备用稀缺区域内的发电商往往需要通过增加其自身出力来获取更大的收益。     

自适应免疫遗传算法及其在区域电力系统最优备用容量计算中的应用

充分利用区域互联电力系统在紧急情况下可以互相支援互为备用的特点,建立了区域电力系统的最优备用容量数学模型,该模型采用基于最小发电成本函数和最小网损函数组成的归一化最小综合经济成本作为目标函数。针对问题的具体特点,运用自适应免疫遗传算法求解最优备用容量,利用图论中的最大支撑树概念,采用自动产生可行解的编码策略对染色体进行编码,以及交叉、变异概率的自适应选取,在IEEE30节点测试系统上的仿真结果验证了所提模型的合理性、所提方法的可行性。     

风电场发电容量可信度研究

风力发电对电力系统发电可靠性具有一定贡献，如何衡量风电场的发电容量可信度是电力系统规划和评估风电场所必须解决的关键问题之一。文中建立了基于蒙特卡罗仿真的风电发电容量可信度的评估框架。风力模型、风机模型以及风电场模型构成了该体系的基础，其优点在于可以考虑不同风电场之间的内在关联特性。在此基础上利用可靠性指标，以风电场可替代的常规发电机组容量与风电场额定容量的比值作为定义考察了风电场的发电容量可信度，提出了多风电场系统风电容量可信度的计算方法。可靠性标准算例的仿真计算结果证明了所提出的评估体系的正确性和实用性。     

分布式风电源与配网联络线协调规划

为了充分利用风能,提高分布式风电源在配电网规划中的经济性和可靠性,提出一种分布式风电源(DWG)和联络线协调规划的方法。先通过分析DWG和联络线之间位置不同对供电可靠性的影响,提出了考虑DWG和联络线影响的事故负荷损耗指标 (CLLI)评估算法。在此基础上建立分布式风电源和联络线投资综合最小、网损最小以及供电可靠性最佳的多目标规划模型,应用非劣排序遗传算法优化得到分布式风电源的位置、容量和联络线的位置。IEEE33算例结果表明,该方法能得到合理的分布式风电源位置容量与联络线位置方案。     

A Monte Carlo method for multi-area generation system reliabilityassessment

The authors present a method for multiarea generation system reliability assessment. It is based on direct sampling of generating unit states, the clustering technique, and the correlative normal distribution sampling technique of the load states. A linear programming model was used to minimize the total load curtailment. Area load uncertainty, correlation between area loads, and generating unit derated state were considered. Incorporation of these factors does not create a significant increase in computing time. Sensitivity indices of both system and each area to area generation and tie line capacities can be calculated. These indices provide information regarding which tie line or which area generating capacity should be reinforced from the overall system and each area point of view. Calculation results of a four-area system are given to demonstrate the effectiveness of the method     

多区域互联系统最优无功价格研究

提出了一种研究多区域互联系统优化无功价格的方法。系统内的无功支持除取有减少网损和改善电压安全性外,还能增加系统向外传送功率的能力,从而获得巨大的经济效益。提出以无功支持取得经济效益的大小来决定多区域互联系统的无功价格。并以３区域互联的ＩＥＥＥ１１８节点系统为例,进行了相应的计算和分析。     

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。     

Reliability evaluation of a three-area power system

This paper evaluates the reliability of a three-area power system. It considers a new algorithm to determine the amount of MW assistance available to a deficient area in a power pool. The algorithm considers the area of interest and its neighboring areas in terms of their two-area reliability and then extends the results to the multi-area system. The linear flow model is used to calculate the energy supply to the importing area in the power pool, where the tie lines may impose limits on import-export capabilities.

This approach does not set any restrictions as to how the areas may be interconnected.     

A NEW MODEL FOR THE EXPECTED ENERGY GENERATION AND EXPECTED MW-EXPORT/IMPORT OF TWO COUPLED NETWORKS

ABSTRACT

A new model is developed to estimate the (i)expected energy generation in two coupled power networks as well as (ii) the expected MWhr-energy exported / imported between them. The model replaces the tie lines, coupling the two networks, by two-pair hypothetical MW-flow units. One pair is connected to each network. The two networks are then decoupled and unit-load convolution is made separately for each network. The expected exported / imported MWhr-energy and its costs are estimated for each network. The expected cost of each MWhr absorbed by the load in each network is also calculated. The effect of tie lines capacity on (i) expected energy generation, (ii) expected MWhr-export/import and (iii) expected cost of one MWhr in each network is tested. The results reveal existence of peak and optimal values for the tie lines capacity. A simple example is solved to explain the model, and sample two-coupled networks are solved to illustrate familiarity of the new model compared with other models.     

互联系统可靠性效益评估方法

提出了２电力系统互联的可靠性效益评估模型和算法。该模型充分考虑了互联系统负荷的错峰及同时率问题,联络线容量及其可用率问题,各系统的空量及能量约束问题等因素。其中互联系统负荷的错峰及同时率问题通过按小时计算来精确模拟,联络线容量及其可用率总理２通过串联系统的可靠性计算来衡量,各系统的空量及电量约束通过随机生产模拟来确定。所提模型及算法对实际互联系统进行了计算,详细分析了联网效益,验证了算法的正确性和     

基于动态规划法的配电网联络线优化规划研究

为了有效提高配电网的供电可靠性,以单电源树状配电网为对象研究自成环网的联络线规划。基于节点与节点联通矩阵分析联络线连接位置对故障下游负荷转移的影响,提出了故障区间相对于联络环从属关系的分区停电损失计算方法。以停电损失和建设费用加权和最小为目标函数,以适应不同运行方式的保护整定值为约束,建立联络线规划数学模型。将联络线的优化规划看成一个多阶段决策问题,以联络线的条数作为阶段数,联络线的联结位置为状态,应用动态规划法求解树状配电网联络线优化规划问题。以IEEE33节点算例和现场工程实例进行仿真分析,对联络线的建设费用和停电损失费等经济指标进行了分析比较,验证了算法的有效性。     

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。