计及风电出力相关性和条件价值风险的电力系统概率可用输电能力评估

针对风电出力预测误差对区域间可用输电能力（ATC）评估的影响，提出一种计及风电出力相关性和条件风险价值（CVaR）的电力系统区域间ATC概率评估方法。首先，通过基于历史风电出力数据的相关系数矩阵和Copula函数，构建计及风电场出力空间相关性的风电出力预测误差概率模型；接着，基于获得的计及风电出力空间相关性的风电出力预测误差修正风电场出力预测值；然后，提出一种计及风电出力相关性和CVaR的ATC概率评估双层优化模型，下层模型以基态下发电成本和风险费用最小为目标，上层模型以极大化区域间ATC为目标，通过基态下和极限状态下机组的出力作为上下层模型间的交互信息；在此基础上，利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优条件，对下层模型进行转换，将双层优化模型转换为均衡约束的数学规划（MPEC）模型；进一步，将MPEC模型转换为混合整数二阶锥规划问题，进而实现概率ATC的求解；最后，通过PJM-5节点测试系统和吉林西部电网进行算例分析，结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

风电并网系统区域间概率可用输电能力计算

为了准确评估风电场接入电网对系统可用输电能力(Available Transfer Capability,ATC)的影响,针对风电并网系统的概率可用输电能力计算展开研究,详细分析不同风电并网情况下ATC的变化规律。首先基于风速Weibull分布,建立了大型风电场输出功率数学模型;进而采用原-对偶内点法完成风电并网系统可用输电能力单一样板值的求解。在此基础上,采用蒙特卡罗仿真法从广义角度对风电并网系统的ATC进行概率评估。仿真结果表明,所提算法能够有效评估风电这种波动性电源对ATC的影响。研究成果可为风电并网系统安全经济性能评估提供有效参考信息,对未来电网规划扩建具有指导意义。     

计及天气因素的风电并网系统可用输电能力评估

随着我国新能源产业的发展,风力发电并网规模不断扩大,风电并网系统的可用输电能力(ATC)评估成为一个关键问题。首先建立了基于Weibull分布的风电场模型,在分析了风电并网和恶劣天气对可用输电能力影响的基础上,建立了计及天气因素的电力系统设备模型,然后采用非序贯蒙特卡罗仿真的方法对风电并网系统的ATC进行概率评估;在每个系统状态下,采用内点法求取风电并网系统的ATC。采用含风电场的改进IEEE-RTS79节点系统进行了仿真和验证,结果表明,所提出的评估方法可以有效地评估天气因素和风电场容量及接入位置的不同给ATC带来的影响。     

计及可用输电能力的含大规模风电的输电系统规划

大容量风力发电基地的快速发展给电力系统安全与经济运行带来了新的问题,对输电系统进行规划时,既要考虑具备足够的可用输电能力（available transfer capability, ATC）以容纳大规模风电并网, 又要避免输电容量过分冗余造成投资浪费。在此背景下, 针对含有大容量风力发电的电力系统, 提出了一种计及ATC的输电系统规划随机优化模型, 主要内容包括:（1）在考虑风速和负荷等随机变量之间相关性以及线路和发电机故障概率的基础上, 构造了ATC概率模型;（2）采用拉丁超立方采样和灵敏度分析相结合的方法求解ATC概率模型;（3）构建以输电线路投资成本最小和ATC期望值最大为目标的优化模型, 将输电系统规划的经济性和运行风险进行有机结合。采用遗传算法求解所建立的输电系统规划优化模型, 并用18节点和46节点算例系统说明所发展模型和方法的基本特征。     

基于无迹变换的含风电场电力系统可用输电能力计算

随着风电接入电力系统的规模不断扩大,风电的波动性和间歇性以及风电场间的风速相关性对电力系统可用输电能力(available transfer capability,ATC)的影响不可忽视。为此,针对含风电场的电力系统概率ATC展开研究,建立了含双馈风力发电机的概率ATC计算模型,对无迹变换(unscented transformation,UT)的多种采样策略进行了分析和比较,进而提出一种基于UT技术的概率ATC快速计算方法。该方法具有较高的计算效率,同时保持了良好的计算精度,并且能够方便处理输入变量间的相关性。在此基础上进一步研究了风速相关性和风电容量对系统ATC的影响。最后,通过IEEE 30和IEEE 118节点系统算例仿真结果验证了所提方法的有效性和实用性。     

考虑经济性收益最大的可用输电能力计算

电力系统区域间电网的可用输电能力(ATC)是所有电力市场参与者进行交易活动所必须了解的一项重要参数。文中将基于可靠性分析技术的枚举法和基于序列二次规划的最优潮流算法相结合,用于求解电力系统不同区域间的最大输电能力(TTC)及其概率分布。提出了一种考虑经济性收益最大的ATC统计计算模型,并利用二分法作统计优化搜索,提高了ATC统计计算的速度。计算机测试结果表明了该方法的有效性。     

面向新能源外送消纳的区域间概率可用传输能力计算

在计及新能源波动性和相关性的基础上,研究了面向新能源外送消纳的区域间概率可用传输能力(available transfer capability,ATC)的评估方法。通过对比分析多种相关性理论,选用离散化的联合概率模型来计及风电场间的相关性,在此基础上根据非序贯蒙特卡洛抽样考虑元件故障及负荷波动等不确定性因素;针对在容量评估中ATC易受到发电机出力调整的影响,对比分析了多种实用化电源出力调整策略;进而根据网架结构变化提出了一种基于灵敏度和优化调整综合评估策略的加速算法。IEEE-RTS算例结果验证了所提方法的有效性,研究表明计及风电相关性使计算模型更加完善,而忽略相关性使评估结果更加保守;此外,电源调整策略的差异会对ATC的评估具有显著作用。     

基于切片反射采样的风电并网系统可用输电能力概率风险评估

如何全面地考虑风电功率的波动性和随机性,提高风电场出力概率分布采样的速度及精度,进而有效评估可用输电能力(ATC)成为亟待解决的问题。为此,提出基于切片反射采样(RSS)的改进方法对风电并网系统的ATC进行概率风险评估。对风电场出力进行优化建模,利用RSS对模型进行采样并构建样本空间,将样本值代入潮流方程进行最优潮流计算,并对ATC评估指标进行统计分析。含有风电场模型的IEEE 30节点系统仿真结果表明,与常规Gibbs采样算法相比,所提方法在确保计算效率的同时显著提高了采样方法的准确度。     

大规模风电并网系统容量效益裕度计算模型研究

可用输电能力(ATC)是衡量系统安全稳定运行的技术指标,对于电网运行的可靠性和经济性具有重要的意义。容量效益裕度(CBM)作为直接影响ATC计算可信度的一个重要因素,需要构建更加合理、准确的计算模型。针对大规模风电并网后系统的CBM计算模型开展研究:首先,为应对风电间歇性扰动,提出基于可靠性指标(缺电时间期望指标)的区域电网CBM概率性计算模型;然后,对于多区域电网,计算出某时段各区域的缺电量后,以经济性最佳为目标,构建送电区域各机组发电裕度优化分配模型,进而确定区域间各输电断面CBM的大小;最后,以IEEE 30和IEEE 118节点系统为例分析验证了所构建模型的合理性和有效性。     

风电并网系统可用输电能力的评估

可用输电能力(available transfer capability,ATC)是衡量电力系统两点(区域)间可用来进一步可靠传输电能的能力。随着风力发电技术的快速发展和电力市场的逐渐成熟,迫切需要研究大型并网风电场对系统ATC的影响。利用时间序列模型描述风电场风速和输出功率,进而采用序贯蒙特卡罗仿真的方法对包含风电场的ATC进行概率评估;每一抽样状态的ATC采用关键约束下的交流潮流方法来计算;结合期望值和方差及相应的年度化指标评估风电场对ATC的影响。利用包含风电场的改进IEEE-RTS79系统进行仿真和算法验证,表明所提算法能快速而准确地计算ATC,并能有效评估风电场对ATC的影响,研究成果可为电力系统的运行和风电场的规划提供有益的参考。     

鲁棒性驱动的含风电不确定性区域间调峰互济方法

随着风电的大规模并网,其出力的不确定性和反负荷特性使受电区域面临严峻的风电消纳和调峰问题,进行区域间调峰互济是解决该问题的有效途径之一。在区域间调峰互济的调度模型基础上,引入信息间隙决策理论处理风电不确定性,量化分析了风电出力波动对系统调峰及运行成本的影响,将风电波动引起的成本变化引入到调度模型中,将双层优化问题转化为单层优化问题,建立了考虑风电不确定性的区域间调峰互济改进模型,该模型可求得区域间调峰互济的鲁棒策略。最后,通过算例仿真验证了所提模型的有效性,结果表明通过改进模型解得的调峰互济策略与传统模型解得的策略相比,对于风电波动具有更好的鲁棒性,可有效减少弃风并降低总运行成本。     

计及可中断负荷的电力系统可用输电能力计算

为分析需求响应对系统可用输电能力的影响,提出一种开放电力市场环境下可用输电能力的计算方法。以可中断负荷这一典型的需求响应资源作为研究对象,构建考虑负荷服务实体和独立系统运营商不同利益需求的双层优化模型:上层模型以负荷服务实体的成本最小为目标,确定参与需求响应的用户;下层模型以发电总报价最小为目标确定节点边际电价,同时实现经济调度。将根据需求响应和发电机组报价分配的有功功率作为基态,在此基础上计算区域间可用输电能力。求解双层模型时,运用下层经济调度模型的KKT条件可将双层优化问题转化为均衡约束数学规划问题,根据强对偶理论消除约束中的非线性项,将原模型转化成混合整数线性规划模型。最后,在GAMS环境下调用CPLEX求解化简后的数学模型。通过对PJM-5节点、IEEE 30节点、IEEE118节点和IEEE 300节点系统的仿真计算,验证了所提方法的可行性和有效性,以及在可用输电能力计算中计及需求响应的必要性。     

基于主从递阶决策模型的TRM评估

市场化环境下的电能交易可能引起系统潮流的频繁变化,系统运行不确定性增大,支路过负荷、节点电压越限等故障发生的可能性更大,因此对评估电网功率传输能力提出了更高要求,特别是如何有效评估输电可靠性裕度(TRM),对于电力市场的安全、可靠、经济运行具有重要意义.文中引入至少输电容量的概念,综合考虑了系统中的不确定因素,构建了基于主从递阶决策的TRM双层优化模型,并给出了求解该模型的一种简便、实用的方法.最后通过对IEEE118节点系统进行数据仿真,说明了该模型的合理性和有效性.     

基于分区电价的跨区电力调度双层优化模型

为充分利用跨区调度资源,提出一种基于分区电价的跨区电力调度双层优化模型。采用等效发电成本曲线对区域内部的煤电机组出力进行建模,采用一种基于整数规划的机会约束方法对风电和光伏出力进行建模。建立与分级调度模式相适应的双层优化模型,作为上级调度机构的上层模型以区域间送受电量为决策变量,以区域间送受电量价值最大化为目标,下层模型实现区域内部的经济调度。根据卡罗需-库恩-塔克(KKT)条件将双层模型转化为单层模型进行求解。算例结果验证了所提模型的有效性。所提模型在送电区域和受电区域之间维持一定的电价差异,通过传输较少的电量缓解受电区域的电力供需矛盾。     

A bi-level probabilistic transmission planning with intermittent generations based on life cycle cost

With the growing development of intermittent renewable energy sources, such as wind and solar, transmission planners are faced with uncertainly varying generations and resultant probabilistic power flow. A bi-level programming model is proposed to coordinate the process of decision making and reliability assessment. Based on the concept of life cycle cost (LCC), its minimization can be defined as the objective function of a transmission planner. This upper level problem needs to be solved jointly with the lower probabilistic optimal power flow problem of minimizing the load shedding in the system. Hence the bi-level problem is transformed into a Mathematical Programming with Equilibrium Constraints (MPEC) with Karush-Kuhn-Tucker conditions. Due to the nonlinearity nature of MPEC, disjunctive inequalities and Generalized Benders Decomposition methods are used to solve this problem. Results of both Garver’s 6-bus test system and a realistic 63-bus system are used to illustrate the rationality and validity of the proposed method.     

基于SDAE特征提取的含风电电网可用输电能力计算

风力发电的不确定性显著增加了电力系统可用输电能力(ATC)计算的难度。基于点估计的Gram-Charlier级数展开理论和深度学习技术,提出了一种计及越限概率要求的ATC快速计算方法,考虑的约束类型包括静态安全、静态电压稳定和暂态稳定约束。假定风电出力概率分布已知,结合两点估计法和Gram-Charlier级数展开,通过两个确定性场景的最大输电能力(TTC)计算结果逼近TTC的累积分布函数。为了快速、准确地获得确定性场景的TTC,利用堆叠降噪自动编码器(SDAE)建立了TTC计算的深度学习模型。获得TTC的累积分布函数后,将断面功率超过TTC的概率定义为越限概率,推导了给定越限概率要求下ATC计算的表达式。实际电网仿真结果表明,所提方法能够有效计及多类安全稳定约束,快速、准确计算不同越限概率要求下的ATC。     

考虑电压稳定的电网至少传输容量评估

考虑最恶劣情况下的网络最大传输能力,即至少输电容量,是电力市场环境下衡量输电系统电力传输能力的一个重要指标.在至少输电容量模型的基础上,考虑了电压稳定约束,提出了考虑电压稳定约束的至少输电容量双层优化决策模型,讨论了模型的性质,并给出了求解该模型的算法BiGA,该算法具有较好的鲁棒性.对IEEE 118节点系统进行了数据仿真,仿真结果表明了该模型及算法的合理性和有效性.     

牛顿法和内点罚函数法相结合的概率可用功率交换能力计算

区域间可用功率交换能力(ATC)是所有电力市场的参与者进行交易活动所必需的重要信息。文中运用改进牛顿法和内点罚函数法相结合进行最优潮流计算，取得相应的单点．ATC值；在负荷预测和故障选择的基础上，作概率上的统计分析，得到未来时刻的可能的ATC概率分布情况。根据概率上的要求，将可得到未来时刻所要安全概率对应的ATC值。在模型中，考虑了发电机发电极限，电压水平，线路和设备过负荷等安全性约束条件。IEEE-30节点系统的计算结果表明了用该方法计算ATC的有效性和实用性。     

基于信息熵的可用输电能力枚举评估方法

大规模电网的互联发展推动了可用输电能力（available transfer capability,ATC）的研究。状态枚举是处理ATC计算中大量不确定性的常规方法。在分析传统ATC枚举评估方法的基础上,在故障筛选环节引入熵权,将视在功率行为指标和电压-无功功率行为指标综合考虑,建立了主、客观相结合的状态排序筛选方法;将最优潮流模型应用到重复潮流法的每次潮流求解中,综合考虑系统的安全性与经济性;为了减少状态筛选带来的偏差,建立了基于最大熵原理的ATC发生概率计算模型,并引入ATC期望值和ATC不足概率作为评估指标。通过IEEE-14节点测试系统的仿真研究,验证了其在状态筛选合理性、计算精度和处理速度上的优势。