基于系统恢复时间最短的快速切负荷机组布点方案

对于没有水电机组的电网区域,一旦发生电网事故,可以利用快速切负荷(fast cut back,FCB)机组作为黑启动电源,引导系统恢复的进程。分析了FCB机组在电网恢复中的重要作用,以系统恢复时间最短为优化目标,考虑相关约束条件,采用粒子群优化算法求解出FCB机组的安装位置及容量。以新英格兰10机39节点系统为算例,验证了所建立模型及所提方法的有效性,结果表明,合理的FCB机组布点方案可以减少系统恢复时间。     

考虑系统恢复能力的快速切负荷机组最优布点策略

具有快速切负荷(fast cut back, FCB)功能的火电机组在电力系统发生大停电事故后能够维持厂用电运行并迅速为停电区域供电，是一种性能优异的黑启动电源。FCB机组的布点策略会影响电力系统的恢复能力。在此背景下，建立了考虑系统恢复能力的FCB机组最优布点模型。首先，分析了FCB机组和非黑启动机组在电力系统恢复过程中的功率特性及其差异。然后，以最大化系统恢复能力为目标函数，考虑机组出力特性、FCB机组改造台数、恢复过程中电力潮流等约束条件，构建了FCB机组最优布点优化模型。采用线性化处理方法，将所提出的模型转化为混合整数线性规划模型，并采用高效商业求解器求解。最后，采用IEEE 39节点系统算例和IEEE 118节点系统算例验证了所提模型的有效性。算例结果表明，所提FCB机组布点方案能够有效提升系统的恢复能力。     

含快速切负荷功能火电机组的电力系统黑启动策略

具有快速切负荷(FCB)功能使得火电机组在电网崩溃时能够维持厂用电并保持孤岛运行,在系统恢复时可以作为黑启动电源。分析了FCB机组在系统恢复阶段的稳态过程,建立了相应的稳态模型;以系统发电容量最大为优化目标,考虑机组自身约束,从物理本质出发提出一种改进面积法,快速求得优化的机组启动顺序;在此基础上,考虑支路充电时间约束,结合最短路径算法对机组启动顺序进行修正,得到机组启动路径。通过新英格兰10机39节点系统算例和某地区实际系统算例,验证了所建立模型和所提出方法的有效性。算例结果表明,FCB机组有利于加快系统恢复进程。     

含快速切负荷功能火电机组的电力系统黑启动策略

具有快速切负荷(FCB)功能使得火电机组在电网崩溃时能够维持厂用电并保持孤岛运行,在系统恢复时可以作为黑启动电源.分析了FCB机组在系统恢复阶段的稳态过程,建立了相应的稳态模型;以系统发电容量最大为优化目标,考虑机组自身约束,从物理本质出发提出一种改进面积法,快速求得优化的机组启动顺序;在此基础上,考虑支路充电时间约束,结合最短路径算法对机组启动顺序进行修正,得到机组启动路径.通过新英格兰10机39节点系统算例和某地区实际系统算例,验证了所建立模型和所提出方法的有效性.算例结果表明,FCB机组有利于加快系统恢复进程.     

考虑恢复时间模型的电力系统黑启动策略

具有快速甩负荷(Fast Cut Back,FCB)能力的机组可以作为系统非常规黑启动电源,有助于电网在尽可能短的时间内恢复正常,具有巨大的社会和经济效益。将常规火电机组的启动分为冷态、温态、热态、极热态和极极热态五种启动方式。机组启动时间模型和恢复路径时间模型一起构成系统恢复时间模型。恢复路径时间模型中技术校验项的考虑,使得系统恢复过程中不满足技术条件的恢复路径在计算中得以剔除。在给定的系统恢复时间内以机组向系统输送的总电能为优化目标,提出考虑恢复时间模型的系统黑启动策略。savnw23节点系统和IEEE300节点系统算例验证了考虑恢复时间模型系统黑启动策略的准确性。大系统中考虑多启动电源的算例结果进一步表明FCB机组有利于加快大系统的恢复进程。     

计及线路风险的区域电网黑启动电源布点方案

近年来极端天气事件频繁发生,黑启动电源成为电网大停电后能否快速恢复的关键,对于缺乏抽水蓄能机组和水电机组的地区电网,文章提出有选择地对区域内的燃气-蒸汽联合循环机组进行黑启动改造,优化黑启动电源布点方案。文章结合极端天气对电网的影响,定义了线路恢复风险,建立了以最小化保底网架恢复时间和线路恢复风险为目标的黑启动电源布点双目标优化模型,在找出方案非劣解的基础上应用推广理想点法求得最终黑启动电源布点方案,并通过东莞地区电网的算例验证了该方法的有效性。     

综合考虑投资成本和经济收益的快速切回机组布点方案

随着大型火电机组快速切回(FCB)技术的成熟,将FCB机组作为大停电后黑启动电源的设想成为可能。规划FCB机组的布点位置,应兼顾工程实际。文中首先采用图论方法推导了最优布点方案的性质,证明已知活跃顶点个数的最优布点方案具有继承性。继而提出采用递推法对FCB机组布点方案进行寻优。然后,建立了FCB机组布点方案的经济效益指标,基于递推法计算结果,依据该指标筛选出同时满足安全性和经济性要求的FCB机组最优布点方案。算例分析结果表明,递推法较常规方法计算效率高、鲁棒性强。并且,结合经济性指标,得到的结果方案可作为实际系统黑启动电源规划的决策依据。     

快速切负荷机组配置方案经济性评

在电力系统发生故障时,具备快速切负荷fast cut back,FCB功能的火电机组能带厂用电维持运行,并在故障消除之后迅速对外供电,是一种性能优异的黑启动电源。合理的配置FCB可带来更好的经济性。讨论了FCB功能的关键技术,分析了实现FCB技术需要的各项投资成本,结合布置FCB机组带来的用户停电损失的减少,建立了经济指标函数,计算经济性最优的FCB机组配置方案,并通过IEEE-118节点算例和广东省实际算例进行分析,为研究FCB机组在实际电网中的合理配置提供了参考。     

加快含快速切回机组电网恢复的动态分区策略

现有电网恢复研究中将快速切回(FCB)机组加入电网串行恢复序列,未充分利用FCB机组能够独立恢复周边电源和负荷的能力。与传统的黑启动水电机组相比,火电机组的FCB功能不能100%成功实施,含FCB机组的电网恢复需要根据黑启动电源情况动态分区。因此,文中在传统GN分裂算法的基础上,提出了适用于含FCB机组电网的分区恢复策略。首先,采用网络的Laplace矩阵特征值识别分区数量,同时考虑了电网分区中黑启动电源要求、功率平衡要求,以及分区划分的速度要求,建立基于改进GN分裂算法的电网分区方法,实现含FCB机组电网的快速自动分区。最后,新英格兰系统和部分江苏电网实际系统仿真结果表明,所提分区方法能够有效地对电网进行动态分区。     

燃气–蒸汽联合循环机组在电网故障后恢复的应用

广东电网潮流特性复杂,重大停电检修密集交错,导致网架结构薄弱,系统运行风险加大。为了提高电网故障后的快速恢复能力,对广东电网内单轴式与双轴式燃气–蒸汽联合循环机组特性进行了分析,从而得到其正常运行、调峰与黑启动的经验总结。结合快速切负荷(fast cut back,FCB)技术原理和燃气–蒸汽联合循环机组运行特性进行了建模,提出了考虑负荷爬坡速率与快速恢复时间的优化模型。通过实例数据,验证了该模型的应用对电网故障后快速恢复的有效性、实用性。     

大容量火力发电机组快速切负荷功能应用分析

以6台具备机组快速切负荷(fast cutback,FCB)功能的大容量火力发电机组为对象,分析FCB功能实现过程中遇到的问题及改进措施。结果表明:具备FCB功能的大容量火力发电机组可作为电网短期故障情况下的启动电源,机组旁路系统、辅机系统及相关控制系统需要进行优化设计。     

火电机组FCB功能及其在电网恢复中的应用

电网大停电后发电机组在没有任何外来电源的条件下进行"黑启动"是极为困难的,文章阐述了如何利用火电机组的FCB(甩负荷保护)功能使机组在电网事故时保持"孤岛运行",提出了利用机组FCB功能恢复电网的方案,详细介绍了机组FCB的功能和作用,从工艺、设备、控制等方面介绍了FCB的实施方法。火电机组的FCB功能正是在电网崩溃时能使机组幸存下来的重要功能,使机组能快速、有效地恢复电网供电。     

660MW超超临界直接空冷机组FCB功能实现与经济性分析

介绍了某660 MW超超临界汽轮机组实现FCB功能设计对机组FCB触发逻辑、主再热蒸汽系统、旁路系统、除氧器容量等系统或设备的配置要求;对具备FCB功能机组及非FCB机组的初建投资费用,及电网故障对停机、启机运行成本消耗进行了经济性比较。结果表明虽然FCB功能机组初投资费用较大,但能有效减少由于电网故障造成的经济损失,同时可以大大降低电厂运行成本,因此在该机组上配备FCB功能的方案是可行的。     

火电快速甩负荷机组动态仿真建模

快速甩负荷(FCB)技术是一种能够在电网黑启动中发挥关键作用的技术,而FCB机组动态仿真模型是研究FCB技术的基础。现有常规火电机组模型均无法准确模拟FCB工况的动态特性,为此在分析总结火电机组实现FCB功能所必需的各项技术的基础上,建立了含旁路系统的汽轮机模型以及含FCB功能的原动机调速系统模型,并加入锅炉、电力系统稳定器(PSS)、励磁系统及发电机模型组成含FCB功能的火电机组动态模型。以台山电厂FCB实验机组为例,通过Matlab/Simulink建立FCB机组的动态仿真模型,其仿真结果与现场实验结果基本一致,说明所建立的FCB机组动态模型能够准确地模拟机组在FCB工况下的动态特性,可为研究FCB机组和大旁路机组及其在电力系统的应用提供模型参考。     

结合状态削减技术的电力系统黑启动动态规划算法

电力系统黑启动预案是电网运行安全的必要保障,但人工进行方案决策的现状难以适应复杂电力系统和多样化的故障后场景。为此,建立电力系统黑启动过程的马尔科夫决策过程模型,提出一种基于状态削减技术和动态规划方法的黑启动方案自动生成算法,其优化目标是以最短的时间将系统恢复至任意预定状态,能够适应不同的故障后场景,支持并行的恢复操作。采用IEEE 14节点系统、新英格兰39节点系统以及鄂东南电网对算法的可行性进行了验证。算例结果表明,该算法能够在较短时间内生成合理的黑启动方案,同时能够在黑启动初期通过发电机组与负荷的协调恢复抑制网架的过电压现象。     

1000MW超超临界机组FCB试验

在电网出现突发性故障时,具备机组快速甩负荷(FCB)功能的机组可快速减负荷并迅速转为带厂用电作孤岛运行,随时可恢复对外送电,大大缩短电网恢复时间。根据外高桥二期实现FCB的经验,外高桥三期1 000 MW超超临界机组在工程设计阶段就对系统设计和配置作了进一步的改进和优化,包括机组连锁方式的变化,低压旁路和除氧水箱容量的增加,再热安全门型式的改进,给水泵和所配汽轮机的优化等。介绍了在FCB时的旁路系统、高压加热器及除氧水箱等的特殊控制方式。通过全真工况的75%负荷及100%负荷FCB试验的成功,再次证明了超超临界大机组实现FCB的可行性和技术的成熟性。     

火电机组快速甩负荷功能的应用和实现

火电机组快速甩负荷(FCB)功能的实现对于电网大面积停电后的快速恢复,减少停电带来的损失有重要作用。在综述电网黑启动重要性及国内外机组FCB发展的基础上,重点针对国内电网火电机组实现FCB的必要性和可能性,从系统配置、运行控制和操纵人员技能三方面分析了火电机组参与FCB的影响因素以及相应的解决方法或原则,为我国火电机组增强或完善FCB功能提供参考。     

孤网全黑状态的恢复网架和分区优化算法

电网故障后解列出的孤网是电力系统的重要组成部分,优先恢复系统中的孤立电网具有简化计算、加速电网恢复和及时带动重要负荷的优点。文中针对恢复的快速性和稳定性,综合考虑了孤网全黑状态的分区策略和各分区的恢复网架,引入最短启动时间算法和整数条件下的线性规划法,提出一种全新的孤网分区优化算法。该算法以机组、负荷最短启动时间为目标函数,以分区内的机组稳态有功、无功功率平衡为约束,将复杂的多目标非线性规划问题化简为单目标多约束的线性规划问题。文末以新英格兰10机39节点系统作为算例验证本文算法的有效性。     

一种机组恢复决策的多时段协调优化方法

为加快大停电后电网的恢复速度,在制定机组恢复方案时,应合理安排机组的启动顺序使尽可能多的火电机组实现热态启动。通过分析恢复过程中机组的串并行恢复机制,并考虑机组热启动时限对恢复顺序的影响,提出一种机组恢复决策的多时段协调优化方法。该方法采用分时段建模、多时段协调优化的全局优化策略,以热启动机组的总容量和恢复过程中机组的总发电量分别作为上、下层目标函数,建立了分时段的双层优化模型;采用基于状态优选的多种群遗传算法进行求解,实现了机组恢复决策的全局优化。通过合理控制各时段保留的方案数,既可保证方案的多样性,有效防止求解陷入局部最优,又可确保各时段的状态数有可控的上限,使计算量控制在可接受的范围内。新英格兰10机39节点系统和河北南网实际系统的算例结果验证了所提多时段协调优化方法的有效性。     

大停电事故后计及信息系统故障的机组启动次序优化策略

大停电事故后合理的机组启动次序方案有助于提高电力系统的发电量,进而加快电力系统恢复速度。由于电力系统调度控制高度依赖信息系统,在电力系统恢复过程中信息系统的故障会影响机组的启动次序。在此背景下,建立了考虑信息系统故障的机组启动次序优化模型。首先,介绍基于拒绝服务(DoS)攻击的信息系统故障,并分析机组恢复过程中信息系统故障对机组恢复特性的影响;然后,运用场景分析法处理信息系统故障时刻的不确定性,以最大化系统总发电量的期望为目标函数,考虑机组启动时间约束、与信息系统故障相关的辅助变量约束和机组启动功率约束,构建了机组启动次序优化模型,并采用线性化方法将所提出的模型转化为混合整数线性规划模型,采用商业求解器高效求解;最后,采用IEEE 39节点系统验证了所提出模型的有效性。