基于输电网结构优化的电网安全均匀调度

提高电网运行均匀度有助于提高系统的运行安全性。输电网结构优化作为一种调度运行领域的新技术手段,通过在电网运行过程中动态选择最优网络拓扑结构,可以改善电网各元件潮流分布的均匀度。在传统安全均匀调度模型的基础上,考虑输电线路运行状态的灵活调节,提出基于输电网结构优化的电网安全均匀调度模型。为保证最优拓扑的鲁棒性,在优化模型中计及了线路N-1安全约束,使所得的线路开断策略不会降低系统的N-1安全性。针对该大规模混合整数非线性规划问题,基于校验添加思想形成高效求解算法以提高优化模型的计算效率。IEEE 30节点系统和IEEE 118节点系统算例的仿真结果表明,文中提出的优化调度方法能够有效地提高电网运行均匀度,相比于传统调度方法能够在充分挖掘现有电网输电能力的同时实现电网潮流的智能化灵活控制。     

基于模糊控制遗传算法的电力系统最优潮流

遗传算法是一种全局优化方法,适合解决具有离散变量的混合非线性规化问题.模糊控制方法在解决具有可伸缩约束的规划问题方面具有明显优势.将遗传算法与模糊控制理论相结合应用于求解多目标函数的最优潮流问题,是一种比较有效的新方法.通过IEEE14节点和IEEE30节点算例计算,并与传统的遗传算法计算结果对比表明,该算法具有稳定收敛、优化结果精确合理、计算速度较快的特点,适合求解多目标混合非线性规划问题.     

计及负载均衡性的输电网规划

分析了线路负载率分布的均衡性对电网运行可靠性、经济性的影响,根据网络结构熵理论构造电网负载均衡性的评价指标,综合考虑建设成本、运行损耗以及负载均衡性,建立了输电网扩展规划的多目标优化模型,从而达到提高电网运行可靠性和经济性的目的;改进了杂草算法以解决其早熟问题,运用该算法对优化模型求解。通过对IEEE18节点和巴西南部46节点系统算例分析,从经济性和可靠性两方面将优化模型与传统模型进行对比,证明了模型及算法应用于输电网规划的可行性。     

基于模糊控制遗传算法的电力系统最优潮流

遗传算法是一种全局优化方法,适合解决具有离散变量的混合非线性规化问题。模糊控制方法在解决具有可伸缩约束的规划问题具有明显优势。将遗传算法与模糊控制理论相结合应用于求解多目标函数的最优潮流问题,是一种比较有效的新方法。通过IEEE14节点和IEEE30节点算例计算,并与传统的遗传算法结果对比表明,该算法具有稳定收敛、优化结果精确合理、计算速度较快的特点,适合求解多目标混合非线性规划问题。     

考虑多种主动管理策略的配电网扩展规划

提出了主动配电网扩展规划的混合整数二阶锥规划模型,该模型以总的投资与运行费用最小为目标函数。文中考虑了4种主动管理措施降低规划方案成本及未来的运行风险,包括有载调压变压器调节、切机、切负荷及无功补偿。规划措施包括主动管理、新建线路、新建变电站、扩建变电站、新建分布式电源。配电网规划是一个混合整数非线性规划问题,再加对各种主动管理措施及未来不确定性的考虑,配电网规划问题求解变得相当复杂。基于配电网潮流方程及约束松弛技术,建立了配电网规划的二阶锥规划模型,并利用改进的IEEE 33节点系统及Miranda 54节点系统进行了算例验证。     

基于非线性规划遗传算法的变电站选址定容优化研究

为了优化电网布局,节省电力投资,对变电站选址定容方法进行优化。通过综合非线性规划方法与传统遗传算法的优点,提出一种非线性规划遗传算法。首先建立考虑全寿命周期(LCC)的变电站规划模型,然后采用非线性规划遗传优化算法对模型进行求解。实际算例表明,非线性规划遗传优化算法比传统遗传算法寻优能力更强,能快速得出全局最优解,实用性强。     

变电站选址定容规划模型研究

提出一种以所需费用和供电隶属关系变更次数最小为目标的多阶段多目标变电站选址定容规划模型。该模型不但考虑了变电站建设费用、变压器购置费用和网络损耗费用,还满足变电站实际运行中的潮流约束、容量约束、供电半径约束以及逻辑约束条件。为验证所提模型的可行性,采用遗传算法对算例进行优化求解,仿真结果表明了模型和所用算法的有效性。     

计及功率因数约束的配电网无功规划

目前大型城市配电网负荷低谷时段容性无功倒送现象日益凸显,危及电网安全稳定运行.基于此背景,研究了计及功率因数约束的配电网无功规划方法.首先,建立了考虑功率因数约束的含电抗器和电容器的综合无功规划模型,模型考虑在配电系统中同时配置电容器和电抗器,以规划期内无功补偿设备投资和有功网损成本之和最小为目标函数,在约束中增加了节点功率因数约束;然后,推导了功率因数对无功的灵敏度计算公式,采用基于功率因数无功灵敏度的改进遗传算法求解所建模型,对配电网感性和容性无功补偿设备的容量和选址进行协调优化,所求优化方案可解决配电网线路电缆化发展过程中低负荷时产生的无功倒送和功率因数越限问题;最后,以典型的高压配电网作为算例验证模型和算法的有效性.     

计及VSC和DFIG的电网动态无功优化模型

近年来,一系列特高压直流工程的投运和大型风电场等新能源的并网给特高压近区电网无功控制带来了新的挑战。为解决含柔性直流的交直流混联电网的无功优化控制问题,提出了含电压源换流器(Voltage Source Converter, VSC)并考虑双馈感应风机(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG)无功支撑的动态无功优化模型。该模型以交直流电网全天网损最小为目标函数,约束包括交直流系统的潮流约束、直流变量的控制约束、离散控制变量动态调节次数约束及节点电压的安全约束。原模型是一个多时段非线性混合整数规划问题,缺乏快速有效的求解方法,通过线性化技术将原模型转化为能有效求解的二阶锥规划(Second Order Cone Programming, SOCP)问题。以IEEE30节点系统为例,通过仿真计算验证了所建模型和算法的有效性。     

基于机会约束2层规划的输电线路检修计划优化

通过对电力市场环境下输电线路检修计划优化问题（TMSOP）的研究,提出基于机会约束 2层规划的TMSOP模型和算法。模型考虑了TMSOP涉及的不确定因素,统筹了检修经济性和检修过程中电网的可靠性,同时综合评估了不安全现象的概率和后果。模型通过基于蒙特卡罗仿真的混合智能优化算法求解,在求解过程中引入禁忌表以提高计算速度。IEEE RTS-79算例仿真结果表明,文中提出的模型和算法不仅优化了线路检修计划和检修资源安排,而且明确了检修期间电网风险最低的运行方式。     

考虑经济性可靠性的输电网二层规划模型及混合算法

建立考虑经济性可靠性的输电网确定性二层线性规划模型,将可靠性问题以约束加入到经济性规划问题中,改变了传统输电网规划建模方式,实现规划方案在高可靠性条件下的经济性最优。模型上层规划目标采用线路建设成本最小,约束为待架线路数目约束;下层规划目标为切负荷最小,约束为常规运行约束,且严格满足N-1安全约束,实现最优规划方案的N-1安全运行要求。提出采用改进小生境遗传算法(improved niche genetic algorithm,INGA)和原始-对偶内点法(prime-dual interior point method,PDIPM)相结合的混合算法,并对上述模型进行求解,利用小生境遗传算法处理上层规划的整数变量,进行全局寻优;对下层规划采用原始-对偶内点算法进行快速求解,提高算法速度和收敛性。18节点系统和46节点系统的结果表明该模型和算法是有效的。     

考虑并联线路的含直流落点受端系统恢复

针对传统系统恢复中路径选择方法对直流恢复限制严重的问题,提出含直流落点受端系统恢复方法。对直流输电在系统恢复中的特性进行分析,综合考虑系统恢复效率和恢复过程中的系统安全性,以恢复期间总发、输电量与网架充电无功的比值作为优化目标,建立考虑并联线路的系统恢复模型;然后综合考虑直流启动及系统运行等约束,结合混合粒子群算法进行系统恢复方案的求解。以IEEE 39节点算例和中国西南某地区实际电网算例验证了所提出方法的有效性。     

考虑风速相关性的多目标电网规划

多个风电场之间的风速相关性会影响潮流分布,进而影响输电网规划方案。采用逆Nataf变换建立风速相关性模型。结合基于半不变量法的概率潮流和机会约束规划,综合考虑经济性、电网负载均衡度、环保效应3个指标,构建考虑风速相关性的含风电场多目标电网优化规划模型。针对多目标优化问题的求解,提出一种改进NSGA-Ⅱ,该算法采用控制参数动态调整策略,提高了算法的全局搜索性能。采用基于熵的序数偏好方法对最优解集进行排序,给出决策方案。IEEE 24节点系统和某区域实际算例证明了所提模型的合理性和方法的有效性。研究结果表明,风速相关性对目标分量有重要的影响,考虑风速相关性能够给出更准确的电网规划方案。     

交直流系统的动态无功优化

考虑直流输电系统对功率与电压的调节能力,建立了交直流系统的动态无功优化模型。模型的目标函数为交直流电网的全天网损最小,约束包括交直流系统的潮流约束、所有直流变量的控制约束、离散控制变量动态调节次数约束及节点电压的安全约束。模型求解是一个多时段非线性混合整数规划问题。以混合算法为基础,提出了交直流系统的动态无功优化混合智能算法。以PSASP 36节点系统为例,通过仿真计算验证了所建模型和算法的有效性,说明了动态无功优化在交直流输电网络中具有更大的降损潜力。     

变电站规划模型改进研究

在现有变电站规划模型的基础上,结合城市电网规划技术导则,将供电容量约束、容载比要求、最大供电线路距离等约束条件转化为罚函数,与变电站建设总投资费用组成规划模型目标函数。根据改进后的变电站规划模型特点,选择适于求解大型复杂优化问题的自适应粒子群优化算法对目标函数进行求解。通过实际算例验证改进模型的有效与实用性。     

大电网动态无功优化的快速解耦算法

建立电网的完整动态无功优化模型是一个计及设备动作次数约束并考虑变量离散化特性的非线性混合整数规划问题。由于其修正方程系数矩阵具有可分块结构特点,对此系数矩阵采用块矩阵解耦求解,能够在一定程度上解决大电网计算时的＂维数灾＂问题。上述计算的关键点是对修正方程系数矩阵的计算存储及对系数矩阵进行三角分解结果的计算存储,对此提出对系数矩阵进行两次三角分解的方法,大大地降低大电网计算的数据存储量。以一个实际的14节点供电系统、某省级538节点系统和IEEE 118节点系统作为算例,计算结果表明,所提出的算法能有效地解决大电网的动态无功优化＂维数灾＂问题。     

计及电网运行非均匀性的多目标输电网规划

电网运行非均匀性是电力系统的一项基本状态属性,反映了电网结构的合理性以及对电网运行安全可靠性的影响。在分析影响电网运行非均匀性因素的基础上,结合分层分区思想,以输电线路负载率的标准离差率为各区域运行非均匀性评价指标,同时考虑电网扩建成本和线路损耗,建立电网扩展规划的多目标优化模型。针对多目标量纲的不统一性,定义遗传择优因子,通过改进遗传算法实现多目标优化的折中求解策略。IEEE Garver 6节点系统和华东某地区输电网规划算例分析表明,所提方法有效可行。     

基于非支配排序遗传算法求解的电动汽车充电站多因素规划研究

随着能源和环境问题逐渐受到重视,电动汽车产业迎来了发展的契机。电动汽车的普及程度与充电设施的建设情况密切相关,而电动汽车充电站具有公共服务设施和用电设施两重属性,因此既需要考虑交通网络,也需要考虑电力系统对其规划的影响[1]。采用考虑最短路径和次短路径的截流选址模型描述交通网络流量因素,以最大化充电站截获的交通流量,最小化充电站投资成本和最小化节点电压偏移为目标,建立电动汽车充电站多目标规划模型,并采用非支配排序遗传算法-Ⅱ(NSGA-Ⅱ)对IEEE 33节点配电系统和25节点交通网络构成的算例进行求解。通过算例结果说明所提出的模型和求解方法的基本特征。     

基于Voronoi图和改进差分进化算法的变电站规划优化

针对电网中的变电站选址定容规划问题,提出了一种基于Voronoi图和改进差分进化算法的变电站规划优化方法。首先构建了变电站年费用最小的规划模型,然后针对模型求解,通过Voronoi图划分变电站的供电范围,并对差分进化算法中的变异算子和交叉算子的动态调整方式进行优化以提高其寻优性能,采用改进后的差分进化算法进行站址寻优。最后通过具体算例验证了所提规划方法的有效性和优越性。     

基于模拟退火遗传算法的交直流系统无功优化与电压控制研究

交流与直流输电配合进行的混合输电系统不断建设,逐渐成为远距离输电以及区域互联的主要方式之一,其对无功平衡和电压稳定也提出了新的要求。提出了一种基于模拟退火遗传算法的交直流系统的无功优化以及电压控制方法。建立了交直流混合输电系统潮流计算模型。给出了混合输电系统的无功优化模型:以网损和无功经济成本最小为目标函数,约束考虑了直流换流器变比、控制角、节点电压限制以及潮流约束。然后给出了采用模拟退火遗传算法求解该模型的步骤。最后采用增加直流输电线路的IEEE30节点进行验证,结果表明该方法具有收敛性好、结果更优等优点。