大电网一体化趋势下动态运行备用管理方法

特高压输电线路在扩大了电网规模的同时,也对系统安全可靠运行提出了更高的要求。在保证大电网安全运行的前提下,提出一种考虑可靠性的动态运行备用管理方法。以系统运行的电能成本、备用成本和风险损失最小为目标,采用电力不足期望作为大电网可靠性约束,联合优化发电调度和运行备用,合理配置电能出力容量和备用出力容量。最后,基于某省电网实际数据的算例表明,能够以较小的成本增量显著地提升电网运行的可靠性。     

采用图割算法的含风电电网动态分区备用配置

高比例风电并网给电力系统调度运行带来了新的挑战。为避免实时调度阶段因线路传输容量限制而导致的备用不足问题,提出基于图割理论的备用动态分区方法,建立考虑分区备用的电能-备用联合优化调度模型。将电力系统表示为无向赋权图,通过计算计及风电和线路故障不确定性的线路实时潮流的概率分布,确定各条线路的阻塞风险大小,并以此为依据定义边权重指标。采用Gomory-Hu算法求解图的最小割问题,使得每个备用区域内传输阻塞风险最小,以便消除区域内输电阻塞,充分利用配置的分区备用资源。以江苏某地区实际电网为算例,验证文中方法能够有效提高备用可调度能力,减小弃风量和切负荷量,从而提高电网运行的经济性和可靠性。     

编者与读者

同塔多回输电是电网建设中解决输电走廊紧张、节约土地资源、提高线路输送容量、实现电网建设与地方发展协调并进的有效手段。本期“同塔多回输电技术”专题结合上海电网220kV同塔4回路输电线路工程,旨在介绍同塔多回输电线路的塔型结构、系统运行、继电保护特性、工频和操作过电压、线路防雷和电磁环境优化等关键技术研究,研究成果为上海电网220kV同塔4回输电线路设计、建设、运行和维护提供了可靠性依据。本期专题承上海市电力公司、华东电力设计院和华东电力试验研究院有限公司等多位专家的支持并亲自撰稿,在此特表谢意。     

提高华东电网500 kV输电线路输送能力的措施

针对华东电网500kV输电线路热稳定制约输送能力这一突出问题,分析了提高现有输电线路输送容量的方法,并对提高导线允许温度可能出现的问题进行了研究,最后得出在确保线路安全运行的情况下,提高现行线路输送能力是可行的,并介绍了华东电网提高导线输送能力的应用情况.     

基于智能电网需求的输电线路状态监测系统建设

我国的智能电网建设工作正逐步展开,对输电线路运行管理水平提出了更高的要求。建立输电线路状态监测系统,能够加强电网的运行可靠性,提高线路安全水平,同时为输电线路的智能化奠定基础。提出了输电线路状态信息的主要内容和结构框架,介绍了华东电网输电线路状态监测系统的构建思路,讨论了输电线路状态监测系统建设中的关键技术。     

电力系统输电极限分析软件的设计与实现

随着电网规模和容量的日益扩大,保证电网运行方式安全的暂态稳定计算量日趋繁重.文中介绍了电力系统输电极限分析软件的设计与实现,所开发软件以商业软件BPA作为电力系统故障仿真引擎,按照模块化设计思想,结合最新的归一化能量函数理论,实现分析电力系统关键输电线路在稳定约束下的最大输电能力.从实际应用的效果来看,软件可以大幅度提高电力系统稳定分析的效率,降低运行人员的工作量.     

华东电网合理备用容量研究

对华东电网2000-2007年的电源充裕度和可靠性指标进行评估,分析了历年的实际可靠性水平及相关影响因素,并与传统的备用裕度方法相校核.根据负荷特性、电源结构和区外来电特性.通过电源可靠性(LOLP)计算及电力电量平衡模拟运行计算,提出了华东电网合理备用容量的建议值,为中长期电源和电网规划提供参考依据.     

考虑气象影响的电力系统运行可靠性评估

气象因素会对线路运行温度产生影响,而线路运行温度与线路的阻抗以及故障停运率等参数密切相关,现有研究在进行系统运行可靠性评估时未充分考虑气象因素对线路多参数的影响。为此,文中首先以气象相依的输电线路热平衡方程为基础,研究考虑气象因素的线路温度计算方法和气象条件相依的输电线路实时容量模型,在此基础上建立导线温度相依的线路阻抗参数模型和线路实时停运模型。然后,提出一种基于蒙特卡洛模拟的考虑气象因素的电力系统运行可靠性评估方法。最后,以IEEE 14和IEEE RTS96节点修改系统为例,分析气象因素对输电线路实时参数容量、温度、阻抗、故障率等以及电力系统运行可靠性指标的影响,算例结果验证了所提出的考虑气象因素的线路运行可靠性模型和系统运行可靠性评估方法的正确性。     

风电与常规电源联合外送的受端可信容量研究

可信容量作为衡量电源对电力系统贡献程度的重要标志在电力系统规划中受到广泛关注,目前研究中往往仅考虑发电机组可靠性而忽略输电线路可靠性。针对中国风电与常规能源联合外送的实际情况,在可信容量的基础上提出能源基地受端可信容量的概念及其计算方法。对输电线路进行序列化建模,并利用基本序列运算实现了考虑输电线路可靠性的2节点电力系统生产模拟过程,进而评估能源基地各类电源对于受端电网的可信容量。采用加入风电后的IEEERTS-79算例测试了算法的有效性,同时研究了风电与常规能源联合外送情况下受端可信容量的影响因素。     

基于机组功率升降约束的超短期阻塞管理模型及算法

以解决超短期输电阻塞管理为目的,考虑电力系统运行的实际要求,文中在对未来时刻系统运行状态预测的基础上利用灵敏度分析与线性规划提出了一种考虑机组功率升降约束的超短期输电阻塞管理模型及算法。该模型及算法针对电力系统的实际运行情况和机组的运行要求,采用了被电网调度人员广为采用的机组功率升降约束以避免机组有功的频繁变化,在消除电力系统输电阻塞管理的同时保护发电机组的安全及电网安全。实际运行时电网线路数很多,因此提出了约束线路的有效选择方法来减少约束线路数,通过减少约束线路集来减轻约束线路矩阵的维数以提高计算速度,及时消除阻塞。算法简洁、快速、实用。最后通过算例系统的计算,验证了所提算法的正确性和有效性。     

计及可中断负荷的旋转备用容量机会约束规划模型

针对电力系统备用容量的获取如何兼顾系统运行的可靠性和经济性的问题,将可中断负荷作为一种备用资源参与发电侧备用市场竞争,引入机会约束规划方法确定系统所需的备用容量。在计及发电机组强迫停运和负荷预测误差等不确定性因素的影响下,以最小化旋转备用容量的购买成本为目标,构造了可中断负荷参与旋转备用容量优化的数学模型,并采用基于蒙特卡罗随机模拟的遗传算法求解模型。对所提出的模型进行仿真,验证了利用该模型的有效性。     

风电并网对南方电网可靠性的影响评估

在同时考虑发电机组和输电线路可靠性的前提下,引入了等效无风电场景,利用蒙特卡洛法来评估风电并网后对系统可靠性的影响,并基于此场景提出在可靠性意义下风电备用需求的计算方法,来量化风电间歇性对系统可靠性的影响。同时随着南方电网风电渗透率逐步增加,需要对风电在规划中的容量效益以及对系统容量充裕度的贡献进行评估,来减小电力供需预测产生的偏差,避免投资浪费,并为今后电力市场改革中容量市场的建立提供数据参考和支持。以上述可靠性评估模型为基础,基于序列运算对南方电网风电可信容量和容量可信度进行评估,并以南方电网实际系统为例,研究风电出力特性、渗透率和风区相关性等对容量可信度的影响。     

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。     

基于多时间尺度协调机组组合的含风电系统 旋转备用优化研究

考虑风电出力的预测误差和负荷功率的预测误差具有随预测时间尺度的缩短而减小的特点,以及电力系统旋转备用容量的配置离不开机组组合,建立了多时间尺度下协调机组组合的含并网风电电力系统旋转备用预留容量的优化模型。对该模型的求解,先采用优先顺序法求取各机组的启停机顺序,再通过粒子群算法滚动计算求解得出不同等效旋转备用容量水平下所对应的系统最经济调度计划。通过利用不断更新的风电出力预测和负荷预测结果信息来调整调度计划,在保障系统可靠性达到要求的前提下,减少含风电电力系统旋转备用容量的配置,从而提高风电并网后电力系统运     

市场环境下的事故备用容量

在电力市场环境下，对电网公司而言，其追求的最终目标是经济利益最大化，电力系统的安全可靠性服务于这一目标。针对这一变化，该文提出在电力市场环境下，为供需双方所乐于接受的供电中断不应认为是对系统安全可靠运行的破坏，处于种情况下的系统应该被认为是供电连续的，并在此基础上提出了市场环境下事故备用容量的确定应在综合考虑保留事故备用容量费用和切负荷赔偿费用的基础上，求取经济上最优的事故备用容量，数字仿真结果表明该方法可行，且具有较好的经济性。     

电力系统运行可靠性成本价值评估

电力系统运行可靠性评估的最终目标是辅助运行人员进行调度决策,因此,制定合理的决策依据至关重要,但常用的可靠性指标却难以直接作为决策判断的依据。文中提出了运行可靠性成本价值评估的概念和指标,指出“期望社会成本最小”可以作为运行人员选择最优调度方案的决策依据,并为此建立了发输电系统运行可靠性成本价值评估的模型和算法,实现了运行可靠性成本和效益的综合评价。通过对IEEE RTS测试系统的最优旋转备用分配方案选择的计算分析,验证了所述算法的有效性,说明了运行可靠性成本价值评估的实用价值。     

基于Shepard相似插值的电网非线性评价指标研究

为了准确获取全网运行备用容量以及线路、主变压器的负载情况,为调度运行管理提供可靠数据基础,提出一种基于非线性指数函数的电网评价指标体系,分别给出了全省备用容量监视指标、各分区备用容量监视指标以及线路、主变压器重载和越限指标计算方法,并利用Shepard相似插值算法对各分散指标数据进行融合,给出了电网运行的综合评价指标。相比于传统的线性评价方法,非线性评价体系更符合电网时变性和强非线性的本质特征。最后,利用江苏电网实际运行算例验证了所提出的评价指标体系的正确性和有效性,综合评价指标能客观反映电网总体运行情况,为调度运行管理提供了可靠评价依据。     

基于机会约束的区域能源互联网优化运行

为保证区域能源互联网的可靠、经济运行,基于机会约束理论对不确定环境下的优化运行方法展开研究。考虑风电出力预测误差随机变量,建立燃气轮机备用容量机会约束条件、备用偏差风险成本目标函数,进而提出一种考虑备用容量的区域能源互联网随机优化运行方法。仿真结果表明所提方法能够有效管控风电并网带来的运行风险,在提高系统运行可靠性的同时,兼顾系统运行和燃气轮机备用的经济性。     

考虑大规模风电并网的电力系统旋转备用容量优化模型

随着风电穿透功率的增加,电力系统的运行风险不断提高,传统的确定性旋转备用容量配置方法存在较大的局限性。在研究风电出力概率分布特点的基础上,建立了风电机组可靠性模型;计及风电出力预测偏差、负荷预测偏差、常规发电机组故障停运等不确定因素,兼顾系统运行的经济性和可靠性,提出了考虑大规模风电并网的电力系统旋转备用容量优化模型。通过算例分析验证了该模型的合理性和有效性。对含风电场的电力系统运行具有一定的参考价值。     

Bibliography on the application of probability methods in powersystem reliability evaluation: 1982-7

The authors present a bibliography of selected papers on the subject of power system reliability evaluation. The following topics are considered: static generating capacity reliability evaluation; multiarea reliability evaluation; composite generation-transmission reliability evaluation, operating reserve reliability evaluation; transmission and distribution system reliability evaluation; equipment outage data; and reliability cost/worth analysis