计及随机模糊不确定性的含风电配电网重构

分布式电源的接入对配电网运行产生影响,传统的不确定规划方法难以准确描述配电网重构中的不确定性。本文提出一种计及随机模糊双重不确定性的含风电配电网重构方法。首先,针对风速与配电网负荷的随机性与模糊性,以随机模糊变量描述两者的不确定性;然后,建立计及风电与负荷不确定性的配电网重构模型,模型以网损随机模糊期望值最小为目标,增加随机模糊机会约束条件;最后,使用改进遗传算法求解所建模型,给出基于蒙特卡罗模拟的随机模糊机会约束校验与期望值计算方法。IEEE33节点算例的计算结果验证了本文方法的有效性与准确性,为运行人员调度决策提供参考。     

计及负荷模糊不确定性的网架重构后期负荷恢复优化

电力系统恢复过程中存在着大量的不确定因素,待恢复节点的实际负荷量与预期值往往存在偏差,现有的负荷恢复模型在解决负荷不确定问题时存在一定局限。为解决此问题,文中采用梯形模糊参数表示待恢复节点的负荷接入量,将确定性的约束条件改为模糊参数下的机会约束,综合考虑负荷恢复效益和负荷过载风险对负荷优选的影响,建立了网架重构后期的负荷恢复优化模型。在计算负荷权重时,引入模糊熵量化负荷的不确定性,将负荷重要度和不确定度纳入负荷评价指标。最后,采用模糊机会约束的清晰等价类将负荷恢复的不确定模型转化为确定性的0-1规划问题,并采用混合整数规划方法求解。仿真算例表明所提模型能够平衡恢复过程中的负荷恢复效益和负荷过载风险,得到的决策方案对负荷的模糊不确定性具有更好的适应性。     

考虑节能减排和不确定因素的含风电场机组组合优化

大规模风电接入电网减少了常规火电的燃料成本以及污染物排放量,综合效益十分显著。然而风电出力的不确定性需要系统预留大量的旋转备用,部分高污染排放机组显然背离了绿色电力的理念。针对系统中风电和负荷出力的多重不确定因素,采取区别建模,引入机会约束,通过两类不同置信水平的变化控制旋转备用和风险之间的关系。在目标函数和机组开停机优先指标中均计及CO2和SO2排放的影响,建立了同时含有模糊变量和随机变量的多目标混合机会约束机组组合模型,强调了低碳减排的重要性。最后算例分析验证了所提模型的可行性和有效性。     

需求响应不确定性对日前优化调度的影响分析

需求侧资源参与电网有功调度是消纳风电的重要方式之一,但价格型需求响应的不确定性又会对电网调度产生重要影响。为分析该影响,文中首先分析了负荷响应量、负荷自弹性系数和电价激励水平对价格型需求响应不确定性的影响,并建立了分时电价下的负荷模糊响应模型。在此基础上,考虑价格型需求响应、风电出力和系统负荷的不确定性,建立了考虑风电消纳效益的电力系统源荷互动日前模糊优化调度模型。根据模糊规划理论,对模糊期望约束和模糊机会约束进行了等效处理,等效后的模糊优化问题可以转换为确定性优化问题,并分析了价格型需求响应不确定性对电力系统日前优化调度的影响。通过仿真算例验证了模型的有效性。     

含高密度可再生能源的交直流混合微网模糊优化运行

交直流混合微网具有便于多种类型电源及负荷灵活规模化接入的优势,却存在高密度可再生能源接入后带来明显不确定性、优化调度复杂等难题。本文将可再生能源出力预测误差处理为模糊变量,建立了交直流混合微网模糊机会约束优化模型。针对模型同时包含不确定规划、混合整数规划等常规算法难以求解的问题,本文将模糊模拟、神经网络算法和二进制粒子群算法结合,提出了一种适用于求解交直流混合微网模糊机会约束优化模型的混合智能算法。最后采用某交直流混合微网示范工程现场数据验证了模型和算法的有效性。     

配电网中考虑不确定性的分布式电源规划研究综述

间歇性分布式电源接入配电网运行大幅增加了配电网中的不确定性因素,给相关规划工作带来了新的挑战。介绍了适用于规划阶段的风电、光伏和负荷等一系列不确定性因素的建模工作;评述了传统配电网中考虑不确定性的分布式电源(DG)规划方法,包括多场景规划方法、机会约束规划方法和模糊规划方法;综述了主动配电网中考虑不确定性的规划方法,包括单层规划方法和双层规划方法。在此基础上,从网源协调规划、风险规划、考虑全寿命周期成本的DG规划、考虑需求侧管理的DG规划和考虑储能系统接入的DG规划等方面着手,展望了配电网中考虑不确定性的DG规划领域在未来可能出现的理论和方法。     

考虑需求响应的风电消纳模糊优化调度研究

随着智能电网的快速发展,将需求响应(demand response,DR)融入调度过程以协调风电和火电机组出力是目前的研究热点。首先利用需求响应对负荷曲线的优化作用及其对系统备用容量的等效作用,制定了分时电价和可中断负荷的容量成本;其次针对风电出力的不确定性和随机性,采用可信性测度理论对其进行模糊表示;然后将风电出力不确定性引入到旋转备用模糊约束中,给出了基于模糊机会约束规划(fuzzy chance constrained programming,FCCP)并考虑需求响应的经济调度模型;最后由改进引力搜索算法求解所给模型。算例分析表明所提模型能够有效应对风电出力不确定性,降低系统运行的总成本。     

计及风电条件风险价值的负荷恢复双层优化

在高风电渗透率电网的负荷恢复过程中,适当时机接入一定比例风电有利于提高负荷恢复效率,但同时会增加发生二次停电的风险。考虑负荷恢复过程风电参与的不确定性,建立同时考虑负荷恢复收益与风险的恢复策略价值量优化模型。利用条件风险价值(conditional value at risk,CVa R)方法对负荷恢复过程中的不确定性因素进行定量计算和风险衡量,从而将具有不确定性风电参与的模型转化为风电出力满足一定置信水平的确定性多目标混合整数非线性规划(multi-objective mixed integer non-linear programming,MMINP)模型。为实现模型简洁、快速求解,通过潮流线性化近似(linear programming of AC,LPAC)以及分层序列法(lexicographic optimization method,LOM)将MMINP转化为双层单目标线性规划(bi-level single-objective linear programming,Bi-SLP)问题,在实际应用中可以通过时步递进的方式反复调用所提方法实现负荷恢复优化。仿真结果表明,所构建的方法能够根据恢复需求通过多阶段决策实现风电在负荷恢复过程中的有计划接入,提高恢复效率。     

新型城镇下含热电联产机组的配电网两阶段鲁棒优化调度

随着新型城镇化的改革,多种分布式电源与多元化负荷逐步接入配电网,多种不确定性因素给配电网的运行调度带来极大挑战。文中建立含热电联产(CHP)机组和风电机组的新型城镇配电网两阶段随机鲁棒优化模型。首先,采用场景集描述负荷波动的不确定性,采用保守性模型构建风电出力模糊集合。两阶段鲁棒优化调度中,第1阶段决策日前机组启停方案,第2阶段考虑风电出力的不确定性决策各机组实时出力。采用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件将第2阶段双层模型变为单层线性优化问题,整体两阶段模型采用列与约束生成方法迭代求解,在负荷的场景集内得到考虑风电不确定性的新型城镇化配电网鲁棒优化调度方案。最后,通过改进33节点算例和改进123节点算例验证了模型的鲁棒性和经济性以及调度方案应对负荷波动的适应性。     

考虑需求响应的风电消纳模糊

随着智能电网的快速发展,将需求响应(demand response,DR)融入调度过程以协调风电和火电机组出力是目前的研究热点.首先利用需求响应对负荷曲线的优化作用及其对系统备用容量的等效作用,制定了分时电价和可中断负荷的容量成本;其次针对风电出力的不确定性和随机性,采用可信性测度理论对其进行模糊表示;然后将风电出力不确定性引入到旋转备用模糊约束中,给出了基于模糊机会约束规划(fuzzy chance constrained programming,FCCP)并考虑需求响应的经济调度模型;最后由改进引力搜索算法求解所给模型.算例分析表明所提模型能够有效应对风电出力不确定性,降低系统运行的总成本.     

基于可信理论的多目标模糊机会约束无功优化

大规模间歇性电源并入电网,其出力的不确定性给电网无功优化带来很大影响。针对间歇式电源出力和负荷的不确定性,将间歇式电源出力和负荷采用梯形模糊参数表示,对传统确定性无功优化模型进行改进,并结合可信性理论和模糊机会约束规划,建立含多模糊参数的多目标模糊机会约束无功优化数学模型。在解法上,通过模糊潮流求解目标函数和约束中的可信度,利用目标隶属度函数和交互满意度将多目标优化转换为单目标优化,并采用蝙蝠算法对模型进行求解。算例结果表明,所提多目标模糊机会约束无功优化模型和算法,能够适应在间歇性电源出力和负荷为模糊参数情况下的电压无功控制优化。     

基于双层模糊机会约束规划的虚拟电厂优化调度

提出了一种基于双层模糊机会约束规划的虚拟电厂优化调度方法。首先,通过虚拟电厂对分布式电源和主动负荷进行整合;其次,在电价激励机制下,利用双层机会约束规划描述电网与虚拟电厂的互动机理,并对碳排放成本、电动汽车的充放电成本、空调的舒适度效益、电网与虚拟电厂的供需不平衡成本等进行详细分析;进一步利用模糊参数描述分布式新能源发电和负荷的不确定性,由此建立基于双层模糊机会约束规划的虚拟电厂优化调度模型;接着,综合利用支持向量回归、模糊模拟、清晰等价类方法将所提模型的模糊机会约束条件转换为确定性条件,并结合模式搜索算法和人工蜂群算法进行求解;最后,通过算例验证了所提方法的有效性。     

风电大规模介入下计及负荷不确定性的电力系统可靠性评估

基于负荷预测的不确定性建立了峰荷的隶属函数,并结合负荷的离散概率分布建立了负荷的模糊概率模型。根据威布尔分布的风电场的风速模型,用蒙特卡罗仿真方法评估电力系统的可靠性。通过可靠性测试系统IEEE-RTS79,分析比较了没有风电接入和风电大规模接入的情况,讨论了增加风电机组和常规机组对电力系统可靠性的影响。     

含风电电力系统的多时间尺度模糊机会约束动态经济调度模型

风电出力的模糊不确定性增加了调度决策的难度。将风电和负荷预测值用模糊参数表示,基于可信性理论,将传统确定性系统约束转化成模糊机会约束。由于风电和负荷预测精度具有随预测时间尺度的缩短而提高的特点,因此,将模糊置信度设置为递增向量,以反映预测精度的变化。建立多时间尺度下含多模糊参数的模糊机会约束动态经济调度模型。多时间尺度调度分为日前24 h计划、日内4 h滚动计划、实时15 min计划和自动发电控制(automatic generation control,AGC)。各时间级的调度计划协调配合,兼顾经济性与可靠性。根据风电及负荷的最新预测信息,滚动修正原有发电计划,逐级消纳预测偏差量。算例采用山西某实际风电场数据,验证了上述模型能够有效降低风电及负荷预测不确定性的影响,减轻调度人员及AGC机组的调节压力。     

考虑光伏并网不确定性的需求侧分时电价运营策略

针对分布式光伏电源并网对配电网源荷运行特性的影响,本文首先结合消费心理学分析了用户需求对分时电价的响应特性,接着研究了统计配电网供给侧运营成本效益,以及描述光伏电源并网输出不确定性的数学模型。在此基础上,基于模糊机会约束理论,提出了配电网考虑分布式电源并网不确定性和需求侧可中断负荷的分时电价优化运营模型,进而结合机会约束等式和粒子群优化算法,研究了所提电价优化运营模型的求解方法,最后论证了所提电价运营策略的可行性。     

基于模糊机会约束规划的跨区直流电网系统优化调度

直流跨区输电成为当前新能源发电快速发展背景下新能源电力消纳和资源优化配置的有效手段之一,但风力发电的不确定性也给跨区直流电网的决策调度带来困难。利用模糊参数对风电的不确定性进行描述,以可信性测度为理论依据,形成模糊机会约束,建立了计及风电预测不确定性的跨区域日前调度模型。求解时将模糊机会约束清晰化,降低了模型的求解难度,并使用混合整数线性规划方法求解。算例分析表明,相比传统的确定性模型,该方法更能反映风电预测不确定性对直流跨区输电决策的影响,验证了该模型的有效性。     

多直流馈入受端系统负荷恢复分布鲁棒优化

在含风电的多直流馈入受端系统中,直流系统和风电提供功率支撑可以加快负荷恢复,但不可避免的风电和负荷不确定性问题会给恢复安全带来挑战。为此,提出了一种可以充分利用现有数据降低不确定性风险的恢复决策方法。该方法首先分析直流系统的功率调控特性,建立多回直流功率调控约束模型。其次,构建基于Wasserstein距离的风电出力和负荷模糊集来描述源荷双侧的不确定性。然后,定义恢复风险指标描述不确定性导致的安全越限风险,建立两阶段分布鲁棒优化模型,最小化最恶劣概率分布下的恢复风险。最后,利用对偶理论和big-M方法,将该模型转化为混合整数线性规划问题求解。该方法可充分利用已有数据,提供鲁棒性灵活可调的最优负荷恢复方案,能够平衡恢复过程中的经济性与安全性。算例分析结果表明,所提出的方法可以有力保障各直流传输功率的协调优化和负荷的安全有序接入,消除不确定性带来的运行风险。     

考虑源荷两侧不确定性的含风电电力系统低碳调度

大规模风电并网是实现电力低碳环保发展的必然趋势,而风电与负荷的随机波动性对系统的影响不容忽视。提出一种考虑模糊机会约束的低碳型经济调度模型,同时计及源荷两侧不确定性对含风电电力系统低碳调度的影响。将阶梯型的碳交易成本引入目标函数中,旨在降低系统碳排放量,提高系统风电消纳量。针对风电并网后系统的不确定因素,引入模糊机会约束,将确定性约束松弛为含有模糊变量的系统约束,利用梯形模糊参数将其清晰化处理,并通过CPLEX对模型进行求解。算例分析表明所提模型可有效提高风电消纳水平以及降低碳排放。     

考虑暂态稳定的风电穿透功率极限计算模型

为保证风电并网系统的稳定性,建立考虑暂态稳定的模糊随机机会约束规划模型计算风电穿透功率极限。针对风电出力和负荷的不确定性,模型中将两者作为模糊随机变量处理;模型中考虑暂态稳定约束时,根据发电机有功出力和转角的关系,通过时域仿真分析将系统的暂态稳定约束转化为发电机的出力限制约束。采用数学优化方法和时域仿真法相结合来求解所提模型。最后通过在IEEE14节点上仿真分析,证明了暂态稳定约束是风电穿透功率极限的关键约束条件之一。     

考虑风电参与的黑启动方案

风电具有启动功率小、启动速度快的特点,安全、稳定地利用风电将有效加快电力系统恢复进程。考虑系统调频能力和机组爬坡能力约束,提出基于机会约束规划模型的风电参与黑启动最佳接入量评估方法,并对风电接入时机进行评估。为了有效发挥风电的作用,提出考虑风电参与黑启动方案的优化方法,对风电接入和负荷恢复进行分时步协调优化,制定出风电参与的最优黑启动方案。以含风电的IEEE 39节点系统为算例验证所提方法的可行性和有效性。