考虑经济性和网架性能的抗灾型骨干网架多目标规划

为增强极端自然灾害下电力系统的供电能力和抗灾能力,提出一种抗灾型骨干网架的多目标规划方法。该方法在满足负荷保障率、电力系统安全运行和网络拓扑连通性约束的基础上,综合考虑差异化规划加固费用、灾害后恢复全网供电的效率和骨干网架抵御灾害的能力,构建以最大化经济性、系统可恢复性和网络抗毁性为目标的抗灾型骨干网架优化模型。采用嵌入图论修复策略的全面学习粒子群优化算法求解模型,增大了算法的可行解空间。引入混合策略纳什均衡来选取算法所求得的帕累托解集中具有最优联合均衡值的前沿解作为最优的骨干网架方案,从而能较好地兼顾各个目标函数的利益。广东某区域电网的仿真结果表明了所提方法的有效性。     

考虑差异化加固的全阶段抗灾型骨干网架两阶段优化规划

为减少台风等极端自然灾害对电力系统造成的破坏和损失，提出一种考虑差异化加固的全阶段抗灾型骨干网架两阶段优化方法。首先，针对横跨多个台风灾害区域的输电网提出灾前差异化加固指标、灾时抗毁能力指标以及灾后恢复能力指标来评价骨干网架的全阶段抗灾性能，并运用场景分析法处理台风路径的随机性。在此基础上，构建全阶段抗灾型骨干网架优化规划模型来最大化骨干网架抗灾性能综合指标，并提出一种两阶段等效转换方法将其转换为两阶段优化规划模型，以降低模型求解难度。然后，提出基于图论修复策略和遗传算法的改进非支配排序遗传算法的两阶段求解算法对所提模型进行求解。最后，以广东某区域输电网进行算例分析，验证了该文所提全阶段抗灾型骨干网架规划方法的有效性和优势。     

极端天气下保底电网骨干网架优化及弹性提升方法

为进一步提高极端天气情况下电力系统重要负荷供电可靠性，提出了一种在极端天气下保底电网骨干网架优化及弹性提升的方法。该方法首先对极端灾害天气下电力系统进行弹性评估，然后通过蚁群算法建立电力系统正常状况下保底电网骨干网架，再引入恢复指标优化故障状态下保底电网骨干网架，最后对相关算例进行解析，深入分析电力系统弹性的提升措施。研究结果表明：所提保底电网骨干网架优化方法能够优化重要负荷和机组的复电路径，简化复电过程，进而提高复电效率和成功率。基于该方法的复电时间仅需105min，相比其他方案该方法的复电成功率大约提高15%。该研究结果对电网建设研究有一定参考意义。     

考虑恢复能力的保底电网骨干网架构建方法

针对保底电网骨干网架构建忽略黑启动电源位置及具体恢复流程,可能出现大停电情景下保底电网骨干网架内机组恢复失败、恢复时间延长的问题,提出了一种考虑恢复能力的保底电网骨干网架构建方法,在正常供电场景优化模型基础上增加停电场景下保底电网骨干网结构优化,考虑网架结构、黑启动电源位置对网架恢复时间、恢复成功率的影响,形成量化指标进行优化,从而减少恢复时间、提升恢复成功率。通过标准算例及实际算例分析验证了该方法能有效计及网架恢复能力,使构建网架的恢复时间及恢复成功率综合效果最好,同时兼顾对重要负荷的供电能力及安全性。     

基于图论算法的电网核心骨干网架构建

构建电网核心骨干网架能够保证电网在灾害期间对重要节点的供电,并有利于电网在灾后的快速恢复,为社会减少经济损失。对此,在电网节点、线路重要度评估基础上,基于图论算法给出了一种电网核心骨干网架构建方法。首先根据核心骨干网架的期望规模与节点重要度排序确定必须留存的重要节点,同时判别这些节点的电源容量与负荷容量是否匹配,并给出了增加电源节点的规则;其次,以原电网中各线路的重要度作为其权值,计算留存节点之间的最短路径及其对应的线路列;接着,求解留存节点之间的最短路径所构成图的最小生成树,并将树中的每条边用其对应的线路序列进行替代,得到初步的核心骨干网架;最后,对初步网架进行安全运行校验,得到最终的核心骨干网架。该方法能够更直接地将重要节点留存在核心骨干网架之中,同时兼顾经济性,使网架的规模尽可能小。     

基于模糊综合评判和综合赋权的抗灾型配电网骨干网架规划

根据抗灾型配电网的特点和差异化规划的理念,建立了计及电网安全性、灾况供电可靠性、特级负荷覆盖率、差异化成本和差异化效益的抗灾型中压配电网骨干网架评判模型,提出了一种基于模糊理论、综合赋权和成本效益分析法的抗灾型配电网骨干网架改造决策方法。该方法在选取影响电网抗灾性能的主要因素的基础上,通过高斯隶属函数建立了模糊评判矩阵。同时,利用改进层次分析法(IAHP)和熵权法确定了主客观统一的综合权重,并由模糊综合评判法进行了各配电线路的重要性排序,然后由成本效益分析法确定了最优骨干网架。最后,将该方法应用于南方某地区配电网抗灾骨干网架改造方案决策分析中,案例分析结果验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于元件重要度的差异化规划核心骨干网架构建方法

有效评估电网支路和节点的重要度,对于构建电网的核心骨干网架具有重要的指导作用。文中将模糊理论引入风险评估中,采用模糊数描述发电机和负荷的不确定性,提出了一种新的支路重要性评估方法,并进一步结合节点接近度和节点关键度得出节点的重要度。在此基础上,建立了综合考虑支路和节点重要度的核心骨干网架构建模型,并采用离散粒子群算法进行核心骨干网架搜索。仿真算例表明,该方法能有效解决网架中的支路和节点重要性评估问题,搜索得到的核心骨干网架方案在保障重要负荷正常供电的同时,有选择性地保留重要度较大的元件并满足节点数和支路数最少。     

一种城市防风抗灾保底电网的多目标规划方法

为保障重要电力用户供电安全,提高电网防风抗灾能力,需要对城市保底电网进行规划。提出一种城市防风抗灾保底电网多目标规划模型。该模型以满足重要电力用户供电可靠性为前提,以重要电力用户的供电电源及其相应供电线路的选取为决策变量,以保底电网规模最小和优先纳入电缆线路为联合优化目标。计算过程采用差分进化算法求取全局Pareto前沿最优解集,生成多个备选方案;采用广度优先的搜索算法检验及构建完整网架。分别以简化构建的电网和广东某市中心城区的实际电网为算例进行分析计算,验证所提出模型的合理性和有效性。     

考虑网架覆盖率与分散度的网架重构优化

大停电后的网架重构过程中需要选择合理的恢复路径,尽快建立系统的骨干网架。提出了网架覆盖率和网架分散度指标,分别用于衡量骨干网架对系统原网络的覆盖程度以及重构过程中出现过长支路的风险,并综合恢复时间和线路充电电容等因素,建立了网架重构优化模型,利用简化模型寻找最优目标节点,采用改进的交叉粒子群算法优化目标节点恢复顺序,进而得到网架重构最优方案,其中考虑了非电源目标节点的同步恢复机制,提高重构效率。最后,以IEEE30节点系统算例验证了所提的网架重构方法的有效性。     

综合考虑负荷供应量和线路重要性的骨干网架构建

骨干网架的构建是进行差异化规划以提高电网抵御自然灾害能力的首要条件。引入电网最大负荷供应能力反映网架线路的重要性,在综合考虑了网架负荷供应量和线路重要性的基础上提出了一种新的骨干网架搜索模型,并采用改进的生物地理学算法进行网架搜索,引入混合迁移算子、混沌变异策略、排重操作以及"贪婪"策略增强算法的搜索能力,并与常用优化算法中的粒子群算法、遗传算法以及传统的生物地理学算法进行了对比。仿真算例结果表明,本文所提方法正确有效,搜索到的骨干网架方案满足差异化规划要求,采用的改进生物地理学算法具有较高的搜索效率。     

支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制技术

针对城市电网分层分区网架供电能力不足、负载不均衡、安全可靠性差等问题,提出一种支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制策略。首先,针对城市电网安全经济运行需求建立了稳态和暂态优化控制目标;其次,建立了计及负载均衡和网络损耗的综合评价指标,采用逐步逼近法快速求解柔性直流最优功率,以实现稳态下城市电网潮流最优控制;设计了基于换流站功率裕度的多端柔性直流自适应下垂控制策略,合理分配故障后各分区紧急功率支援,同时减小直流电压偏差。以郑州城市电网实际算例仿真验证了所提方法的有效性和工程实用性。     

Constructing core backbone network based on survivability of power grid

Constructing core backbone network is beneficial to strengthen the construction of grid structure, raise the ability of withstanding natural disasters, as well as realize power grid’s differentiation planning reasonably and scientifically. Based on the index system of survivability, a method of constructing core backbone network with the target of the smallest line total length and the largest integrated survivability index is put forward with constraint conditions of network connectivity and power grid safe operation. The cosine migration model, the premature judgment mechanism, and the mutative scale of mutation strategy by Chaos and Cauchy optimization are introduced into the improved biogeography-based optimization algorithm (BBO) to search for the optimal solution of the core backbone network. Comparison with the traditional BBO algorithm, particle swarm optimization (PSO), binary ant colony algorithm (BACA), genetic algorithm (GA) shows that the proposed method is accurate and effective, and it has advantages in fast convergence speed and high convergence precision.     

基于现代内点理论的互联电网控制性能评价标准下的AGC控制策略

分析电力系统中现有电力系统自动发电控制(automatic generation control,AGC)策略的运行情况和存在问题。根据电力系统实际运行情况和控制性能评价标准(control performance standard,CPS)考核要求,提出基于现代内点理论的互联电网CPS标准下的AGC控制策略,建立相应的最优化数学模型,确定解算条件,导出含互补约束条件的非线性规划算法。大量的仿真实验和比较算例表明所提的AGC控制策略能有效地减少AGC机组的下令次数,大幅度提高CPS指标,保证电网频率质量和安全运行,降低电网调节成本,实现电网运行的精细化管理。该成果已在广西电网投入开环运行。     

风电并网下计及机组特性的AGC动态优化控制策略研究

风电的大量接入产生复杂的互联电网运行特性,这需要电网AGC能及时响应能源与负荷的快速、大范围的变化,并根据AGC机组的动态特性发布有效指令,既能进行多时段连续的协调控制,又能保证电网运行的经济性。为此,论文建立了考虑AGC机组动态特性,又考虑风电快速、大范围波动情况下的AGC动态优化控制策略模型。该模型权衡动态优化过程中经济性和指标性的比重,兼顾CPS评价标准,综合发布多时段连续的协调指令。该控制策略模型是一个多约束,大规模,多时段的复杂优化问题,因此采用PSO算法求解运算,结合运行的实际特征,对越限的粒子进行有效处理。通过对某区域AGC策略计算,验证了本控制策略无论是AGC调节费用,还是电网频率或CPS指标等均优于传统的控制策略。     

鄂西电网受灾原因及抗灾能力提升措施

近年来湖北省西部电网在极端自然灾害中发生过数次大范围、长时间的停电事件。对2008-2016年鄂西电网受灾情况进行了统计分析,从电网结构、设计、设备、建设、运维等5个层面分析了鄂西电网受灾原因,并从电网规划、设计、设备改造、建设、运维等方面提出了鄂西电网抗灾能力提升措施建议。研究成果对提高电网抗灾能力具有很好的参考价值。     

适应高水电占比的电力现货市场机制设计与实践

不同于中国其他水电规模占比较小的电力体制改革综合试点电网,中国四川电网存在水电装机占比高、丰枯水期发电原则差异大、网架复杂约束多、发电调度策略分散等独有特点,故设计丰枯双期的市场机制以适应四川丰枯水期电力供需形势及电网运行特性差异.首先,从市场设计思路、市场总体模式、丰枯水期电力现货市场等角度说明四川电力现货市场机制;然后在此基础上,提出适应四川现货市场机制的功能架构,以及分析四川电力现货市场在丰枯双期市场模式、市场运营物理空间、水电耦合约束、优化出清流程等方面的特色之处;最后,结合四川丰枯双期电力现货市场的运行实践情况提出若干建议.     

基于系统生存性的骨干网架搜索方法

构建骨干网架,是差异化规划电网以提高其抵抗自然灾害能力的关键手段。基于系统生存性理论并考虑风机出力不确定性的影响,提出一种可以平衡以线路与节点数量之和为代表的经济性和系统综合生存能力的骨干网架构建方法。文章采用改进的生物地理学优化算法搜索骨干网架,通过改进算法迁移模型,引入随机扰动算子和基于最小生成树理论的连通性修复策略以提高算法收敛速度和精度,并与传统的生物地理学算法、遗传算法、二进制粒子群算法对比分析。算例结果表明,该方法能够快速搜索出综合经济性和生存性最优且满足连通性约束及系统安全运行条件的骨干网架,且最优骨干网架会限制风电出力比例以提高系统生存性。     

基于拉格朗日对偶松弛的多区域柔性直流互联电网无功优化

现有方法对互联后的电网进行无功优化时难以满足大规模电网实时计算、快速反应的需要,并且面临全网数据收集的难题。为了解决上述问题,采用分解协调算法的思想,提出一种基于拉格朗日对偶松弛的多区域柔性直流互联电网无功优化方法。首先根据支路潮流模型,利用二阶锥松弛和二次旋转锥松弛方法建立了多区域柔性直流互联电网的集中式无功优化模型。然后利用拉格朗日对偶松弛理论在集中式优化模型的基础上,提出了可以并行计算的多区域柔性直流互联电网无功优化方法。通过算例计算,验证了所提算法的有效性和正确性。此外,还对比分析了所述的分解协调算法和基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式优化算法的计算结果,证明所用算法在计算时间上更具优势。