基于出力曲线聚合与区间潮流典型场景耐受度评价的新能源发电规划方法

为解决分布式可再生能源(renewabledistributed generation,RDG)出力不确定性给配电网规划带来的影响,提出一种采用改进K-means的出力曲线聚合方法,构建RDG典型区间出力场景集,分别计算配电网区间潮流。定义不确定性耐受度,以系统网损最小、电压偏移最小和不确定性耐受力最强为目标建立多目标优化模型,并采用NSGA-II算法求解。在IEEE 33节点网络、某地区实际10kV配电网络和美国PG&E 69节点网络算例验证了所提模型与方法的正确性和有效性。     

基于标签传播的配电网动态分区方法

为实现接入分布式可再生能源(RDG)的配电网分区在结构与能量层面上的区内强耦合、区间弱耦合以及分区内部功率储备充足的目标,除广泛应用于电力系统分区的模块度指标外,引入复杂网络理论中的标签传播算法和稳定度指标.为降低分区后各分区在能量与结构上的耦合程度,提高分区后各区内部电源的控制能力,定义了适用于配电网分区的标签传播算法;利用潮流追踪算法得出配电网电源供能和负荷吸能网络,基于此定义稳定度指标以量化节点与节点、节点与分区在能量上的紧密程度.并结合以灵敏度矩阵为基础的模块度指标,从结构和功能的角度推演出标签传播的判断依据:增益函数与损失函数.最后,考虑RDG接入配电网对分区的影响,将标签传播算法与RDG出力预测场景构建方法相结合,并以动态分区的形式提高分区应对RDG不确定性的能力,为分层分区调控方法提供理论支撑.     

主从控制微电网的动态区间潮流计算

区间潮流是不确定参数为区间的潮流分析方法,只需知道不确定量的上下界。对主从控制微电网进行动态区间潮流计算,为避免传统区间潮流算法的区间迭代过程,提出一种新型区间潮流计算方法。首先结合区间数与仿射数,建立仿射泰勒区间扩展函数模型。再在建立间歇性DG装置有功出力动态区间的基础上,建立主从控制微电网的仿射区间潮流模型,提出基于仿射泰勒区间扩展函数的区间潮流法得到潮流解的动态区间,该方法实现了区间运算与迭代运算的解耦,可减少区间运算量及提高收敛性。最后,通过改造的微电网系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。     

考虑风电相关性的改进优化场景法计算电力系统区间潮流

同一区域内风电场出力具有不确定性以及相关性的特点,对电力系统计算不确定性潮流产生重要影响。为掌握系统状态量的分布特性,在计算区间潮流过程中需要考虑风电的不确定性以及相关性。为此,提出一种考虑风电相关性影响的改进优化场景法计算电力系统区间潮流。基于极值定理建立改进优化场景算法的模型,然后使用泰勒级数将模型中的非线性元素进行逐级展开,以达到消去模型中的三角函数的目的,有利于提高计算区间潮流的效率。同时使用相关角量化风电出力的相关性,构建含风电相关性的区间潮流模型,然后根据仿射变换将含风电相关性的区间转换为独立的区间变量,代入到所建立的区间潮流算法模型。最后在IEEE 118节点系统中进行算例分析,验证了所提计算方法相对于常规仿射算法在精确性方面的优越性,且与优化场景法相比,计算效率明显提高。     

基于不确定性最优潮流的配电网分布式发电消纳能力评估

随着可再生分布式发电（RDG）在配电网中渗透率逐步提高,部分地区已出现配电网对RDG消纳能力不足的问题,客观地评估配电网对RDG的消纳能力成为当前配电系统规划和运行过程中的重要问题之一。首先,针对RDG出力不确定性特征,证明了配电网中任意节点注入功率不确定性波动对于节点电压分布、支路潮流等运行状态量影响的映射关系;其次,建立了当RDG注入功率不确定性用概率或仿射等不同描述形式时,配电网运行状态量的解析表达式;然后,提出了评估RDG消纳能力的不确定性最优潮流模型,并建立了RDG注入功率不确定性在不同描述形式下最优潮流模型的确定性等价转化方法;最后,通过实际系统验证了所提模型和方法的有效性。     

考虑输入变量相关性的输电网区间潮流分析

在仿射算法的基础上,考虑电力系统中部分输入变量之间的相关性对区间潮流算法进行改进。构建以平行四边形模型为基础的区间相关性体系,建立考虑区间相关性的电力系统不确定潮流模型。考虑区间包络不够准确对区间潮流计算准确性的影响,提出一种基于凸多边形模型的区间潮流计算方法。利用仿射算法将传统的区间潮流迭代转化成一组非线性优化问题,通过凸多边形模型将区间变量之间的相关关系转换成一组新的约束条件,并利用优化算法对该非线性优化问题进行求解,得到一系列更窄的区间潮流解。2个输电网算例表明,所提方法不仅能够反映不同相关性水平对计算结果的影响,还能定量刻画区间包络准确程度对区间潮流的影响。     

计及不确定性的预想事故自动选择区间方法

由于发电机出力和负荷需求具有不确定性,引入区间分析方法来处理电力系统静态安全分析中的不确定性问题.利用对区间线性方程组求解的区间直流潮流算法来计算发电机和支路开断后的潮流;提出一种新的改进的对区间进行大小比较的可信度量度函数.在此基础上,提出和实现了计及不确定性的电力系统预想事故自动选择的区间方法.采用5母线算例系统、IEEE 14母线算例系统和中国某省调电网实际系统对算法进行了验证,将文中算法与不计不确定性的传统分析方法以及概率方法相比较,证实了在静态安全分析中计及不确定性的必要性和文中方法的有效性及应用价值.     

风电场风速不确定性建模及区间潮流分析

风速变化具有随机性、间歇性等不确定性特征,导致风力发电机出力的不确定性,从而影响风电场的稳态运行.为了表达和处理电场中风速和风力发电机出力的不确定性信息,利用区间方法建立了风电场风速不确定性和风力发电机出力不确定性区间模型,并提出了风电场区间潮流分析算法.以青岛某实际风电场的运行数据为基础进行算例分析,验证了所提出的模型和算法的有效性,表明了定量分析风力发电机出力不确定性对风电场稳态运行的影响具有应用价值.     

基于Krawczyk算法的直流潮流区间算法

针对高压输电系统直流潮流计算中的不确定问题,提出一种基于Krawczyk算法的直流潮流区间算法。采用区间高斯消去法求解直流潮流线性方程组得到一个包含解集外壳的区间向量,作为Krawczyk迭代的初始值。利用区间导纳矩阵中值的逆矩阵进行迭代计算,以减少保守性。最后,以区间解向量的无穷范数的减小幅度作为迭代结束条件。所述方法可以得到比区间高斯消去法更接近方程组外壳的解。采用Garver-6算例系统,将该算法的计算结果与蒙特卡洛仿真法和区间高斯消去法计算结果相比较,验证了该算法的有效性和应用价值。     

基于网损等值负荷模型的直流潮流迭代算法

为提高直流潮流计算精度,研究了标准直流潮流模型中由于忽略支路电阻而带来的有功平衡问题,给出了按比例调整出力或负荷、引入网损等值负荷模型这2种有功平衡方法。为了使网损等值负荷模型的应用不依赖于交流潮流的收敛性,重点提出一种改进的直流潮流算法,该算法通过网损迭代得到等值负荷的大小,且保留了标准直流潮流求解的便利性和快速性。实际电网算例的计算结果表明,提出的改进直流潮流算法与标准直流潮流算法相比,计算结果的精度大幅提高,在交流潮流不收敛的情况下,可作为一种有效的近似潮流计算方法。     

配电网区间线性三相潮流的非迭代仿射求逆计算方法

现有配电网区间潮流计算大多是以迭代法为基础扩展得到的,需要进行多次区间迭代以获取收敛的潮流解,因而存在收敛性和计算效率低下问题。为此,文中将线性三相潮流算法与仿射求逆方法相结合,提出了一种配电网区间线性三相潮流的非迭代仿射求逆计算方法。所提方法采用仿射数描述区间变量间的相关性,将潮流方程转化为仿射线性潮流方程,并引入仿射矩阵求逆方法对其进行求解。该方法无须迭代,不存在收敛性问题。最后采用多个三相不平衡系统作为算例,通过与其他3种方法的分析比较,验证了所提算法的性能。结果表明,所提算法兼具高效性和低保守性优点,且性能稳定。     

求解含风电相关性区间潮流的仿射变换最优场景法

风电场发电功率有很强的不确定性和相关性,影响电力系统不确定潮流分布情况。为了能准确掌握电力系统潮流状态的区间分布特性,区间潮流作为不确定潮流计算工具,需要考虑风电的不确定性和相关性。采用联合采样区域的相关角量化风电出力的区间相关性,构建了考虑风电相关性的区间潮流(Interval Power Flow,IPF)模型,并提出了一种基于仿射变换的最优场景算法(Optimal Scenario Algorithm with Affine Transformation,OSA-AT)加以求解。该算法利用仿射变换先将相关的风电出力区间分布转化为独立的区间变量,然后应用最优场景法将区间潮流转化为一系列确定非线性优化问题,进而采用内点法计算获得潮流状态量的最大值和最小值,即区间分布。IEEE-14和IEEE-118系统的计算结果表明,所提方法可以精确处理区间变量相关性,且与蒙特卡罗方法(Monte Carlo, MC)相比,其计算效率可提高数十倍。     

一种非迭代仿射算法的输电网区间潮流计算方法

当系统注入功率随机波动时,潮流分布也随之波动,但潮流方程的约束使得各变量之间存在一定的相关性。利用仿射运算能够有效克服这种相关性,为提高计算效率,采用非迭代算法,将区间潮流计算问题转为优化问题进行求解,分别建立线性规划、非线性规划和二次规划的优化模型,依次求解支路两端的相角差、节点电压幅值和相角以及支路有功功率和无功功率。9节点和57节点系统的仿真结果表明,所提算法得到的电压幅值和相角的区间结果与迭代算法基本相同,但支路区间功率要优于迭代算法,其时间复杂度近似为O(m3),能够快速有效地求解区间潮流问题,并且能够实现并行运算。     

基于区间三相潮流的配电网故障恢复优化算法

本文采用区间值来描述负荷并计算三相潮流。由于粒子群算法存在早熟的问题,采取非线性递减惯性权重的策略,使惯性权重随着迭代次数的增加而减小,同时,采用种群适应度方差判断算法是否陷入早熟,以便对早熟的种群进行自适应变异,动态的变异数目先大后小地控制了变异过程,保证了前期粒子的多样性和后期粒子算法的收敛。改进的粒子群算法保证了粒子在迭代初期有较强的全局搜索能力和后期有较高的搜索精度,保证了算法能够得到全局最优解,并提高了搜索速度。算例表明,基于区间三相潮流的改进粒子群算法能够有效地解决配电网故障恢复的问题,具有一定的工程价值。     

基于重构有效性和最优网架选择的配电网动态重构研究

针对可再生能源高渗透下日益突出的弃风/弃光问题,提出了一种提升配电网可再生分布式电源（RDG）接纳能力的动态重构策略。首先,根据预测的RDG无约束出力情况,以各单位时段内RDG发电量最大为目标进行静态重构,提取各时段的多个较优网架构成最优开关集合,以增大时段合并过程中的网架搜索空间。其次,根据平均RDG出力提升量提出了重构有效性的概念,并据此概念指导时段动态划分。同时,为了满足开关次数约束,在时段划分过程中进行了最优网架选择,并引入寻优方向自适应调整的改进细菌觅食算法（IBFA）进行求解。最后,采用修改的PG&E69节点系统验证了所提方法的有效性。     

考虑注入功率分布的随机最优潮流方法

大规模风电接入电网给电力系统的经济调度带来了更多的不确定性因素.考虑了负荷与风电出力的随机性,以期望发电成本和机组的出力调整费用最小为目标,建立了含机会约束的随机最优潮流模型.通过分布式平衡节点考虑AGC机组的调节作用,基于确定性最优潮流问题的内点法和随机潮流的解析法,采用迭代的方法求解所提出的随机最优潮流模型.对5节点和118节点系统的测试结果表明了所提模型和算法的有效性.     

基于仿射算术优化的不确定系统区间潮流快速分解法

传统基于单一运行点运算的电力系统潮流计算不能处理系统参数改变和负荷需求变化的不确定性,也无法为时变电力系统安全分析提供有意义的参考,因此潮流区间算法在电力系统潮流计算中得到应用。针对现有潮流区间算法结果保守的问题,利用区间仿射算术来考虑区间变量之间的相关性进行快速分解法潮流计算,并在每步迭代中引入线性优化,抑制区间增长。通过算例比较表明,该方法在保证完备性的同时,能有效地减少区间结果保守性。     

计及多种分布式能源运行的配电网双层优化规划方法

在配电网分布式可再生能源(Renewable Distributed Generation, RDG)优化规划问题上,考虑可控分布式电源和可中断负荷的调度运行情况,建立RDG双层优化模型。上层模型以配电网系统电压偏移最小、网络损耗最小为目标,求解RDG接入配电网的最优位置和容量。下层模型以配电网发电综合运行成本最小为目标,求解各时段可控分布式电源和可中断负荷最优出力安排。利用场景分析方法处理多种分布式可再生能源优化中的不确定因素。为减少模型计算量,采用K-means聚类算法获取典型场景。最后,采用改进的自适应遗传算法求解,以IEEE-33节点网络系统为例对所提模型与方法的有效性进行验证。仿真结果表明,该方法能够有效提高RDG优化方案在系统实际运行中的适用性。     

基于区间泰勒展开的不确定性潮流分析

区间算法已经在电力系统不确定性潮流计算中得到了成功应用。然而,迭代法类的区间潮流计算方法由于将区间运算嵌入到了牛顿迭代过程中,使得区间潮流计算过程复杂、计算量大,为此提出基于区间泰勒展开的不确定性潮流计算方法。该方法在建立含区间变量潮流计算数学模型的基础上,利用区间泰勒展开将采用直角坐标系的区间潮流方程求解问题等价转化为三个确定性的代数方程组求解。算例测试结果表明了所提算法在计算精度上高于区间迭代法,与区间迭代法和蒙特卡洛法相比,可以获得良好的加速效果。     

采用Benders分解含机组禁止运行区间的安全约束最优潮流

由于机组的物理结构特性等原因,机组的部分出力区间无法达到,又称其为发电机禁止运行区间,如果在安全约束最优潮流中未考虑禁止运行区间,可能会导致线路故障后机组的校正出力无法消除潮流越限。提出了考虑发电机禁止运行区间的安全约束最优潮流。由于所提模型为大规模的混合整数线性优化问题,难以直接求解,采用Benders分解算法将模型分解为基态最优潮流主问题与短、长期N-1故障校验子问题。通过固定整数变量的方法,将非凸的混合整数优化子问题转换为线性优化子问题,从而能向主问题返回对应的Benders割。6节点与IEEE RTS-96节点算例验证了所提模型与算法的有效性。