考虑负荷和风电出力不确定性的输电系统机会约束规划

提出了一种考虑负荷和风电场输出功率不确定性、基于机会约束规划的输电系统规划方法。将Monte Carlo方法与解析的概率潮流计算方法相结合,得到含风电场电网输电线路的有功概率潮流分布。通过改进经典的输电系统规划模型,得到考虑负荷和风电场有功出力的概率分布、基于概率潮流计算的输电系统机会约束规划模型。为了有效求解该模型,设计了一种两步式遗传算法。该方法可以有效处理输电系统规划中的不确定性,并为规划人员提供比传统方法更丰富的信息。算例证明了该方法的有效性。     

基于机会约束并考虑时序特性及 DG环保效益的配网联合协调规划

为研究 DG与配网架的联合协调规划,需考虑 DG间歇出力及负荷功率的时序特性,计及 DG 接入所带来的环保效益.基于机会约束规划,以线路投资及运维费用、DG 建设及运维费用、向上级电网购电成本、网损费用及DG环保效益综合经济性最优来建立规划模型.引入多场景技术及机会约束规划处理DG 及负荷的不确定性,利用时序法对两者进行模拟生成多个场景组合,计算所有场景下潮流并统计方案置信度,在其满足概率安全约束时采用粒子群算法求解模型.将其应用于改进IEEE３３节点算例,确定系统新建线路、升级线路及 DG安装位置数量.对比考虑环保效益与否下的结果,发现该方法能大幅提高 DG年总发电量,在配网规划年限较长时的经济效益明显。     

基于概率潮流的未来输电线路经济评估

输电网扩展规划时要对方案的经济性进行评估,而输电网的收益主要取决于过网费和输电线路上通过的功率量。提出了一种估算未来输电线路流量的概率潮流方法,帮助电网规划人员评价方案的经济效益。该方法充分考虑未来负荷概率分布、负荷间相关性、发电机停运概率以及机组经济调度等不确定性因素,采用蒙特卡罗抽样方法,建立了未来线路过网流量的计算模型。基于该方法,可有效分析线路过网收入,进而更准确地计算出规划方案的经济效益指标,如净现值、内部收益率、投资回报期等,指导电网规划方案的经济评估。New England测试系统的案例分析验证了上述方法的有效性与应用价值。     

基于态势感知的电网消纳可再生能源发电评估与扩展规划方法

随着风电等出力具有不确定性的可再生能源大规模接入电网,电网规划将面对新的挑战。基于态势感知技术,提出了含高占比可再生能源的水平年电网规划方法。首先,在态势觉察阶段对考虑不确定性的可再生能源出力进行建模和时序出力模拟,并利用序贯蒙特卡洛模拟出机组、线路工作状态时序。其次,在态势理解阶段,利用考虑爬坡约束的多时段直流最优潮流对电网态势进行运行模拟。然后,通过态势呈现和预测阶段所提出的定量指标对规划水平年的电网态势进行展示,并分析电网的缺陷。最后,利用态势利导给出电网规划方案。算例仿真显示,该方法能够有效考虑可再生能源出力的不确定性,并定量给出现有电网运行态势的经济性、可再生能源消纳、线路利用率等指标;利用态势利导提出的电网规划方案能够有效降低电网总成本,提高电网的可再生能源消纳水平。     

考虑负荷特性的输电网可靠性评估软件开发

综合考虑输电网一年中的负荷变化、线路的检修计划、断路器故障以及线路多重故障,通过时序蒙特卡洛模拟法模拟系统实际运行状态。以下次事件推进原则调整模拟时钟,以相似度度量获得最优的负荷简化曲线,采用直流潮流模型计算故障潮流,以判断线路是否过载。如果线路过载,则采用最优负荷削减模型进行发电机出力的调整和负荷的削减。依据所提方法,利用Visual Basic编制可靠性评估软件。利用所提方法对IEEE RTS 79可靠性测试系统的输电部分进行可靠性评估,结果表明采用所提方法的可靠性评估结果更符合输电网实际运行情况,且不影响计算速度和收敛性。     

综合考虑运行效率和弃风损失的输电网规划

现有的电网规划大多以经济性最优为目标,很少将运行效率因素和弃风损失考虑到电网规划中。为了适应风电的大规模并网运行,提高电网规划的科学性,该文从电网的网络结构和线路的传输特性出发,构建了线路运行效率的评价指标体系;提出了一种基于有功潮流介数的电网运行效率评价方法,该方法能够综合考虑线路的拓扑结构、有功潮流分布和线路的重要程度来评价电网的总体运行效率;建立了考虑投资成本、运行成本、弃风损失与电网运行效率的输电网规划优化模型;运用改进二进制量子粒子群算法求解18节点系统算例,并对规划结果进行综合评估。实际算例表明,该文的方法能够得到较合理的电网规划方案,为考虑风电并网的电网规划的综合评估提供参考。     

大机组降压经济性模型及分析方法

在规划大机组降压运行方案时需考虑方案的经济可行性,为此,提出大机组降压方案的经济性模型来评估方案的经济性。该方法分析了机组降压对分区电网供电能力的影响,研究了机组降压延后变电容量投资年限带来的经济效益及其影响线路和主变损耗造成的经济损失,建立实施机组降压节省投资费用和降压机组送出线路距离的数学模型。分析结果验证了大机组降压在工程经济性上的可行性,为大机组降压运行方案的经济性评估提供了有效指导。     

考虑输电线路动态增容的增强型安全约束最优潮流

在复杂内外部风险的影响下,输变电设备的随机故障已成为影响电网安全运行的重要因素。针对现有安全约束最优潮流存在的灵活性或安全性不足的问题,提出了一种增强型安全约束最优潮流(ESCOPF)模型,采用输电线路动态增容技术,保证电网在预想事故发生后至校正控制生效前的运行安全性。并给出了一种基于Benders分解的求解算法,将原问题分解为预防控制主问题、动态增容校验子问题和校正控制可行性校验子问题。通过不断向主问题返回Benders割修正机组发电计划,最终得到满足所有子问题校验的最优发电计划。算例分析结果表明,ESCOPF模型能够充分利用线路输电能力,扩大电网安全运行范围,从而提升系统运行的经济性。     

适用于交直流混联受端电网的机组组合模型及算法

特高压直流双极闭锁后,受端电网可能出现频率降低、功率大范围转移等运行情况,甚至引起低频减载、线路越限等电网事故。针对上述问题,提出一种用于交直流混联受端电网的机组组合模型,考虑了直流闭锁后的一次调频容量约束和二次调频后节点电压、线路功率等电网运行约束条件,保证直流闭锁后电网频率和潮流仍可运行在合理范围内。根据模型特点,采用基于Benders分解的混合整数规划算法进行求解,得到直流最优输送容量、最优机组启停和出力计划,在充分消纳直流输送功率的同时提高了交直流受端电网运行的安全性。最后,通过改进后的10机39节点和江苏电网两个典型的交直流混联电网算例进行仿真计算,结果验证了所述模型和算法的正确性和有效性。     

输电网络线损率的概率评估方法

提出进一步完善线损概率评估模型的方法.采用具有相关性的正态分布随机数来模拟节点负荷功率状态;建立线路安全约束校正控制二次规划模型来模拟线路潮流控制状态;提出系统电压无功手动控制的模拟方式.基于完善后的模拟方法,通过对随机样本的状态调整与潮流计算来确定网络线损率的概率分布.由于更加全面地考虑了电网线损的影响因素,相应确定的线损率指标能更加真实地反映实际系统状况,因而具有更大的实用价值.仿真算例验证了该方法的有效性.     

考虑风电场出力随机性的电网静态安全分析

基于灵敏度分析理论和随机潮流计算方法,提出了一种适用于含风电电网规划的静态安全快速分析的概率方法。该方法综合考虑了风电场出力随机性、常规机组强迫停运、负荷预测不确定性等因素,运用灵敏度分析法对电网进行断线模拟,通过考虑电网结构变化的随机潮流计算进行概率分析。在计算灵敏度矩阵时考虑了网络结构变化的影响,提高了该方法的计算精度。运用半不变量和Gram-Charlier级数的相关理论避免了复杂的卷积计算,加快了该方法的计算速度。同时,运用故障排序技术避免对所有线路进行开断校验,减少了工作量。对含风电的IEEE 14节点系统进行了静态安全分析,验证了所述方法的有效性。     

综合考虑网络结构不确定性的概率潮流计算方法

目前,在概率潮流计算方法中,不确定性因素多数仅考虑了负荷的不确定性及发电机的随机故障,而不计及网络结构的变化。文中提出一种概率潮流计算新方法,综合考虑了负荷、发电机、网络结构不确定性对潮流结果的影响。文中推导了线路故障时节点注入功率与各支路有功功率的线性关系,应用半不变量法和Gram-Charlier级数展开式求取各支路潮流的概率分布,避免了复杂的卷积运算;结合补偿法及全概率理论来处理网络结构变化的随机因素,建立了综合考虑负荷随机变化、发电机随机故障和网络结构随机变化的概率潮流计算模型,可以快速求得各支路潮流的概率分布函数(CDF)和概率密度函数(PDF)。通过对IEEE 39节点及某区域电网实际系统的算例分析,表明网络结构的不确定性对待求量的概率分布有显著影响。因此,利用所提方法得到的概率潮流结果能为规划人员提供更准确和全面的信息。通过与蒙特卡罗方法进行比较,验证了该方法的快速性与准确性,说明所提方法具有实际应用前景。     

考虑机组组合和网络结构优化的电网规划方法

随着风电等可再生能源发电接入规模的不断增加,电网面临的不确定性因素显著增加,对电力系统规划造成深远影响。针对目前研究中尚缺乏含可再生能源电网规划同时考虑机组组合和网络结构化的问题,以运行成本、弃可再生能源成本和切负荷成本之和最小为优化目标,综合考虑新建线路约束、网络结构优化约束和机组组合约束,并采用不同场景描述可再生能源出力和负荷需求的不同水平,建立了嵌入机组组合和网络结构优化的可再生能源接入系统电网规划模型,系统分析了电网规划方案的经济性及对可再生能源的消纳能力,为电网规划工作提供重要的辅助决策依据。通过IEEE RTS-24算例分析验证了所提方法的有效性。     

加强输电网可靠性的构造型启发式算法研究

提出了一种考虑概率可靠性指标的输电网加固规划方法。用蒙特卡罗方法模拟计及发电机和输电线强制停运率的电网运行状态集。对每一运行状态,采用直流潮流模型替代最大流最小割集的方法来计算各负荷节点的负荷缺额,进而提高可靠性指标计算精度。考虑到概率可靠性指标计算的复杂性,构建了一个全新的灵敏度指标,并采用结构型启发式算法来求解电网加固规划问题。基于一个6节点系统和一个18节点的实际系统的仿真结果证明了所提方法的有效性。     

考虑可靠性收益的配电网智能软开关规划方法

智能软开关(SOP)具有较强的潮流控制能力,在配电网正常运行场景下和故障环境中均能有效发挥作用,在规划层面应兼顾其对于配电网供电可靠性与运行经济性提升所带来的综合收益。文中综合考虑了SOP接入对配电网供电可靠性和运行经济性的影响,建立了智能软开关规划模型;采用快速搜索和发现密度峰聚类方法对年负荷数据进行聚类,生成配电网典型运行场景以计算其对运行经济性的提升收益;采用基于关联约束的支路故障率计算方法,考虑线路电流负载率、节点电压以及线路长度对支路故障率的影响,生成动态预想故障集以计算供电可靠性收益;采用模拟退火与二阶锥规划相结合的混合算法对上述规划模型进行求解,最后,在PGE 69节点算例上验证了所提规划模型的有效性。结果表明,面向配电网可靠性与经济性的SOP规划方法能够有效降低配电网综合成本,实现投资效益的最大化。     

考虑不同类型DG和负荷建模的主动配电网协同规划

随着主动配电网中不可控分布式电源(distributed generation,DG)渗透率的不断提高,其给配电网规划运行提出了更大的挑战,可能导致配电网电压越限、清洁能源弃电等问题。基于此,该文在规划阶段充分应用不同类型DG和负荷的时序性和潮流计算特性,以及引入不同恢复率的激励型需求响应(demand response,DR)模型,从而构建考虑不同DG和负荷类型建模的主动配电网协同规划决策模型。该模型以年度为时间尺度,并考虑年内DG和负荷的时序运行模拟,形成了投资层面和运行模拟层面的多时间尺度双层优化模式,且在决策目标中添加了DR成本和清洁能源弃电成本等为优化目标,同时,在模型约束中也涉及可控DG和主网出力的爬坡率限制。最后,通过算例对时序性、潮流计算特性和DR容量等方面进行有效性验证分析。     

计及碳排放流的电力系统低碳规划

为促进电力行业实现低碳目标，合理有效的电力系统规划至关重要，需求响应参与电力系统规划是减少系统碳排放的重要手段。为此，设计了计及碳排放流和需求响应的电力系统双层低碳规划模型。上层规划模型为投资规划模型，以投资成本与运行成本之和最低为目标，内嵌全年8760 h时序运行模拟模型，采用机组聚类线性化方法对传统燃煤机组进行建模，协调优化传统机组、新能源和储能的投建容量；下层模型根据上层模型计算出的机组出力和线路潮流数据，基于碳排放流理论和负荷侧阶梯碳价机制形成需求响应模型，合理调节负荷分布以降低碳排放量及碳排放成本。最后，在改进的IEEE RTS-24节点系统上对所提模型进行了分析与验证。     

考虑随机变量相关性的交流概率潮流风险评估

随机变量除了由非线性潮流方程所决定的相关性外,还存在着不同节点的同类型和不同类型随机变量之间的相关性,为评价电网规律扩大电力市场跨区交易等带来潮流随机波动的风险,采用蒙特卡洛模拟研究了考虑随机变量相关性的交流非线性概率潮流的统计特征,提出了能有效反映电网运行风险的电压、线路潮流、发电机无功功率的可能性和严重度指标。测试系统的仿真研究表明,随机变量的相关性对概率潮流的统计特征影响较大,不考虑随机变量的相关性会影响电网安全风险评估的准确度,而且需根据规划或运行的目的,从周期性或实时运行的角度分别建立系统模型,分析系统的薄弱环节。     

面向低碳目标的电力系统节能与经济运行评价系统

在复杂电源电网环境下对电力系统规划方案以及运行方式进行论证与优化,对于提高电力系统的节能经济性,降低系统的碳排放强度具有重要意义。提出了面向低碳目标的电力系统节能与经济运行分析评价技术并研发了软件系统。节能与经济运行评价系统以电力系统运行模拟技术为核心,基于时序负荷曲线,通过考虑多类型电源相协调的安全约束机组组合,实现对电网全年逐日的精细化运行模拟,在此基础上构建了系统运行成本、能耗、排放与电网效率等多维度评价指标,实现对电力系统节能与经济运行的多维度评估。设计了软件系统的构架、数据结构、功能子模块以及评价结果展示界面。根据南方电网的规划数据,对南方五省新能源并网前后系统经济性与节能性进行了实证分析。     

含充电站及光伏电源的配电网协调规划

电动汽车与光伏电源对配电网规划与运行带来新的机遇与挑战。考虑二者同时接入的影响,提出一种含充电站及光伏电源的配电网协调规划模型与方法。本方法计及光伏电源、用户充电以及负荷波动的随机性,结合半不变量随机潮流计算方法,建立以充电站、光伏电源投资成本,电动汽车用户充电成本,线路投资成本,网络损耗成本和环境效益为目标函数,综合考虑投资经济性、用户充电便捷性、环保性以及电网运行限制的机会约束规划模型;然后,采用离散量子粒子群算法对模型进行求解。最后,以改进的IEEE33节点系统以及其模拟的交通路径系统为例,证明所提模型及算法的可行性及有效性。