计及VSC-HVDC的交直流系统最优潮流统一混合算法

进化类算法和内点法交替迭代的混合算法在求解含电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter basedhigh voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流系统最优潮流(optimal power flow,OPF)问题时由于截断误差的影响和VSC-HVDC控制方式的限制,容易发生振荡,因此提出一种基于差分进化(differential evolution,DE)和原—对偶内点法(primal-dual interior point method,PDIPM)的统一混合迭代算法。算法的主要思想是以DE算法为框架,对离散变量进行优化,在DE算法的每一次迭代过程中,采用PDIPM对每个DE个体进行连续变量的优化和适应度评估。由于采用PDIPM进行DE种群适应度评估,无需设定VSC-HVDC的控制方式,因此提高了算法的全局寻优能力。多个算例结果表明,该混合算法数值稳定性高,寻优能力强,能很好地解决含两端、多端、多馈入VSC-HVDC的交直流系统最优潮流问题。     

含VSC-HVDC的交直流系统无功优化

已有的交直流系统无功优化模型和算法对含电压源换流器的高压直流输电(Voltage Source Converter Based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)不再适用。针对VSC-HVDC的特点研究了含VSC-HVDC的交直流系统无功优化模型,此模型在数学上需要求解非线性非凸优化问题;为提高全局寻优能力及计算效率,提出一种变换算法,可将原问题转化为混合二次规划问题予以求解。最后仿真算例验证了所提方法的有效性和高效性。     

含VSC-HVDC的交直流互联系统无功优化策略

针对含VSC-HVDC的交直流互联系统无功优化问题,提出一种改进的含VSC-HVDC交直流互联系统无功优化模型。首先,对VSC-HVDC的稳态模型进行分析,综合考虑交流线路、换流器、直流线路约束和柔性直流控制方式影响,建立以网损最小为目标的含VSC-HVDC交直流互联系统无功优化模型;然后,为简化优化模型的复数运算,以交流系统的有功功率、无功功率及节点电压平方作为系统的状态变量,构建了改进的含VSCHVDC交直流互联系统无功优化模型,以提高交直流互联系统的无功优化效率。最后,通过修改后的IEEE标准系统进行仿真分析,结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

计及可中断负荷的交直流混合微电网运行优化研究

针对我国传统能源供应紧缺和可再生能源消纳不足问题,为保证可再生能源高比例利用率,抑制可再生能源间歇性引起系统功率波动,研究交直流混合微电网运行与优化具有重要研究意义和实用价值。交直流混合微电网通过电力电子变压器(power electronic transformer,PET)并网,考虑不同可中断负荷渗透率,通过建立混合整数线性规划(mix integer linear programming,MILP)模型,在不同交换功率下,实现系统运行优化。     

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。     

多端VSC-HVDC系统交直流潮流计算

电压源换流器VSC(Voltage Sourced Converter)与传统高压直流输电(HVDC)换流器在物理模型和工作原理上有本质区别．因此传统的交直流系统潮流计算方法不能在VSC构成的多端直流输电系统VSC—MTDC(VSC Multi—Terminal HVDC)中直接使用。首先描述了MTDC潮流计算的数学模型。随后在综合VSC工作原理及控制方式的基础上,推导了适用于VSC—MTDC潮流计算的VSC数学模型。进而由换流器控制量M(调制度)和6(PWM相位角)的不同组合,列出了4种运行控制方案。并针对每种控制方案给出了其交直流潮流交替求解的接151方程。最后以一含3个VSC的系统为例,对其中1个VSC的不同运行控制方案进行潮流分析,结果表明采用交替算法的潮流算法交直流接口简单清晰、程序编写方便且通用性好。     

交直流系统中低频减载与负荷恢复的静态优化算法

电网有功缺额时的频率控制,涉及快速低频减载和相对较慢的调速器动作。同时考虑两者的静态减载算法,初期减载量较小、频率恢复时间较长。文中基于控制效果的先后顺序,将频率调节过程分为2个静态阶段,即不考虑调速器效果的低频减载阶段,以及调速器投入及随后的负荷恢复阶段。计及潮流约束,采用非线性优化算法,求解交流和交直流系统的低频减载及负荷恢复问题。计算结果表明,文中算法减载量稍大,有利于频率的快速恢复;交直流混合系统中电压源变流器的瞬时调节特性,又使减载量比纯交流系统的减载量稍低。第2个阶段,结合调速器调节效果,将该算法应用于负荷恢复量的计算。算例分析验证了所提方法的有效性。     

基于连续潮流法的含双端VSC-HVDC交直流系统负荷裕度分析

为了分析含双端VSC-HVDC交直流系统的静态电压稳态特性,结合交替求解法和连续潮流法给出一种交直流连续潮流法。根据初始输入得到初始解确定负荷增长方向,引入负荷裕度参数。通过调节VSC-HVDC的控制策略,最终得到系统不同情况下的负荷裕度,采用左特征向量乘子法对系统进行负荷裕度灵敏度计算。对含双端VSC-HVDC的IEEE39节点系统和IEEE118节点系统进行建模仿真,得出了系统负荷裕度以及负荷裕度灵敏度近似线性的变化规律。直流线路功率流向对系统负荷裕度的影响相反,验证了方法的有效性。     

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。     

含分布式储能系统的交直流混合配电网负荷恢复策略

当交直流混合配电网发生故障时,可通过合理调用故障区域内的分布式储能系统,配合制定合理的电压源型换流器控制策略,确保重要负荷持续稳定供电.针对交直流混合配电网特殊的网架结构和电气特性,构建了交直流混合配电网负荷恢复模型,所提出的负荷恢复模型以负荷中断时长和电量缺额最小为目标函数,通过嵌入贪婪搜索机制的快速非支配排序的遗传...     

含VSC-HVDC的交直流系统可用输电能力计算

利用等值电压源方法对电压源换流器进行等效,从而导出了适合于优化计算的电压源换流器型直流输电(VSC-HVDC)系统模型。该模型能够考虑换流器的各种控制方式及运行限制,且可用于多端直流系统。建立了含有VSC-HVDC的交直流系统可用输电能力计算模型,在模型中考虑了对换流器控制变量的多种优化方式,并应用序列二次规划法对模型进行求解。通过对修改后的EPRI-36节点交直流系统进行仿真计算,验证了所提出模型的实用性及算法的有效性。     

含VSC-HVDC的交直流系统潮流计算方法研究

建立了VSC-HVDC系统潮流计算稳态数学模型,明确了对应VSC稳态运行状态的4个变量,导出了直流系统求解的修正方程式,并提出了含VSC-HVDC的交直流系统潮流计算的交替迭代算法。通过对修改后的EPRI-7节点测试系统进行潮流计算,验证了潮流计算模型和方法的正确性和有效性。     

含VSC-HVDC的交直流系统可用输电能力计算

利用等值电压源方法对电压源换流器进行等效,从而导出了适合于优化计算的电压源换流器型直流输电(VSC-HVDC)系统模型.该模型能够考虑换流器的各种控制方式及运行限制,且可用于多端直流系统.建立了含有VSC-HVDC的交直流系统可用输电能力计算模型,在模型中考虑了对换流器控制变量的多种优化方式,并应用序列二次规划法对模型进行求解.通过对修改后的EPRI-36节点交直流系统进行仿真计算,验证了所提出模型的实用性及算法的有效性.     

含VSC-HVDC的交直流系统潮流计算方法研究

建立了VSC-HVDC系统潮流计算稳态数学模型,明确了对应VSC稳态运行状态的4个变量,导出了直流系统求解的修正方程式,并提出了含VSC-HVDC的交直流系统潮流计算的交替迭代算法。通过对修改后的EPRI-7节点测试系统进行潮流计算,验证了潮流计算模型和方法的正确性和有效性。     

计及负荷波动率和互补系数的负荷恢复

在电力系统恢复过程中,待恢复负荷的波动性对系统的稳定恢复有直接影响。为了抑制负荷波动带来的冲击,考虑选择波动特性相互补的负荷在同一阶段完成恢复。引入负荷波动率和负荷互补系数来指导制定更优的负荷恢复方案,由此提出考虑负荷波动性和互补性的动态负荷组合恢复方案制定方法。仿真算例表明,通过该方法能够制定出更有利于系统稳定恢复的负荷恢复方案,同时可以发现"强互补、弱波动"趋势下的负荷组合方案更有利于电力系统稳定地完成负荷恢复。     

含VSC-HVDC的交直流系统多目标最优潮流

已有的多目标潮流优化模型和算法对含电压源换流器的高压直流输电(Voltage Source Converter Based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)不再适用。针对VSC-HVDC的特点,提出了以有功网损最小、电压水平最好(即电压的偏移量最小)、系统的静态电压稳定裕度最大及供电能力最大同时作为优化目标,从而构建了含VSC-HVDC的交直流系统多目标最优潮流模型;针对此模型连续变量和离散变量共存的特点,提出了内点法和NSGA2算法相结合的交替求解算法,可获得多个Pareto最优解,并具有较高的计算效率。最后通过仿真算例验证了所提方法的有效性和高效性。     

计及VSC运行方式与故障恢复优化的交直流混合配电网可靠性评估

交直流混合配电网在故障后可通过调整VSC控制方式、网络重构等多种方式进行恢复,但现有可靠性评估方法并未充分考虑这些恢复方式对可靠性的影响,进而导致评估结果不准确.针对这一问题,首先基于传统故障模式后果分析法建立故障模式后果分析(failure mode and effects analysis,FMEA)表,根据故障信...     

计及重要负荷优先恢复的局部电力系统恢复策略

与全系统大停电事故相比,局部电力系统停电事故发生得更为频繁。现有的研究大多集中于整个电力系统发生停电后的系统恢复问题,而对局部电力系统恢复问题的研究则相对较少。在此背景下,文中提出了考虑重要负荷恢复的局部电力系统恢复策略。考虑到局部电力系统恢复的特点,首先根据局部停电区域的网络拓扑生成恢复路径集,之后对线路过电压和不必要的恢复路径进行判断和筛选,最后在考虑系统非停电区域的传输能力约束和停电区域内部的负荷特性基础上,对局部停电区域恢复的子系统进行划分并对恢复路径进行优化,最终建立了相应的局部电力系统恢复的优化模型。与现有方法一般需要对线路和节点赋予权重不同,所提出的恢复策略基于客观信息,因而可以得到更为合理的优化结果。最后,采用修改的新英格兰系统对所提出的方法进行了验证。     

计及特级负荷恢复的网架重构分时段全局优化方法

制定科学合理的网架重构恢复方案对加快系统恢复进程、减小停电损失具有重要作用。针对当前分时段恢复方案优化策略无法实现时段间协调优化的不足,提出一种网架重构分时段恢复方案全局优化方法。首先,鉴于特级负荷对维持社会稳定和恢复过程的重要性,将其纳入网架重构过程的恢复目标;之后,综合考虑多种约束,建立了协调机组、特级负荷和网架结构三方面恢复效果的网架重构分时段全局优化模型。该模型是一个含整数决策变量的复杂的多目标优化决策模型。通过分析总结已有恢复操作序列优化制定方法的内在逻辑,提出了一种分时段全局优化两步求解策略,即首先优化求解时段数参考值,再进行恢复方案全局优化。结合非支配近邻免疫算法和变异系数法对建立的模型进行求解。新英格兰10机39节点系统算例和我国西南某地区实际电网算例验证了本文所提模型和算法的有效性。     

计及负荷侧关键基础设施耦合性的配电网恢复优化决策方法

由极端事件引发的大停电事故发生后,可利用配电网本地电源优先恢复关键基础设施负荷,从而快速恢复关键基础设施的部分或全部功能。然而,关键基础设施之间存在复杂的耦合性,且这种耦合性关系不易挖掘。若在恢复决策中对上述耦合性考虑不足,则可能造成即使恢复了某一关键基础设施的电力供应,但该关键基础设施仍无法正常运转的后果。针对此问题,文章首先挖掘极端事件后电力负荷侧关键基础设施耦合性关系,并建立可解析表达的耦合性数学模型;然后,结合耦合性模型,以最大化关键基础设施运行能力为目标,提出考虑关键基础设施耦合性的配电网恢复优化决策问题的混合整数二阶锥规划（mixed integer second-order cone program,MISOCP）模型,该模型可利用成熟的优化求解器进行有效求解;最后,设计算例验证提出的配电网恢复决策模型的有效性,通过对比说明考虑关键基础设施耦合性的恢复策略的优势。