Security region based real and reactive power pricing of power system

This paper develops a novel model and an algorithm of security region based real and reactive power pricing of power systems. In the proposed model, the reactive power production cost is represented as the opportunity cost. The static voltage stability region in the cut set power space (CVSR) and the practical dynamic security region (PDSR) in the injection power space are used to represent the constraints of voltage stability and transient stability, so that the consideration of this kind of constraints in the optimization becomes very easy. In the proposed algorithm, a decoupled optimization and iteration method of active power production cost and reactive power production cost is suggested. According to the K-T optimality conditions, the prices of active power and reactive power, and the different components corresponding to the concerned security constraints are derived. The components of spot prices can reflect the influence of different node power injections on each kind of security constraints, so that through the node price all of the participants in power market can be stimulated to take an active part in maintaining the system security. An illustrative example on the New England 10-genetator 39-bus System is used to demonstrate the proposed method. Supported by the key research project of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50595413)     

考虑稳态频率约束的含大规模风电电力系统机组组合研究

风电的大规模接入给电力系统运行带来了新的挑战。随着风功率的渗透率逐渐增加,由风功率预测误差带来的不平衡功率将导致频率波动量的增加。含风电电力系统的机组组合问题往往没有考虑系统的安全约束,尤其是频率安全约束,而频率安全约束将直接影响发电计划的可行性。搭建考虑稳态频率约束的含大规模风电机组组合优化模型,并采用CPLEX优化软件来进行求解,从而得到系统常规机组发电成本最小。最后,以小规模电网算例对所提方法进行测试,将测试结果与传统的考虑频率约束的机组组合方案进行比较,验证了该方法的有效性与优越性。     

风电动态接纳区间与备用的协调优化

消纳问题是制约大规模并网风电高效利用的瓶颈,而调度决策是消纳并网风电的核心问题。根据风电功率预测误差概率分布及功率波动概率分布与备用需求变化间的关联关系,建立并网风电的备用需求模型,定量的表示风电出力的不确定性。在调度决策中,将风电视为可“主动”参与调度的电源,构建了风电动态接纳区间与备用协调优化的调度模型。模型计及了风电的不确定性,通过制定合理的风电并网容量区间计划和机组出力计划,在保证系统运行安全性的同时兼顾了系统运行的经济性,为含大规模并网风电系统最大程度地合理消纳风电提供了方法。     

基于电压稳定裕度的无功优化规划

根据稳定裕度的目标值直接求得在合理电压水平下的最佳无功补偿配置方案,选择无功补偿设备投资和系统有功网损的综合费用作为目标函数,同时考虑满足电压水平和电压稳定性2个约束条件来探讨无功优化规划的问题.电压稳定性约束采用电压稳定裕度灵敏度分析,从而避免了优化计算过程中变量和等式、不等式约束的大幅增加;优化过程中应用连续潮流法求得电压临界点和稳定裕度灵敏度,确定无功补偿地点;应用内点法求解无功优化模型,确定无功补偿容量.系统数值仿真表明：该方法简洁、实用、有效.     

不同约束下机组组合决策结果的分析

机组组合因其约束集合的不同而具有不同的侧重点,因而适用于不同的场景。本文以单母线模型、计及直流潮流约束、计及交流潮流约束三类不同约束集下的机组组合问题为例,通过对决策结果的分析,探讨了网络约束制约机组启停的机理及三者之间的关联关系,并对其各自适用的场合提出建议。     

考虑发电报价和N-1安全约束的ATC建模与仿真

基于最优潮流(OPF)算法,建立电力市场条件下可用输电能力(ATC)计算模型.构造发电区域总有功出力最大、用电区域总负荷最大、区域间输电经济效益最大等3个目标函数,全面分析比较电网间可用输电能力.该模型考虑了输电线路故障对输电能力的影响,引入线路N-1故障的潮流方程及相应的不等式约束条件,使电力系统在故障时有负荷裕度,...     

基于自适应量子遗传算法的电力系统机组组合问题

采用了一种自适应量子遗传算法来解决机组组合问题.其数学模型以最小燃料成本作为目标函数.考虑的约束条件有功率平衡约束、机组容量约束、最大启停次数约束,以及最小连续停运和运行时间约束.该算法采用了新的量子个体来表示机组的启停状态,提出了针对个体适应值和进化代数的自适应量子旋转角,使个体向更好的解靠近.仿真实验结果验证了自适应量子遗传算法的可行性和优越性.     

基于等效电气距离的电压稳定性指标计算

电力系统电压稳定问题的难点在于薄弱节点的确定和临界状态及其稳定裕度的求取.基于功率传输路径和静态等值的思想,采用局部电压稳定指标L确定电力系统薄弱节点,利用相对电距离计算电压稳定裕度,IEEE 39节点系统和山东电网的实际算例表明,该方法物理意义明确,计算速度比较快,适用于电压稳定性的在线检测     

交流潮流约束下的机组组合求解

针对当前大电网与分布式发电并进,可再生资源发电大量接入的电网发展格局,构建交流潮流约束下的机组组合模型,在传统考虑有功网络安全约束的基础上,引入无功电压的制约,并计及机组的安全运行极限。依据Benders分解思想,将该模型分解为主、子两个问题,主问题为单母线模型机组组合,子问题为交流潮流约束的检验,通过子问题导引的Benders割形成主、子问题之间关联的附加约束。修正的IEEE-14节点仿真结果表明,该方法能够有效解决交流潮流约束下的机组组合问题。     

基于励磁调压特性的交流同步电机强励控制

为了探索励磁调压特性对交流同步电机强励的控制关系,通过励磁EEAC理论从励磁调压角度对交流同步电机的强励控制进行分析,应用Matlab系统建立自并励单机仿真模型,并仿真分析了暂态过程中机端电压对交流同步电机强励的调控关系.结果表明,机端电压决定着电功功率,电磁功率决定着系统暂态稳定的裕度.在忽略损耗的条件下,电功功率等价于电磁功率,因而机端电压决定着励磁系统暂态稳定的裕度.     

考虑小扰动稳定约束最优潮流的直接解法

为了将电力系统运行限定在静态稳定临界范围内,在最优潮流（OPF）模型中增加一组小扰动稳定指标作为不等式约束,建立了一种考虑小扰动稳定约束的最优潮流数学模型．以系统矩阵临界特征值的实部作为小扰动稳定指标,构造约束函数,并利用Cayley变换、谱函数理论及牛顿光滑化方法,对小扰动稳定约束进行转换,避免直接计算矩阵特征值,便于应用到大规模非线性系统．通过典型的WSCC3机9节点系统,验证了所提方法的有效性．     

含风电电力系统的月度机组组合模型

为在更长的时间尺度上统筹协调各类发电资源,建立含风电电力系统的月度机组组合模型.分析了保证中长期电量交易顺利进行的均衡调度和节约能源、减少污染物排放的节能发电调度,建立协调电力市场和节能发电的月度机组组合模型.该模型综合考虑了中国"一机一价"和"标杆电价"的上网电价机制,以允许机组间均衡电量进行转移的差别电量为基础,以节能发电优先序列表作为电量转移顺序,利用风电功率相关性分析结果模拟生成考虑尾部相关性和秩相关性的风电功率可能场景,并依据火电机组热启动和温态启动的特点选取模型的计算粒度.算例结果表明:该模型可以在降低机组启停次数的情况下,协调含风电系统的整体购电成本和总煤耗.     

基于交替方向乘子法的互联系统经济调度模型

针对多区域互联系统集中调度方法存在的计算规模过大和私密性不足问题,提出了基于交替方向乘子法的分散协调调度模型并在模型中考虑了网络安全约束。首先,采用模糊建模法对风电出力的不确定性进行描述并将其引入到旋转备用约束中。其次,利用复制边界节点变量法对区域进行分解并建立了基于直流潮流的互联系统分散协调调度模型。每次迭代中交替方向乘子法不需要中央协调控制器的参与,仅需向相邻区域传递相角信息即可。然后,基于可信性理论将模糊机会约束变换为确定的等价类约束。最后,通过两区域互联系统进行算例分析,仿真结果表明所提方法的有效性。     

节能发电调度下AGC机组的优化调配研究

节能发电调度对AGC机组优化调配提出了新的要求,在新的调度模式下,AGC机组调配应以能耗最低作为目标。首先建立了节能发电调度下AGC机组的优化调配模型,考虑了系统网络约束对调配过程的影响,并采用混沌遗传算法对AGC机组的优化调配问题进行求解。该方法利用混沌扰动抑制遗传算法的早熟,加快了收敛速度,降低了计算时间。优化计算结果同时包含机组组合和负荷分配方案,增强了方法的实用性。     

基于支路电压稳定度的电力系统无功补偿点选择

根据单支路稳态运行时所要满足的条件,讨论临界电压崩溃的3种情形,并应用图形直观地表示系统的电压稳定域．根据所定义的电压稳定度计算公式可快速筛选出系统的薄弱支路,若在该支路的受端安装静止无功补偿器,可以提高节点电压值及支路运行的稳定性．以IEEE5节点算例说明对此求出的电压薄弱点进行无功补偿后,不仅维持了系统的无功功率平衡,而且也提高了该电网的电压质量和系统的稳定性．     

基于二分法确定电压稳定薄弱点无功补偿容量的新方法

为避免电压崩溃事故的发生,本文基于潮流方程的雅克比矩阵的最小奇异值分析,将最小奇异值及其对应的右奇异向量用于电压稳定薄弱节点的分析及无功补偿点的确定。通过二分法逐步逼近电压稳定薄弱节点的最佳补偿容量,对每次补偿后的右奇异向量中的最大元素确定新的电压稳定最弱节点进行无功补偿,经过反复排序及相应的无功补偿,提高节点电压的稳定性和系统的负荷裕度。同时,以New England 39节点系统发生N-1故障为例进行分析,分析结果表明,通过对电压稳定薄弱节点29,28,26,27的4次无功补偿后,电压幅值由原来的0.938 9,0.976 1,0.997 9,0.999 6提高到0.989 7,1.028 3,1.037 1,1.029 9,系统的负荷裕度由原来的4%提高到10%,达到了系统的负荷裕度要求,提高了节点电压的稳定性,验证了该方法的可行性和准确性。该方法直接简单,易于实现,避免了无功分配及优化等复杂计算。     

宁夏电网负荷模型对稳定性的影响分析

负荷模型是影响电网稳定分析结果的一个重要因素.对宁夏电力系统负荷特性进行研究后得到的综合负荷模型与传统负荷模型有一定区别.利用电力系统综合稳定分析程序和基于负荷特性研究获得的负荷模型分析宁夏-甘肃断面部分线路的极限切除时间及各地区不同负荷水平下的暂态电压稳定问题;并与基于传统负荷模型的宁夏电网暂态功角和暂态电压稳定计算结果进行比较,分析不同的负荷模型对电网稳定计算的影响.最后采用新负荷模型研究宁夏电网存在的静态电压稳定问题.结果表明,辨识得到的负荷模型更接近实际电网的负荷特性,可以较好反映出宁夏电网的暂态电压稳定问题.     

基于广域测量的系统电压崩溃点预测

许多文章对电力系统电压崩溃问题进行了研究 ,其中潮流分析的方法是最常见的 ,大都是以Q -V曲线为基础。近些年 ,越来越多的人认识到电力系统电压稳定问题是一个动态问题 ,而电压崩溃点是可以提前预知的。随着GPS(全球定位系统 )和PMU(向量测量单元 )的进一步应用 ,广域测量技术应用范围越来越广 ,其用在电力系统电压崩溃点的预测也将成为必然。本文以广域测量技术为辅助手段 ,根据功率边缘的概念 ,使用电压崩溃预测器来预测系统中电压崩溃点的位置     

风电场并网系统的电压稳定性分析及改善措施

针对风电场并网带来的电压稳定性问题,以双馈风电机组为研究对象,根据双馈风电机组的运行特性,对风电机组的静态电压稳定和暂态电压稳定进行了理论分析,在Matlab/Simulink中建立了双馈风电场并网系统和静止无功补偿器模型,通过绘制双馈风电机组的P-V曲线,研究随着风电场出力的增加,电网静态电压稳定性的变化情况,并通过仿真验证了静止无功补偿器对于改善风电场并网系统的静态电压稳定性和暂态稳定性的作用.     

用拉格朗日松弛法求解概率备用解析表达的机组组合

由于电力系统运行中存在不确定性,因此在机组组合中有必要考虑机组投运风险水平的限制.但机组投运风险水平与机组强迫停运容量呈离散型的分布关系,因而难以与拉格朗日松弛法的机组组合算法有机结合.就这一问题,在前人研究的基础上,对系统投运风险曲线的两种拟合形式,即高斯函数和指数函数,进行分析和研究,发现前者精度较后者明显提高.在此基础上,将投运风险度约束以解析表达的方式引入机组组合的拉格朗日松弛法中,有机一体的完成了概率备用约束的机组组合问题,实现真正意义上的优化.