计及动态管存的电—气互联系统优化调度与高比例风电消纳

面向高比例风电接入下电—气互联系统(IEGS)的日前优化调度问题,首先提出了风电并网功率比例因子,将其作为控制变量引入风电的随机性模型中,使风电建模可反映风电不确定程度与并网功率的相关性。其次,基于天然气传输的动态管存模型及流量平衡方程,推导了动态管存特性在应对天然气负荷波动时所呈现的缓冲特性机理。进一步地,以IEGS外购能源费用最小为目标,计及动态管存特性,同时引入极限场景的优化方法,建立了含高比例风电的IEGS日前经济调度模型,并对模型进行线性化求解。最后,构建仿真系统,验证了动态管存特性对风电不确定性功率的缓解作用,可有效提升系统运行的灵活性。同时,得出电转气(P2G)设备的应用有利于提升风电消纳能力的结论,但该能力受到风电不确定程度的制约。     

A method for determining probability based allowable currentratings for BPA's transmission lines

Allowable current ratings for Bonneville Power Administration's (BPA) transmission lines are presently based on conservative deterministic criteria. This conservative criteria has served BPA well for many years with minimal cost penalty as most lines have historically been stability limited. Beginning in the mid-70s, a number of BPA's lines have shifted from stability limited to thermally limited, suggesting the conservative assumptions in the present allowable current rating model may be associated with significant cost penalties. A new method, based on probabilistic techniques, is described which diminishes the conservative assumptions in the present deterministic method promising substantial cost savings. General probabilistic equations are developed and the overall technique's philosophy discussed. The probabilistic method revolves around statistical ambient weather models which are reported. Research work has been performed to characterize weather regions in BPA's service area assembling limited statistical weather models for each region. Planned future work is outlined including the development and deployment of a data acquisition system capable of collecting ambient weather data in support of probabilistic line ratings     

一种适用于我国电力市场的输电定价方法

为使英国的输电定价模式更好地应用于我国电力市场,对其进行深入研究。英国的电网使用费中不考虑机组报价,这主要适用于双边交易模式,而我国以集中交易模式为主。英国的电网使用费中假设线路传输容量为无穷大,这适用于成熟期的电网,而我国电网扩建任务较重,经常有阻塞发生。因此,在电网使用费的计算中引入了机组的报价和线路的传输容量,而且体现出阻塞线路和非阻塞线路的差别。理论分析及最后的应用算例表明：改进后的方法保留了原来方法的主要优点,而且适用于我国当前集中交易为主的市场模式。     

基于阻塞分析的输电线路动态增容

为了确保输电线路动态增容后电网的安全稳定运行,基于超短期预测数据确定输电能力的受限原因,通过计及动态安全的阻塞管理分析识别阻塞关联输电线路。针对增容的线路和增容时段,根据气象预测数据计算未来一段时间内的允许载流量。对阻塞时间在一定范围内的待增容线路,考虑导线温升暂态过程,进行事故后导线允许载流量分析。并在此基础上确定满足安全稳定约束的增容容量。基于上述方案开发了一种基于阻塞分析的输电线路动态增容系统。     

Quantification of gains and risks of static thermal rating based on typical meteorological year

The growing demand for electricity and the restructuring of power markets is forcing the power industry to change the way that power systems are planned and operated. Traditionally, transmission lines have been operated based on fixed deterministic thermal ratings, causing underutilization of their potential capacity. Efforts to overcome this limitation led to the development of alternative rating strategies based on probabilistic and dynamic methods.In this paper, a probabilistic static thermal rating method based on typical weather conditions along a transmission line is described and analyzed. The results of load and energy throughput analyses show that the use of this rating approach can significantly increase line throughput compared to traditional deterministic rating methods. However, this approach can also substantially increase the risk of thermal overload.To identify the problems associated with the use of a probabilistic static thermal rating method, we performed a sensitivity study. Statistical analysis of weather parameters shows that line ratings calculated from typical weather data are inflated. Additional results confirm that values of risk tolerance and wind direction incorporated into the rating method significantly affect the resulting rating values. We suggest values for these parameters that minimize the risk of line overloading.     

考虑线路阻塞情况下的ACOPF节点电价研究

随着电力市场运营方式改革的深入发展,各市场参与者都为获得最大经济效益而按自己经济目标运行,以及输电线路运行的随机性,容易导致线路阻塞情况的发生。本文针对线路的阻塞情况,用交流最优潮流分析了线路阻塞情况下系统各节点电价以及支路潮流等变化,完成了在Matlab环境下对IEEE14节点系统发生线路阻塞情况下的仿真和数据分析,取得了较好的效果。     

Research on capacity addition using market model with transmission congestion under competitive environment

In this research, the fundamental premises for deregulation of the electric power industry are reevaluated. The authors develop a simple model to represent the wholesale electricity market with a highly congested network. The model is developed by simplifying the power system and market in the New York ISO based on available data for the New York ISO in 2004 along with some estimation. Based on the developed model and construction cost data from the past, the economic impact of transmission line addition on market participants and the impact of deregulation on power plant additions in a market with transmission congestion are studied. Simulation results show that market signals may fail to facilitate proper capacity additions and results in the undesirable overconstruction and insufficient construction cycle of capacity addition. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 178(3): 11–20, 2012; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21013     

利用经济压差确定动态无功补偿容量的方法

针对现阶段中国电网设计无功补偿容量的缺陷,提出一种基于经济压差确定动态无功补偿容量的算法。分析中国电网无功补偿现状,基于无功补偿应遵循的基本原则,引入经济压差的概念,通过电网各种运行方式下线路的剩余无功,变压器无功损耗和负荷,推出合理的计算动态无功补偿容量区间的公式,以减少电网输送无功时产生的有功损耗和电压降落。该方法可以有效地改变中国电网线损率高的现状,提高电网无功补偿的投资效益,有利于提高电网电压质量和运行的经济效益。仿真实例证明了本文提出方法的有效性和实用性。     

政平换流站的无功功率控制

龙泉-政平±500kV直流输电系统自2003年6月正式投运,起着联系华中和华东两大区域电网的重要作用,研究其无功功率控制软件RPC的功能、结构和控制方法对其安全可靠运行和其他直流输电工程建设有着重要意义。为此介绍了政平换流站绝对最少滤波器等控制功能的控制模式。并简要说明了该站无功功率控制系统运行情况,指出需注意的问题以供同行业参考。     

参与气电市场的虚拟电厂内部优化随机模型

虚拟电厂总体降低了不确定因素的影响,但若不考虑其内部的随机性,则会使虚拟电厂在参与电力、天然气市场过程中,因其调度方案的保守性,难以获得最高的经济效益。为了充分挖掘虚拟电厂的经济效益,提出了一种气电市场下计及电价和风光不确定性的电-热-气虚拟电厂随机优化调度模型。模型目标函数为虚拟电厂总效益,即售电售热售气收益与电转气成本、碳捕集成本、碳排放权成本和燃料成本之差。引入超分位数方法将含多随机变量的虚拟电厂总效益最优模型转化为其超分位数随机优化模型,为了便于计算进而处理为其离散化计算模型,并利用空间粒子群算法进行求解。算例分析表明：虚拟电厂通过优化售电和售气方案来获得最优效益,在参与气电市场过程中考虑多种随机变量,使得虚拟电厂规避风险后有更多的机会获得更高的经济效益。     

一种点对点阻塞电价计算方法

针对当前集中交易为主同时存在大用户直供试点的市场模式,提出了一种点对点阻塞电价计算方法。给出了该算法的基本思想及详细描述,根据集中交易中无约束经济调度和考虑单个阻塞线路传输容量经济调度购电成本的差值计算阻塞线路传输单位能量的阻塞费用,进而基于功率传输分配系数矩阵计算点对点阻塞电价,根据需要可以在协议双方之间分摊。该算法中,加重阻塞的协议要支付阻塞费用,而减轻阻塞的协议应得到阻塞补偿,且阻塞费用(阻塞补偿)的大小取决于协议对阻塞线路潮流影响的程度。对PJM电力市场中的5节点算例进行了试算,并与金融输电权进行了对比,结果表明:点对点阻塞电价计算方法能够提供有效管理阻塞的经济信号,且简便易操作。     

基于集成短引线保护功能的输电线路保护装置设计

变电站在建设中经常会遇到部分线路建设滞后无法与厂站同时投运的情况,对于3/2接线方式的变电站会造成相关间隔断路器无法成串运行,导致电网运行安全性降低。通过介绍在现场采取的三种解决方案及存在问题,提出开发一种集成短引线的线路保护装置及适用于 3/2接线方式的短引线和输电线路运行状态识别方法,通过专业仿真和动模实验验证了该方法的正确性及可靠性。     

采用工频通信技术的低压用户相线识别装置

采用“拉闸验电”的方法确定用户的变压器台区和相线属性存在很多弊端。在不中断对用户供电的情况下．直接对电网任意点进行丁线检测．经采集数据和自动分析．作出被检测点相线属性的识别,可为配电网管理提供必要的基础数据．对电力工频通信的信息通道与相线识别装置的技术实现进行了重点讨论．该装置能方便快捷地识别出用户或用电设备在电网中的电气属性．具有较高的经济效益和社会效益。     

基于阻塞支路潮流变化量的阻塞成本分摊

该文对双边交易模式下阻塞成本分摊问题进行了研究，提出了一种新的阻塞成本分摊方法，可以实现线路阻塞成本在市场成员间的分配。按该方法，双边交易应分摊的阻塞成本与阻塞消除前后该交易在阻塞线路中的潮流变化量成正比。研究表明，采用该方法分摊阻塞成本，既能体现双边交易对发生阻塞的输电设备的影响程度，又能提供有利于缓解阻塞的信号。5节点系统算例验证了该文观点。     

参与气电市场的虚拟电厂内部优化随机模型

虚拟电厂总体降低了不确定因素的影响,但若不考虑其内部的随机性,则会使虚拟电厂在参与电力、天然气市场过程中,因其调度方案的保守性,难以获得最高的经济效益。为了充分挖掘虚拟电厂的经济效益,提出了一种气电市场下计及电价和风光不确定性的电-热-气虚拟电厂随机优化调度模型。模型目标函数为虚拟电厂总效益,即售电售热售气收益与电转气成本、碳捕集成本、碳排放权成本和燃料成本之差。引入超分位数方法将含多随机变量的虚拟电厂总效益最优模型转化为其超分位数随机优化模型,为了便于计算进而处理为其离散化计算模型,并利用空间粒子群算法进行求解。算例分析表明：虚拟电厂通过优化售电和售气方案来获得最优效益,在参与气电市场过程中考虑多种随机变量,使得虚拟电厂规避风险后有更多的机会获得更高的经济效益。     

用于发电中心大规模电力输送的气体绝缘输电线路

在大型(巨型)城市中,用电负荷持续增长,有些城市中心的用电负荷甚至超过了每年10%的增长率,但城市内的可用空间却在持续减少。这种巨型城市的供电可靠性依赖于连接到负荷中心的大功率传输的可能性。根据巨型城市的规模,地下输电的传输距离已达到10km或20km,甚至更长,将会是未来常用的供电方式。气体绝缘输电线路(GIL)提供了满足大功率及地下安装需求的解决方案。这种方式在世界范围内的应用已有30多年的历史。尤其是GIL提供了针对"最后一英里"的解决方案,即发电厂高压开关装置与架空出线之间的连接。这种连接虽然比较短,但经常具有其他传输技术不能满足的特定要求,最严格的要求通常是传输电流达到4000A,而采用架空线路几乎是不可能实现的。GIL还广泛用于跨国界输电和可再生能源电力的向外输送,是一种经过实践验证的、经济、可靠的解决方案。     

含多类型电源的电力系统光热发电效益评估方法

光热发电(CSP)在电力系统中发挥的效益与CSP的运行方式、储热时长等密切相关,合理评估CSP效益对CSP的发展具有重要影响。文中提出一种全面评估CSP容量效益、电量效益的等值年费用法,并计及了机组启停、储能电源跨日调节。对含有CSP的系统进行8760 h生产仿真模拟,比较CSP投运前后系统火电装机需求和煤耗的变化,评估CSP的容量效益和电量效益,进而评估CSP的国民经济性。对西北地区实际电网进行仿真,仿真结果验证了所提方法的有效性。研究结果表明:CSP的国民经济效益与CSP的投资、调峰方式、储热时长和新能源发电规模相关。相较于以光热发电量最大为目标的CSP不参与调峰运行,CSP参与调峰运行时其国民经济性更优。     

甚高频段特高压输电线路无源干扰求解

特高压输电线路工程的建设对于实现远距离电力系统互联十分关键,随着特高压输电线路工程的建设,其对线路临近的甚高频信号（30~300 MHz）的无源干扰问题亟待解决。针对矩量法计算量的局限性以及现有特高压输电线路甚高频无源干扰问题尚没有确定的求解方法的问题,建立了特高压输电线路无源干扰的面模型,提出了采用迭代物理光学法（iterative physical optics,IPO）对甚高频特高压无源干扰问题进行求解的思路。以甚高频频段（30~300 MHz）为例,根据IPO理论,对特高压输电线路模型中存在的不连续情况进行了修正,对该频段下的无源干扰问题进行了求解。研究表明,采用IPO方法可以实现对甚高频特高压输电线路无源干扰问题的求解,也为该问题的确定求解方法提供了可行的思路。     

基于分层节点识别策略的中低压配电网同期线损优化系统的研究

作为电力工业的综合性经济指标之一,线损率可直接反映电网结构及其运行方式的合理性,同时也严重影响着电力企业的经济效益。随着智能电网的快速发展,对配电网的同期线损有了更高的要求。设计了10 kV中低压配电网同期线损优化系统,由数据采集单元、传输单元及分析单元三部分构成。其中,GPRS公网和230 M无线专网作为信息传输的通道;数据分析单元由数据读取、拓扑分析及线损计算构成。针对目前电量采集过程中数据缺失严重、同期线损取数及计算过程中误差较大、可靠性低等问题,在线损计算过程中,引入了分层式节点识别策略,提出了基于支持向量机的负荷节点智能识别方法,可有效、快速求取各种负荷节点的注入电流,从而降低了非同期数据所带来的线损误差。利用实际案例验证了配电网同期线损优化系统在线损计算中的可行性和有效性,该系统可为智能配网的规划设计、生产运行和运营管理等方面提供可靠的依据。     

网络阻塞情况下的发电商市场力行为分析

电力传输网络的物理约束对寡头竞争性电力市场中发电商市场力行为的研究提出了特殊问题。本文运用解析的方法直接求解发电商的纳什均衡最优供给函数。另外,本文提出了产生于网络结构特征和网络线路阻塞状况的两类指数以用来评估发电商的优势位置(location privilege,LP)特性和网络市场力(network market power,NMP)特性。仿真结果表明所提出的方法能够从轻重缓急的角度出发,针对发电商的优势位置和网络市场力程度大小对网络传输线路进行排序, 从而有助于市场监管者甄别市场力行为,发现网络传输薄弱环节。