基于失电风险最小的机组恢复顺序优化方法

大停电发生后,寻找安全、快速而有效的机组恢复顺序是顺利重建网架的基础。文中以网络重构阶段机组投运风险的定义为基础,加入恢复时间对重构过程的影响,进一步提出失电风险的概念。以网架重构过程中的系统失电风险最小为目标,将交叉粒子群优化算法与Floyd算法相结合,通过对重构过程的详细模拟,优化求解综合考虑机组恢复效果及运行可靠性的最优机组恢复顺序。通过重构模拟过程对火电机组启动及升负荷仿真程序的内嵌式调用,使得针对机组停机时间对其启动过程及网架重构进程影响的研究更加贴近实际。针对新英格兰10机39节点系统的仿真结果表明了该方法的有效性。     

大停电后的机组投运风险评估

大停电后火电机组的安全、有序投运对减小停电损失意义重大。针对面向机组启动的网络重构阶段由机组投运次序不同和运行可靠性导致的可能出现的投运过程不确定情况,首先给出大停电后机组投运风险的定义。在此基础上,引入热备用机组的五状态模型计算已投运机组的停运概率。进一步,以待恢复机组的前导时间划分网架重构时步,基于灵敏度分析求取与不同重构时步对应的可行潮流解,从而获得相应的机组投运容量。最终实现了不同时步下机组投运风险的定量化评估。针对新英格兰10机39节点系统的测试结果表明,该方法对不同重构方案下机组投运风险的比较集中体现了重构恢复效果及其实现的可能性,可为调度人员选择恢复方案提供更加全面的决策辅助信息。     

一种机组恢复决策的多时段协调优化方法

为加快大停电后电网的恢复速度,在制定机组恢复方案时,应合理安排机组的启动顺序使尽可能多的火电机组实现热态启动。通过分析恢复过程中机组的串并行恢复机制,并考虑机组热启动时限对恢复顺序的影响,提出一种机组恢复决策的多时段协调优化方法。该方法采用分时段建模、多时段协调优化的全局优化策略,以热启动机组的总容量和恢复过程中机组的总发电量分别作为上、下层目标函数,建立了分时段的双层优化模型;采用基于状态优选的多种群遗传算法进行求解,实现了机组恢复决策的全局优化。通过合理控制各时段保留的方案数,既可保证方案的多样性,有效防止求解陷入局部最优,又可确保各时段的状态数有可控的上限,使计算量控制在可接受的范围内。新英格兰10机39节点系统和河北南网实际系统的算例结果验证了所提多时段协调优化方法的有效性。     

系统重构阶段机组最优恢复次序的模糊多属性决策法

系统重构阶段,合理安排各个火电机组的启动顺序对实现电力系统全停后系统的快速恢复具有重要的作用.文章使用模糊多属性决策理论来处理各种影响机组启动顺序的因素,建立了机组最优恢复次序的模糊多属性决策模型.采用模糊折衷型决策方法,对多个机组的启动顺序进行排序,得到机组的最佳启动顺序序列.算例的计算结果和调度人员的经验相符合,表明采用模糊多属性决策方法对火电机组的启动顺序进行优化是可行的.     

考虑调峰约束的风水火随机机组组合问题

为了协调优化风电、梯级水电、火电的发电调度,并克服下一调度周期的调峰难题,建立了考虑未来调度周期调峰约束的随机机组组合模型。针对风电的随机性,采用缩减后的场景进行模拟,并充分利用梯级水电和火电的调节能力,建立了各个场景下的风水火耦合的运行约束。针对下一调度周期的调峰问题,通过增加机组起停相关约束,使得系统能够满足未来调度周期高峰和低谷的调峰要求。随机机组组合数学模型是一个复杂的非线性优化模型,将其转换为线性混合整数规划模型后,利用CPLEX进行求解。算例仿真结果表明,优化得到的机组组合方案能够有效提升风水火发电系统短期优化调度的前瞻性并可兼顾各个场景下机组出力的可行性。     

考虑线路投入顺序的网架重构机组恢复多目标优化

合理的机组恢复顺序和可靠的恢复路径对系统的快速恢复具有重要影响。分析了网架重构的机组恢复过程,建立了新的网架重构机组恢复多目标优化模型。优化目标为待恢复机组提供的发电量尽可能大,并兼顾线路恢复操作的可靠性和对后续恢复的影响。通过设置优化问题的求解域,松弛优化目标的主次关系,并引入差分进化—分布估计算法(DE-EDA)提高求解效率。所述方法能同时给出Pareto最优的机组恢复顺序、目标网架重构方案及线路投入顺序。算例仿真结果表明,设置求解域可减少计算量,提高求解速度;使用DE-EDA获得的最优解具有更好的收敛性和分布性。     

基于“三公”调度的年度滚动发电计划与机组组合优化模型

“三公”调度是我国目前普遍采用的调度模式。负荷预测及水电计划是火电发电计划编制的基础,一般具有时间越近、精度越高的特点,实际应用中一般通过滚动预测及修正以提高发电计划的可用性。基于“三公”调度提出了年度滚动发电计划与机组组合优化模型,在优先保障“三公”调度目标的同时,优化机组的启停计划,提高火电机组的平均负荷率,并减少机组启停次数,以提高电网运行的经济性。所提模型为混合整数线性规划问题,能够采用CPLEX等商业软件求解。广西电网的仿真分析验证了所提模型的正确性及有效性。     

考虑风电出力不确定性的综合能源系统鲁棒优化

受风速的波动性和间歇性的影响,风力发电具有明显的不确定性特点,增加了电力系统调度运行难度。针对风电出力的不确定性,以系统总运行成本及弃风成本最优为总目标,考虑系统能量平衡、火电机组出力、燃气轮机出力、P2G设备出力等约束条件,采用鲁棒优化方法构建含P2G设备、冷热电联产机组及储能装置的综合能源系统鲁棒优化模型,采用24时段的算例通过Matlab软件中心YALMIP工具箱,通过CPLEX求解器进行求解,分析不同鲁棒参数及风电消纳率条件下,系统运行成本的差异。最后,仿真验证了所建模型的正确性和有效性。     

面向风电消纳与电熔镁高载能负荷调控的源荷协调优化策略

风电出力具有随机和波动性特点,其并网容量的增加导致火电机组调节压力不断加大,弃风问题日趋严重,电力系统调控难度攀升。为解决系统弃风问题,该文在火电机组参与调度的基础上,提出利用电熔镁高载能负荷的可调节特性,将其作为新的调节资源,与火电机组协同配合,消纳受阻风电。首先,分析电熔镁高载能负荷运行特性,建立电熔镁高载能负荷参与调度模型;其次,提出以风电消纳量最大和系统运行成本最小为目标的源荷协调双层优化模型;最后,采用优化软件CPLEX进行求解,仿真结果表明：电熔镁高载能负荷参与电网优化调度可有效减少弃风、降低系统运行成本。     

水火电机组统一优化排序方法在黑启动中的应用研究

电网黑启动过程中,发电机组起动次序的安排直接关系到整个系统的恢复进程。目前已有的研究成果主要是针对不具有自起动能力的火电机组进行优化排序,忽略了部分电网中黑启动电源承担为水电机组提供起动功率的任务。为实现将火电机组和水电机组的不同起动特性纳入同一个结构模型中排序,提出基于层次分析法的水火电机组统一排序层次结构决策模型。采取新的合理措施对无法完全量化的指标进行处理,通过熵权模糊法实现机组优化排序,可作为调度员在黑启动中安排机组起动次序的决策参考。相关算例的比较验证了该方法的有效性。     

考虑机组优化选取的含风电电网滚动优化调度方法

提出一种包含调整机组优化选取策略的滚动优化调度方法。根据负荷及风电超短期预测信息,首先考虑等效负荷(负荷+风电)预测偏差和机组调节容量匹配、机组爬坡量和等效负荷波动量匹配,以及减少外送断面越限原则进行调节机组优化选取。在此基础上,以机组调整成本及弃风量最小为目标,建立优化模型并采用改进粒子群优化算法求解。实际算例表明,考虑机组优化选取的滚动优化调度实现了超短期时间尺度上对负荷及风电预测偏差的自动跟踪调节,提高了发电计划的准确性,同时有效降低了综合发电成本和外送断面功率越限的风险,提高了电网运行的经济性和安全性。     

考虑线路操作时限和恢复概率的机组启动路径优化

研究了考虑线路投运时限、投运失败和机组投运时限的发电机启动路径优化问题。首先考虑线路远程操作和投运成功概率,建立了线路投运时限模型,求取了线路投运的时间期望作为线路的权值。然后研究了机组的启动时限、出力特点和进相运行能力,提出了机组在黑启动过程中的限制因素。接着以迪克拉斯算法计算最短路径,定义了机组综合优先级指标。算法实时考虑线路投运状况以贪心思想为指导提出了以迅速投运发电机组为目标的机组投运优化算法求取最优启动路径。最后应用IEEE39节点算例对所提出方法进行了分析验证。所得的研究成果对电力系统黑启动预案的制定和在线决策系统的开发具备参考价值和积极意义。     

基于目标规划的网架重构路径优化方法

大停电后的网架重构需要在保证系统运行安全的约束下尽快恢复机组出力,合理的路径恢复顺序对提高重构效果意义重大.文中提出了一种基于目标规划的网架重构路径优化方法.该方法以重构时间和机组出力恢复程度作为评价重构效果的主要因素,在为二者确定合理目标值的基础上,建立了体现各目标相对重要性及综合目标偏差最小的目标规划模型.针对IEEE30节点系统的应用结果说明,该方法能够利用不同优化目标间的不相容性,所获得的路径恢复顺序以目标值为基础,最大限度地体现了恢复决策的侧重点,对于指导恢复操作更具现实意义.     

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。     

计及电动汽车充电站作为黑启动电源的网架重构优化策略

基于电池租赁的换电池模式与大规模集中型充电站配合具有商业竞争潜力,有望得到推广。在此背景下,提出了一种计及电动汽车充电站的网架重构优化策略。首先,对充电站可用电池容量建模,得到针对给定系统停电时刻充电站可提供的启动容量。建立了基于双层优化的网架重构模型,在上层模型中,以最大化系统可用发电容量为目标确定发电机组恢复时刻;在下层模型中,以线路充电电容之和最小为目标确定恢复路径。之后,采用机会约束规划处理相关的不确定性因素,并与双层优化模型相结合构建基于机会约束规划的双层网架重构优化模型,进而采用改进的粒子群算法求解该优化问题。最后,以修改的新英格兰10机39节点系统为例说明了所发展的模型与方法的基本特征。     

风-火-水-储-气联合优化调度策略

针对电力系统因调节能力不足而造成弃风等问题,构建多源并存的电力系统内风-火-水-储-气联合优化调度模型,并给出模型的求解方法。该模型将常规机组中的灵活电源包括燃气、水电与储能系统进行联合建模,考虑联合运行后不同机组间的相互影响,对联合运行时系统消纳清洁能源的能力提升的内在机理进行分析。为求解提出的联合调度模型,对模型线性化之后采用CPLEX调用内点法进行计算。最后用改进的7机39节点系统进行仿真,结果验证了所提模型对于提高系统调节能力、促进风电消纳、优化系统工况的作用。联合调度策略结合实际电力系统中多源并存的现状为应对风电接入问题提供了一种实际可行的调度方案。     

含抽水蓄能电网安全约束机组组合问题的混合整数线性规划算法

抽水蓄能机组的投运对电网发电调度计划的制定具有很大影响,建立了含抽水蓄能机组电网的安全约束机组组合模型。以考虑了抽水蓄能机组启停费用的所有机组总运行费用为目标函数,根据抽水蓄能机组的不同运行工况给出旋转备用容量的解析表达式,同时在系统功率平衡约束中考虑了网络损耗的影响,并考虑了抽水蓄能机组的运行调度约束及网络安全约束。为了保证模型求解的可靠性和提高模型求解的计算效率,将目标函数进行分段线性化,并根据抽水蓄能机组的运行特点将其旋转备用容量约束等价转化为线性表达式。同时采用一种动态分段线性化方法近似逼近网络损耗,从而将机组组合模型转化为混合整数线性规划模型,并采用成熟的数学优化求解器CPLEX进行求解。对某实际23机306节点电网算例的计算结果表明,所提出的混合整数线性规划调度模型的网损逼近效果合理正确,算法求解速度快,具有较好的工程实用价值。     

考虑系统安全因素的负荷恢复方案优化

在电力系统网架重构初期,电网结构相对薄弱,恢复部分负荷可以在一定程度上维持系统功率平衡,确保系统安全运行。文中结合系统安全运行特征和负荷投入特点,建立相关负荷恢复模型,提出了一种考虑系统安全因素的负荷恢复方法;以网架各节点电压偏移程度、机组进相运行程度和潮流熵为目标函数,根据实际变电站负荷投入进行潮流调整,确定各节点负荷投入量,以满足系统功率平衡的要求;采用改进粒子群算法对恢复方案进行多目标优化,获得其Pareto最优解集,并采用基于模糊反熵权的M-TOPSIS方法进行最优方案排序,以制订科学合理的负荷投入方案。最后,以新英格兰10机39节点系统和河北南网局部系统为算例验证了所述方法的有效性。     

考虑机组启动时限的大停电后初期恢复路径优化

电力系统发生大停电事故后,需要选择合理的恢复路径,尽快对电网中无自启动能力的机组及一些重要负荷节点进行恢复,进而实现整个系统的全面恢复。该文将系统恢复的目标网架重构和节点恢复顺序的确定统一考虑,结合经典的最短路径法与交叉粒子群算法来选择最优的恢复路径,以确定到达系统目标网架的恢复顺序。在该文算法中,考虑了机组在恢复过程中的启动时间限制,可保证尽可能多的电源点得到及时恢复,并对得到的目标系统进行潮流计算校验,对发生潮流越限的系统进行适当调整。以IEEE30节点系统和河北南网系统作为算例验证该文算法的有效性。