考虑无功辅助服务分段报价的多目标无功优化方法

电力市场改革对电力系统无功辅助服务机制和无功优化提出了更高的要求。如何在确保电力系统电压质量和安全可靠运行的前提下,实现无功辅助服务市场化、优化无功资源调控是无功电压自动控制面临的重要课题。基于电力市场环境提出了一种无功辅助服务分段报价规则,构建机组进相、滞相时的购电成本模型。在此基础上,提出了一种考虑无功辅助服务规则的多目标无功优化控制方法。对某省级电网实际运行方式进行了仿真计算和分析、讨论。仿真结果验证了该算法无功调控效果的有效性、经济性与均衡性,满足电力市场环境下实际应用需求。     

电力市场环境下的无功采购

在放松管制后的电力市场环境下,无功支持被视为一种重要的辅助服务.采用市场手段来获取无功服务可以激励无功供应商积极提供系统所需的无功出力,并有利于引导合理的无功投资.文章首先提出了一种分段形式的发电机无功报价模型,其包括容量报价和电量报价两部分.这种模型既可以满足无功供应商全面回收成本的需要,也兼顾了在很多实际运营的电力市场中对各发电机所施加的强制无功出力要求.在此基础上,给出了四种不同目标的无功采购模型,分别为:优化系统网损、优化系统采购成本、优化电能质量以及优化系统安全性.最后,通过算例计算对采用这四种模型下所得到的结果进行了比较和分析.     

多种运行方式下的无功定价方法

提出了多种运行方式下多目标优化的无功定价机理。提出的优化算法协调了系统的经济性和电能质量,其中系统经济性的无功优化采用系统无功成本和系统有功网损最低;基于电能质量的无功优化采用运行方式发生改变时电压偏离当前值最小,通过无功的有效调整获得了优化的电压特性。提出的无功等值电价为无功电量电价和容量电价之和,该定价方法符合无功成本特征,其价格机制具有市场公平性、注重无功投资回报和抑制价格尖峰的特性。通过IEEE 30系统算例验证了该价格模型的有效性和实用性。     

基于GA-PSO混合算法的农网无功优化

针对农村配电网电压质量较低的问题,该文建立了完整的无功优化模型。采用前推回代法进行潮流计算,建立以网损最小、电容器投资成本最小、电压水平最好、电压最稳定为目的的无功优化目标函数,无功优化方法采用GA-PSO（遗传-粒子群）混合算法,该混合算法更有效地寻找到全局最优解,并加快了收敛速度。对典型IEEE33节点配电网系统进行了测试分析,并将优化结果与其他优化算法相比较,结果表明使用该优化算法后,配电网系统电压水平明显提高,线路损耗明显降低,电压水平和电压稳定裕度都有所提高。     

市场环境下计及无功源停运的年度无功购买策略

无功需求容量的适当确定和获取,对维持系统电压稳定、降低网损和缓解电力市场环境下的无功市场势力至关重要.研究了电力市场环境下计及无功源停运的年度无功容量购买策略问题;发展了计及多个无功源可能同时停运时确定无功容量需求的数学模型,以最小化购买无功容量的成本、切负荷成本和发电再调度成本之和的总成本为目标.发展了蒙特卡罗模拟和差异进化算法相结合的方法来求解这一优化问题.最后,用算例对所提出的模型和方法做了说明.     

电力市场下含风电场的无功优化控制策略

在电力市场环境下,给无功功率制定一个合适的价格,有利于调动发电厂商参与系统电压调节的积极性。首先提出一种电力市场环境下的无功定价方法,该方法结合发电机自身的P-Q曲线,同时考虑发电机发出无功功率时的损耗成本和机会成本,为无功功率制定价格。然后,针对永磁直驱风电机组构成的风电场,提出一种以系统内有功网损、负荷节点电压偏差以及无功功率购买费用最小为目标函数的无功优化策略,该策略能够有效地降低系统运行成本,提升系统电压稳定性,同时保证发电厂商和电网双方的经济利益。最后,以IEEE-14号节点系统为例,在GAMS仿真软件中建立相应的仿真模型,利用软件里混合整数非线性规划(MINLP)的求解器对所提优化问题进行求解。仿真结果验证了所提优化模型的合理性和有效性。     

解决电力市场无功优化问题的序优化级联编码遗传算法

发电机和并联补偿设备是系统中主要的无功源,负责满足负荷的无功需求并维持系统电压水平。在电力市场环境下,对无功的优化调度要考虑各类无功电源的成本,并以此作为建立无功市场机制的基础。建立了一个在电力市场环境下考虑无功成本的无功优化模型,该模型将电容的投切标志作为0-1变量,即描述为一个非线性混合整数规划问题,采用级联编码的遗传算法解决该非线性混合整数规划问题。引入了序优化的思想,以指导遗传算法的个体选择和进化代数,并对计算结果的可靠性进行定量评估。在IEEE 30母线系统上的仿真结果验证了该方法的有效性。根据5种情况的计算结果,分析了考虑无功成本时系统的运行状况以及相应的经济效益。     

计及分区动态无功储备的无功电压控制模型与方法

当前电网无功电压自动控制算法未能很好地提高系统电压稳定性。以电压控制分区动态无功储备作为系统电压稳定性的量度,提出一种无功电压控制优化模型。通过计算各分区关键节点的电压-无功曲线得到无功源的有效无功储备,以故障下无功源出力的最大变化量作为各分区最小无功储备,将分区动态无功储备作为目标函数和约束条件加入优化模型中,以达到在保证电压稳定裕度的同时减少系统有功网损和实现电压控制的目的。IEEE 118节点系统的仿真结果和在某实际电网自动电压控制系统中的应用表明,所提出的模型与方法是有效的。     

基于XGBOOST-PSO提高受端电网电压暂态稳定的发电机无功优化方法

考虑发电机稳态输出无功对其支撑暂态电压恢复稳定能力的影响,基于机器学习研究优化发电机稳态输出无功提高电压对故障扰动保持暂态稳定能力的预防控制方法。该方法采用加权多二元表暂态稳定裕度指标量化母线暂态电压对不同预想故障扰动的综合稳定裕度,并基于指标排序确定稳定裕度薄弱母线。同时基于发电机无功调节对预想故障下各薄弱母线电压暂态稳定裕度综合作用灵敏度排序,选择作用灵敏发电机。在利用XGBoost建立根据系统稳态特征向量预测薄弱母线暂态电压稳定的分类模型基础上,以系统对预想故障扰动保持暂态电压稳定为约束、以减小发电机稳态无功调节对网损产生影响为目标,基于潮流计算寻优灵敏发电机稳态输出无功,以提高薄弱母线的暂态电压稳定性。最后采用雅湖直流接入江西电网的PSASP计算模型验证了所提方法的有效性。     

无功定价方法研究综述

无功服务是保证系统安全稳定运行的有效手段,而无功电价又是辅助服务市场定价的基础。既研究了近年来国内外学者在电力市场环境下无功电价研究领域的成果和经验;也详细分析了现有文献的无功成本构成、无功优化算法和无功定价机理。最后,它在综述的基础上引入了一个备用安全价格作为传统无功定价的第三部分。     

Contingency constrained optimal reactive power flow procedures forvoltage control in planning and operation

The paper presents a preventive secure contingency constrained approach to power system voltage profile optimization suitable both for VAr planning and for short term reactive scheduling. The solution of the problems is based upon the implementation of two optimal reactive power flow (ORPF) programs: the first relevant to determining a workable state (security aspect); and the second relevant to attaining the optimal and secure point (global target). The first ORPF is solved by recursively employing a linear programming algorithm, whilst the second is based on the Han-Powell algorithm. In the paper, emphasis is given to the introduction of the contingency constraints in the ORPF models. The N-1 security constraints are explicitly introduced in the programs in order to obtain an operating point preventive-secure with respect to a selected contingency set. The performances of the procedures are shown by presenting the numerical results obtained from their applications to a small test network and to the large ENEL transmission system     

Multi-objective optimal reactive power flow including voltage security and demand profile classification

This paper proposes a method to optimize reactive power flow (ORPF) with regard to multiple objectives while maintaining system voltage security across a time-domain. Compromise programming is employed in the ORPF formulation, which is designed to minimize both losses and payment for the reactive power service in the framework of the UK daily balancing market. In coordination with ORPF, continuation power flow (CPF) is applied to evaluate and maintain the voltage security margin of the system. Prior to the optimisation procedure, the related control parameters can be grouped with the aid of a load classification method in order to simplify the control actions. During the optimisation, through the application of both ORPF and CPF, multi-objective optimisation can be achieved with voltage security at an acceptable level. The Ward and Hale 6-bus system and a 60-bus UK test system are presented to illustrate the application of the proposed modeling framework.     

基于混沌免疫混合算法的多目标无功优化

针对目前评价多目标函数解的不足,提出了将多目标函数各个解映射成多维空间中不同的点,利用这些点与理想点之间的欧氏距离来衡量各个解的优劣;同时针对无功优化、混沌优化算法和免疫算法的特点,提出了在采用免疫算法进行无功优化的记忆抗体群中,运用混沌优化方法和免疫算法的交叉和变异等操作对无功优化的连续变量和离散变量进行交替优化求解,并将它们运用于以降低有功损耗,提高电压稳定裕度及减小电压偏移为目标的无功优化中;通过 IEEE-30和IEEE-118节点算例系统验证了混合算法及最优解评价方法的正确性和可行性。     

电力系统无功电压调控装置控制策略

扼要地介绍了一种功能和控制策略与传统的变电站电压无功调节控制装置完全不同的电力系统无功电压调节控制装置的应用、控制原理、控制方法以及计算软件,并对漫湾－草铺500kV输电系统进行了基于经济压差（△UJ)的优化无功潮流（OPF）计算分析。只要在同一电压层的每个发电厂和变电站都装上一套装置并正常运行,电力系统就能有最优（或接近最优）无功潮流,达到电压好、线损低和电压稳定储备高的目的。     

考虑二重预想事故的在线电压稳定预防控制

提出了一种基于原对偶内点算法的安全约束最优潮流的数学模型,以控制代价最小化为目标,不仅考虑了正常状态下的安全约束,还同时考虑到了预想事故后的安全约束以及电压稳定裕度的约束。在线电压稳定评估系统中,同时考虑单重预想事故及其引发的继发性二重预想事故,分别进行筛选和排序,综合形成预想事故集。根据预想事故集,基于上述模型依次对其中每一预想事故进行预防控制,构建在线电压稳定预防控制模块,当系统处于不安全状态时,能够及时提供合理的预防控制策略,保证系统安全运行。以IEEE 118节点测试系统为算例,验证了所提出模型的正确性。     

含暂态能量裕度约束多故障最优潮流计算

借助暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度，将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中，建立含暂态能量裕度约束多故障最优潮流逐次线性规划模型，采用单纯形法求解，取得了较好的效果。此外，还提出了根据大步长单故障最优潮流近似计算获得的暂态能量裕度进行故障扫描方法，并寻找到同一失稳模式下影响系统稳定的关键故障，验证了满足关键故障稳定性要求的最优潮流解可以同时满足同失稳模式下的其它故障的稳定约束。新英格兰10机39节点系统的最优潮流及暂态稳定计算验证了所提方法的有效性。所有优化结果均用一个在电力系统中广泛使用的暂态稳定仿真程序进行了验证。     

Cost-based reactive power pricing with voltage security consideration in restructured power systems

In the restructuring power industry, voltage security has become a challenging problem since power systems tend to operate closer to security boundaries and as a consequence, the voltage instability, which is caused by insufficient reactive power supply, poses a serious threat to system security and reliability. Establishing an equitable and effective reactive power market with consideration of the voltage security problem is very important to provide a reliable restructured power system. Therefore, this paper proposes a cost-based reactive power pricing, which can integrate the reactive power cost minimization and the voltage security problem into the optimal power flow (OPF) problem, and the sequential quadratic programming (SQP) is employed to solve the optimization problem. The effectiveness of the proposed method is verified using a modified IEEE 14-bus system. A study on the effects of the voltage stability margin (VSM) requirement under normal condition and contingencies on the reactive power cost is also presented.     

考虑电压稳定约束的最优潮流

采用指数负荷模型研究了有载调压变压器对系统最优潮流的影响。在阐述电压稳定性L指标的基础上,将L指标引入传统最优潮流中形成电压稳定约束的最优潮流,运用原-对偶内点法求解该模型。算例结果表明,该模型鲁棒性较好,能更加真实地反映系统实际运行情况。不同静态负荷模型对系统电压稳定性和经济性有一定的影响,系统电压稳定性的提高是以牺牲经济性为代价的,在考虑电压稳定性时,有载调压变压器的加入可以有效降低系统燃料费用,平抑系统有功出力和燃料费用的波动,将波动维持在一个较小的范围内。     

一种多分区互联电网分布式无功优化算法

电网互联进程不断加快和系统规模的不断扩大对互联电网无功优化计算提出了更高的要求。提出了一种基于子网边界节点等值注入功率的多分区互联电网无功优化分布式协调优化算法。基于电网监控分层分区的特点,通过建立保留分区间联络线的简化外网模型,将子网间边界向量相等的耦合约束转化为边界节点注入功率修正方程的等式约束。构造边界节点电压加权修正的外层协调环节,依靠等值注入功率和对应边界节点电压向量的数值更新与传递实现全网无功优化问题的分布式求解。该方法有效地降低了协调层的参与度,进一步提高了子网无功优化的独立性,符合无功优化和控制的本地性要求。对多个IEEE试验系统进行了数值仿真测试与分析,结果表明方法具有良好的有效性和适用性。