基于风险量化的事故备用容量协调分配方法

备用容量在区域电网间如何分配将影响电力系统的可靠性和经济性。基于此研究了备用配置方案的风险量化评价指标,进而提出了一种计及成本效益比的电网事故备用容量风险量化协调分配方法。该方法首先分析了区域成本效益比、功率缺额事故发生概率、备用成本、缺电成本等因素对系统备用分配的影响,并对事故备用配置及备用配置不足所带来的风险分别进行了量化,然后基于量化结果重新分配区域电网的事故备用容量。最后基于IEEE 118节点系统进行了仿真计算,验证了本文所提方法的有效性和合理性。     

考虑频率偏差的多目标备用优化分配策略

充裕的电力系统备用对于稳定系统频率及电压、保证电网的安全运行具有非常重要的意义。兼顾系统运行可靠性和经济性,考虑机组故障、风电出力和负荷波动等不确定因素,建立了以最小化系统备用成本和系统频率偏差为目标的多目标机会约束规划模型,并基于改进快速排序技术的遗传算法对优化模型进行求解,得到了系统旋转备用最优分配方案。通过IEEE测试算例验证了文中优化模型及算法的有效性。本文的研究为电力系统备用优化配置提供了新的思路。     

离网条件下考虑短时间尺度的水光蓄多能互补发电系统备用容量确定方法

当前光伏等新能源的大规模应用在一定程度上缓解了全球能源短缺和环境污染问题,但新能源本身的间歇性和随机性问题使其无法独立完成供电,常常配置水电机组和抽水蓄能机组补偿光伏,形成水光蓄多能互补发电系统。大部分水光蓄多能互补发电系统修建在远离主电网的偏远地区,经常会出现离线运行的状况,由于无法与主电网完成电能交换,导致新能源渗透率较高的多能互补发电系统供电可靠性不如传统电网,合理配置系统备用容量是保证系统供电可靠性的关键。文章提出了在离网条件下考虑短时间尺度的水光蓄多能互补发电系统备用容量确定方法,建立了基于系统发电容量和备用容量耦合关系的两阶段优化模型。由于系统的备用容量受到系统的发电容量制约,因此,首先考虑系统的发电计划,完成系统小时级的发电容量配置,然后在此基础上进行基于机会约束的系统分钟级的备用容量优化,该机会约束使得离线系统实际运行时在某概率下可靠供电,符合实际电网运行时,允许出现短时间的功率不平衡的情况。仿真结果表明,与传统的系统备用配置原则相比较,合理设置机会约束的置信度可在系统运行成本增加幅度不大的情况下,大大提高水光蓄多能互补系统的供电可靠性。     

考虑可中断负荷的风电接入系统旋转备用双层优化方法

风电接入规模的不断扩大加大了电力系统的波动,使得电网需要配置更多的旋转备用(spinning reserve,SR)抑制电力系统波动与电网等效负荷预测偏差,传统以固定比例配置常规机组旋转备用容量的方法经济性差且未考虑系统内其他资源。考虑辅助服务市场进一步开放以及可中断负荷特性,将可中断负荷与常规机组一同参与辅助服务市场,文章提出了一种考虑可中断负荷的旋转备用双层优化方法。该方法以时间为尺度,上层优化日前协议签订的容量成本,下层优化日内实时调用成本,构建优化总期望成本的双层优化目标函数,基于序列化建模思想将系统等效负荷预测偏差离散化得出相应决策期望值,通过商用软件CPLEX求解目标函数获得各时段可中断负荷与常规机组最优备用容量。最后以新疆某地区实际运行数据进行算例分析,验证所提方法的可行性。     

复杂预想场景下电力系统备用优化模型

针对传统备用优化方法难于考虑复杂预想场景的缺点,结合安全约束机组组合,建立考虑复杂预想场景的备用优化模型。该模型计及不同类型预想场景对备用容量和响应速度的要求,以最小化购电成本与备用容量成本之和作为目标函数,以正常状态和预想场景下的机组性能、网络安全等为约束条件,综合求解机组组合、备用容量的分配以及预想场景下备用容量的优化调度。通过引入预想场景分类和预想场景集,不同响应速度的备用需求量和分配由预想场景的类型和要求所决定。该模型是一个复杂混合整数线性规划问题,采用GAMS进行建模,并调用CPLEX求解器求解。IEEE 30节点系统上的算例结果验证了所提出模型的有效性。     

FACTS元件的可靠性成本/效益分析及其优化配置模型研究

柔性交流输电（FACTS）技术是对传统电网的革命性创新,能对电网可靠性产生重大影响。在综合兼顾可靠性和经济性的前提下,提出了基于可靠性成本/效益分析的静止同步补偿器(STATCOM)和晶闸管控制串联电容器（TCSC）的安装地点和安装容量的优化配置模型。该方法计及了FACTS元件的潮流计算和最优负荷削减模型,基于启发式思路实现了优化配置模型的逐次迭代算法：采用灵敏度分析方法对FACTS元件安装位置进行排序,再使用期望容量指标对其容量进行优化,通过逐次迭代求解系统总费用最小时的FACTS元件优化配置方案。采用该方法对RBTS可靠性测试系统进行了评估分析,计算结果验证了方法的可行性和正确性。     

时变可靠性约束下含风电系统旋转备用的随机规划模型

大规模风电并网后,系统运行经济性和可靠性之间的矛盾十分突出,传统确定旋转备用的方法存在较大的局限性。建立的含风系统旋转备用随机规划模型,能够根据系统容量冗余度,灵活分配各时段可靠性权重,实现调度周期内可靠性的协调优化。该模型充分考虑不同机组提供旋转备用的成本差异,允许机组对旋转备用进行报价,以发电成本、直接备用成本和期望停电成本三者之和最小为目标,实现发电侧和用户侧整体经济效益的最大化。应用该模型,可以对含风系统的旋转备用进行成本效益分析,为调度机构设置合理的可靠性水平提供决策依据。采用粒子群算法对模型进行求解,并通过算例分析验证了上述模型和算法的有效性。     

光储系统并网动态容量规划及运行优化研究

针对电网中光储系统的容量规划问题,提出了一种考虑电网常规机组运行特性的光储系统并网动态容量规划模型。采用双层模型方法,上层规划以项目投资期间的光储系统、电网常规机组总成本为目标,通过灰狼算法求解,得到光储系统容量配置方案,作为下层模型的输入;下层优化以光储并网后的日运行成本最低为目标,通过MATLAB调用Cplex的分支定界算法求解,得到光伏、蓄电池、电网常规机组调度方案,作为上层模型的输入。上下层循环迭代,直至满足收敛条件,实现光储系统容量的动态规划。最后通过具体算例验证了模型的合理性。算例仿真结果表明,该方法兼顾了电网常规机组能耗,得到了经济性最优的光储系统容量配置方案以及光储并网运行调度策略,从而降低电网的发电成本,提升环境效益。     

考虑季节差异性的不同时间尺度含风电系统旋转备用优化研究

考虑风电出力和系统负荷的季节差异性较大,同时考虑风电出力预测误差和负荷预测误差随时间尺度的缩短而减小和电力系统旋转备用容量配置离不开机组组合的特点,本文建立考虑季节差异性下的不同时间尺度协调机组组合的含并网风电的电力系统旋转备用容量配置的模型。针对各个季节的风电出力和负荷变化特点,采用不同时间尺度协调机组组合的方法,对各个季节的场景进行分析,得出不同季节条件下的旋转备用优化方案。     

电网备用容量可靠性研究

综述了国内外大型电网在确定运行备用容量时所采用的方法及其特点。指出合理的配置电网备用容量,是电网安全、优质运行的根本保证。从通行的评估电网可靠性方法出发,详细分析了各种评估方法的优缺点,提出采用概率分析法,来评估电网预留备用容量。而通过概率方法得出的一系列可靠性指标,可以指导电网运行者合理的预留和分配电网备用容量。最后,指出了电网备用容量可靠性研究的具体实施方法、步骤,以及今后的发展方向。     

UPFC对电网可靠性的灵敏度分析及优化配置

从改善发输电系统可靠性的角度出发,采用统一潮流控制器(UPFC)的功率注入模型,将UPFC纳入传统最优负荷削减模型中。利用该模型中UPFC不等式约束中控制参数的拉格朗日乘子的物理意义,推导了系统电量不足期望对UPFC容量的灵敏度表达式,提出了根据该灵敏度排序结果确定UPFC最优安装位置的方法;然后以UPFC投资费用与用户停电损失之和最小为目标,确定UPFC最优安装容量。对RBTS和IEEE-RTS79可靠性测试系统的仿真研究验证了所提出的UPFC优化配置方法的有效性。     

基于鲁棒优化的主动配电网分布式电源优化配置方法

为优化配置作为分布式发电的有效管理平台的主动配电网,针对含分布式发电并网的主动配电网优化配置问题,给出一种基于鲁棒优化理论的优化配置模型。首先,以综合配置成本最小为目标函数,计及功率平衡约束、可控微源运行约束、旋转备用约束等必要约束条件,建立主动配电网优化配置模型。针对模型中的不确定性,采用鲁棒优化框架将分布式光伏和风电区间模型中的不确定变量进行消除,再采用线性对偶理论和拉格朗日求导法将其转化为确定性的优化配置模型。仿真算例表明,主动配电网相比于传统配电网具有更高的运行经济性和可靠性。同时,所建立的模型能够计及风光出力不确定性对配置结果的影响,从而适用于主动配电网优化配置方案制定。     

混合储能多目标容量优化配置

针对蓄电池和超级电容混合储能系统的容量配置,提出了混合储能系统多目标容量优化配置模型,该模型以经济成本、供电可靠性、能量过剩和供需平衡为目标,以蓄电池的SOC、超级电容的端电压和最大功率为约束,同时考虑能量控制策略的影响,应用改进粒子群优化算法同时对蓄电池和超级电容的容量和功率进行设计,并通过仿真验证了所提多目标容量配置算法的快速收敛性和可靠性。     

TCSC allocation in power systems considering switching loss using MOABC algorithm

This paper is dedicated to investigate the influence of switching losses on Thyristor Controlled Series Compensator (TCSC) optimum allocation in power systems by using a Multi-Objective optimization technique. This allocation is performed with respect to minimization in system cost and voltage deviation as the objectives. For this purpose, cost of active power losses, investment cost of devices and active power generation cost in the peak load are considered to constitute the cost function as the economical objective. In addition, the paper considers interest rate in cost calculations to avoid impractical allocation results and imprecise solutions. The operational, technical and controlling constraints as well as load constraints are regarded in the allocation procedure. Also, the simulations are utilizing three unequal annual load levels to find optimum location and size of TCSC. The IEEE-14 Bus test system is used to validate the proposed method and show the importance of TCSC switching loss. Here, a novel optimization algorithm, Multi-Objective Artificial Bee Colony, is presented to provide Pareto optimal solutions. Also, an approach based on the goal attainment method combined with Genetic Algorithm is used to compromise between contradictory objectives and approach to the global optimum.     

Optimal load shedding study of naval-ship power system using the Everett optimization technique

This paper reports an application of the Everett optimization technique for value-based load shedding in naval-ship power system with network constraints and application of reliability constraints. A new congestion analysis index—expected contingency margin (ECM), which considers the probability of disturbance, and reliability indices loss of load probability (LOLP) and expected unserved energy (EUE) are presented to filter the critical outage and congestion cases. The optimal load shedding scheme carried out using the Everett optimization technique uses a utility function, which addresses the cost of allocating pay-off while satisfying the network and reliability constraints and generation capacity limits. The algorithm search for the optimal λ to form a fair pricing mechanism, which produces maximum pay-off and minimum load shedding while, satisfying system constraints. The proposed approach is examined on naval-ship power system and detailed results are shown.     

计及异步化同步发电机的电网可靠性评估模型

通过对异步化同步发电机（ASG）和传统同步发电机（SG）励磁系统主要功能模块故障模式的分析,阐述了二者在不同运行方式下的马尔可夫状态转移过程,并据此建立相应的可靠性模型。在基于交流潮流的最优负荷削减模型中计及了ASG的有功与无功功率解耦控制特性以及SG的主要运行极限约束,比较了二者对电网可靠性的不同影响,并探讨了SG运行极限约束对系统可靠性的制约作用。通过对RBTS和IEEE—RTS79可靠性测试系统的评估分析,表明ASG对电网可靠性有明显改善作用。     

电力系统运行可靠性成本价值评估

电力系统运行可靠性评估的最终目标是辅助运行人员进行调度决策,因此,制定合理的决策依据至关重要,但常用的可靠性指标却难以直接作为决策判断的依据。文中提出了运行可靠性成本价值评估的概念和指标,指出“期望社会成本最小”可以作为运行人员选择最优调度方案的决策依据,并为此建立了发输电系统运行可靠性成本价值评估的模型和算法,实现了运行可靠性成本和效益的综合评价。通过对IEEE RTS测试系统的最优旋转备用分配方案选择的计算分析,验证了所述算法的有效性,说明了运行可靠性成本价值评估的实用价值。     

考虑运行风险的主动配电网分布式电源多目标优化配置

考虑配电网运行中的不确定性,文章通过改进蒙特卡洛法生成大量预想事故集,利用潮流计算和拓扑分析得到接入分布式电源后系统运的行风险。提出一种考虑主动配电网运行风险的分布式电源多目标优化配置模型,将主动配电网运行带来的运行风险RL与分布式电源运行成本CDG作为目标函数,采用改进的粒子群算法对多目标优化模型进行求解,获得分布式电源安装位置和安装容量以及运行风险与运行成本之间的权衡关系。仿真算例表明,所提出的考虑主动配电网运行风险的分布式电源多目标优化配置方法,与单一只考虑经济性或者可靠性的优化模型相比更加合理,适用于分布式电源的优化选址和定容,验证了该模型的可行性。     

电力系统运行可靠性最优控制

电力系统的运行面临着许多不确定性。如何保证电力系统高可靠运行的同时最大程度地节省运行成本,始终是调度运行人员关心的问题。为此提出运行可靠性最优控制的概念、模型和算法。目的是寻找系统最优运行点以协调运行可靠性成本和效益,为调度员提供在线的辅助控制策略。模型以最小化期望社会成本作为优化目标,以发电机有功出力、发电母线电压幅值和无功源的无功出力作为控制变量,以初始点的潮流约束作为约束条件,采用改进的粒子群智能优化算法进行求解。算例采用IEEERTS-79测试系统和中国西南某省实际系统比较运行可靠性最优控制、最优潮流和安全约束最优潮流的控制效果,表明该文所提模型和算法的有效性。     

风电集群接入系统规划的混合整数线性模型

作为大规模风电集中并网的首要环节,风电集群接入系统研究方面缺乏有效可靠的规划方法。在风电集群并网输电工程各项费用建模的基础上,以规划的整体经济性最优为目标,综合考虑各风电场年出力特性及工程规划实际情况,结合等效重构、栅格地图、分段线性化等方法,提出了风电集群接入系统规划的混合整数线性规划模型。该模型能够对实际大型风电基地工程中风电集群的划分、并网输电工程的容量配置、汇集升压站的优化选址和风电场公共连接点的选取等方面的决策进行综合协调优化配置,获取整体经济效益最优的方案。为增强模型的实用性,提出了汇集升压站局部选址优化方法,使得在提升模型精度的同时,缩短模型求解的时间。算例结果验证了所提模型和方法的有效性。