基于遗传算法并考虑稳定约束的最优潮流开发(英文)

功角稳定(暂态或振荡)是电力系统运行的一个重要约束。本文描述了一种基于遗传算法(GA)并考虑功角稳定性约束的最优潮流求解方法。在该GA算法中,染色体的控制参量为发电机组的出力。本文应用实例选择英国电力市场中的平衡机制发电机组(BMU)。平衡机制机组的选择和优化由GA算法依据BMU的出价(竞价)高低或其出力变化对系统稳定性影响的程度来确定。本文使用灵敏度因子来代表BMU机组对系统稳定性的影响程度,而这些灵敏度因子则是通过开展系统扰动仿真得出的。为确保发电出力始终与用电负荷相匹配,本文采用一种新的映射方法来保持系统有功平衡。文中使用因停电而导致的罚金成本或费用来处理系统稳定性约束,且这些稳定约束对系统目标函数适切性的贡献也被单独评估,以使算法对最优潮流的搜索集中于切实可行的解。对一个化简的英国电力系统开展的仿真测试表明,本文提出的GA算法能够应付此类高度非线性的最优化问题,并给出了对测试系统的数值仿真结果。     

基于遗传算法并考虑稳定约束的最优潮流开发

功角稳定(暂态或振荡)是电力系统运行的一个重要约束.本文描述了一种基于遗传算法(GA)并考虑功角稳定性约束的最优潮流求解方法.在该GA算法中,染色体的控制参量为发电机组的出力.本文应用实例选择英国电力市场中的平衡机制发电机组(BMU).平衡机制机组的选择和优化由GA算法依据BMU的出价(竞价)高低或其出力变化对系统稳定性影响的程度来确定.本文使用灵敏度因子来代表BMU机组对系统稳定性的影响程度,而这些灵敏度因子则是通过开展系统扰动仿真得出的.为确保发电出力始终与用电负荷相匹配,本文采用一种新的映射方法来保持系统有功平衡.文中使用因停电而导致的罚金成本或费用来处理系统稳定性约束,且这些稳定约束对系统目标函数适切性的贡献也被单独评估,以使算法对最优潮流的搜索集中于切实可行的解.对一个化简的英国电力系统开展的仿真测试表明,本文提出的GA算法能够应付此类高度非线性的最优化问题,并给出了对测试系统的数值仿真结果.     

基于遗传算法并考虑稳定约束的最优潮流开发

功角稳定(暂态或振荡)是电力系统运行的一个重要约束.本文描述了一种基于遗传算法(GA)并考虑功角稳定性约束的最优潮流求解方法.在该GA算法中,染色体的控制参量为发电机组的出力.本文应用实例选择英国电力市场中的平衡机制发电机组(BMU).平衡机制机组的选择和优化由GA算法依据BMU的出价(竞价)高低或其出力变化对系统稳定性影响的程度来确定.本文使用灵敏度因子来代表BMU机组对系统稳定性的影响程度,而这些灵敏度因子则是通过开展系统扰动仿真得出的.为确保发电出力始终与用电负荷相匹配,本文采用一种新的映射方法来保持系统有功平衡.文中使用因停电而导致的罚金成本或费用来处理系统稳定性约束,且这些稳定约束对系统目标函数适切性的贡献也被单独评估,以使算法对最优潮流的搜索集中于切实可行的解.对一个化简的英国电力系统开展的仿真测试表明,本文提出的GA算法能够应付此类高度非线性的最优化问题,并给出了对测试系统的数值仿真结果.     

基于静态安全约束的风电场穿透功率极限计算

风电场穿透功率极限的计算是风电场规划阶段的重要内容.以电压稳定为约束条件,分别从静态稳态分析和动态分析两方面进行考虑,确定了既能满足静态稳态运行要求,又动态不失稳的风电场穿透功率极限.静态安全约束指标是线路潮流不过载、节点电压不越限(波动范围5%).暂态稳定的判据是系统中发电机最大功角差第一摆和第二摆衰减震荡,中枢节点电压恢复稳定,各节点电压偏差在额定值的5%之内.     

大规模风电接入电网的稳定性分析

针对大规模风电接入电网将严重影响系统的稳态运行和动态特性的问题,结合风电特性,以潮流分析、暂态稳定为基础并考虑联络线潮流控制,探讨了大规模风电接入对电网运行的影响.以实际电网为例进行仿真计算,分析了风电接入后稳态运行状况的变化和风电并网对系统暂态动态特性的影响,研究了AGC控制在联络线功率控制中的应用.     

考虑可再生能源不确定性的最优潮流研究

文章针对含有可再生能源的电网提出了最优潮流优化模型,并对风电出力、光伏出力以及水轮机组出力的不确定性进行了建模。提出了考虑可再生能源不确定性的最优潮流模型,以机组成本以及网络中的网损最小为目标函数,考虑相应的约束条件,利用改进斑点鬣狗优化算法对模型进行求解,引入混沌序列控制向量提升算法整体的寻优性能。最后,在IEEE 30节点系统中对所提的模型和算法进行了仿真分析。     

Capacity allocation and optimization strategy of an energy storage system based on an improved quantum genetic algorithm

针对用于电网削峰填谷的储能系统容量配置经济性不足的问题,本文提出一种基于改进型量子遗传算法的储能系统容量经济性评估方法。首先,建立储能系统削峰填谷的数学模型,并在综合考虑充放电、荷电状态及潮流平衡等约束下进行储能系统的容量配置,在此基础上,采用内点法将约束问题转化为非约束问题进行求解,随后,应用改进型量子遗传算法优化储能系统容量配置方案,以缩短运算周期、提高算法计算效率与全局寻优能力,并使储能系统经济性成本最低。最后,通过算例证明了在约束条件下,所提方法使储能系统在满足对日负荷削峰填谷的前提下,实现最优经济成本的容量配置,为储能系统容量配置提供了有效参考。     

基于PSASP的电子电力变压器建模与仿真

鉴于电子电力变压器对提高电力系统稳定性、改善供电灵活性具有潜在优势,在电力系统分析综合程序(PSASP)环境下建立了电子电力变压器稳态模型和暂态稳定模型,研究了基于电子电力变压器的电力系统潮流计算方法,提出了一种含电子电力变压器的电力系统牛顿交替潮流求解算法,利用PSASP的自定义程序功能(UPI)和用户自定义模型功能(UD)实现了电子电力变压器潮流及暂态稳定计算,并对含电子电力变压器的9节点WSCC系统算例进行了潮流及暂态稳定仿真计算。结果表明,建立的模型有效,提出的潮流求解算法收敛性好,电子电力变压器的引入使系统潮流可灵活控制,且提高了暂态稳定性。     

基于Bi-S-SRU的电力系统暂态稳定预防控制

暂态稳定预防控制是电力系统预防严重故障的有效措施之一。首先,利用双向堆叠简单循环单元（BiS-SRU）对电力系统运行时间序列整体感知能力强的特点,建立输入特征与暂态稳定指标之间蕴藏的映射关系,将建立的映射关系替代暂态稳定约束最优潮流（TSCOPF）模型中的非线性微分代数方程以简化计算;然后,结合自适应粒子群（APSO）优化算法,在保证系统稳定性的前提下,考虑发电调度成本最小化,形成预防控制策略;最后,在IEEE 39节点系统上进行测试,验证了所提方法的可行性。     

考虑风光不确定性的暂态稳定约束最优潮流模型研究

针对风光接入电力系统后的不确定性问题,同时为兼顾运行中的经济性和安全性,提出考虑风光不确定性的暂态稳定约束最优潮流（TSCOPF）模型和求解方法。首先,采用高斯混合模型（GMM）为电力系统中风光出力的预测误差模型,搭建包含旋转备用机会约束的TSCOPF模型;然后,利用序列运算对机会约束进行确定性转换,将TSCOPF模型转换为混合整数线性规划（MILP）,并利用Gurobi求解器进行求解;最后,通过对IEEE 39节点的案例分析,验证了所提模型和方法的有效性。     

考虑新能源集群接入的送端电网电压频率控制优化模型

随着大规模新能源发电资源集群接入电网,送端电网受到新能源出力波动、输电线路故障、发电机组投切等大扰动所造成的电网电压、频率波动问题愈加严重。为此,文章提出一种考虑新能源集群接入的交直流送端电网电压、频率控制优化模型。首先,深入研究西北地区送端电网发生故障后的电压、频率变化特性,分别从送端电网频率响应、暂态电压稳定裕度、暂态电压恢复速率指标3个方面对含大规模新能源发电集群接入的送端电网运行特性进行研究;然后,以交直流送端电网的总调节控制成本最优为目标,并考虑送端电网潮流、暂态电压和频率等约束条件,建立交直流送端电网电压、频率控制优化模型,并采用改进差分进化算法进行求解;最后,选取西北某地区电网数据,搭建仿真模型验证该方法的有效性。     

罚函数改进粒子群算法的风光储系统优化配置

考虑风光储系统中风光资源、储能和负载之间复杂的匹配关系,建立以年度平均发电成本(AAGC)为优化目标,以全年负载缺电率(LPSP)为约束条件的优化模型。采用改进的粒子群算法(IPSO),并加入罚函数将非线性约束条件转化为一系列无约束问题。在考虑各组件数量作为决策变量的基础上,增加风力机塔架高度以及光伏板倾角用以提高优化过程的全面性。通过对算例的计算,对比分析各组件最优配置结果和多目标遗传算法结果,证明算法的有效性和优越性。     

考虑暂态电压稳定约束的最优潮流计算

根据电压稳定研究的成果,提出了一种适合工程应用要求的暂态电压稳定判据形式.同时,提出了基于最优控制原理的求解暂态电压约束梯度的方法,该算法能有效提高计算速度,并将其作为暂态电压稳定约束加入OTS模型.由于该算法大幅降低了暂态稳定约束的维数,不但减少了计算量,并且能够处理多个预想事故.采用IEEE3机9节点系统对该算法方法进行了仿真分析,结果表明,提出的电压稳定判据有效可行,并且经OTS求解后的系统能够维持暂态电压稳定,从而验证了该算法的有效性和正确性.     

智能化电网中的柔性评价方法与应用

针对新一代智能化电网对电力系统规划、运行和管理过程中经济性、安全性与灵活性等多指标综合趋优的要求,在电网的分析计算过程中,系统地提出并定义智能电网环境下电力系统多尺度柔性评价方法,并根据柔性参数的不同类型,将电力系统柔性划分为属性柔性、约束柔性、负荷柔性和结构柔性。在此基础上,针对系统运行安全约束柔性问题,进一步定义电力系统稳态约束柔性评价指标,为电网调度人员评价电网运行状态安全裕度大小提供直观依据。最后,以IEEE 30节点测试系统为算例,通过评价稳态情况下节点电压约束柔性大小并将评价结果应用于最优潮流的分析计算,说明所提方法的合理性与有效性。     

基于差分进化算法的水电站短期经济运行研究

以水电站运行成本最小为目标,提出了一种用差分进化算法（differential evolution, DE）实现大型水电站最优运行的方法。差分进化算法是一种基于群体的多目标进化算法,通过群体内个体间的合作与竞争产生的群体智能指导优化搜索。将改进的方法应用于水电站经济运行,模型考虑了机组能量特性差异,并能在旋转备用、启停成本、气蚀振动区、机组可用性等约束条件下,制定出电站日内96段最优运行计划。计算表明,该方法避免了动态规划等算法处理多约束、大型优化问题的困难,同时提高了进化算法的精度。     

基于电流注入模型的最优潮流方法

提出了一种采用电流注入模型的最优潮流方法。电流注入模型考虑了电力网络线性、节点注入功率非线性的特点,用节点电压和节点注入电流作为待求解变量,将潮流约束分为线性耦合的网络方程约束、二次解耦的节点方程约束。跟传统方法相比,该模型下约束方程的Jacobian和拉格朗日函数的Hessian矩阵稀疏程度高、结构简单,程序实现方便,计算速度快。IEEE标准系统、Polish system和国内某实际电网数据的算例表明,该方法能够有效加快问题的求解速度。     

基于改进布谷鸟算法的电力系统最优潮流计算

针对电力系统最优潮流问题,提出一种融入量子计算和混沌局部搜索策略的改进布谷鸟算法(QCCS),即对布谷鸟算法的个体进行量子位编码,通过叠加态的量子位实现多样化种群,并在算法每次迭代的优化值附近进行混沌局部搜索进而增加布谷鸟算法的局部搜索能力,同时采用量子门变换使每个个体朝最优个体进化,从而提高算法的寻优能力。最后以IEEE 118节点系统的最优潮流计算问题为例,应用QCCS进行仿真计算。通过与其他方法(PSO、GA、CS)计算结果进行对比分析,验证了QCCS算法求解电力系统最优潮流问题的有效性,从而为电力系统最优潮流(OPF)问题的求解提供了一种新方法。     

考虑分时电价和系统峰谷差动态约束的电动汽车有序充电策略

大规模电动汽车并网充电需要同时考虑聚合效应的经济效益和其对电力系统的影响。以电动汽车用户充电费用最优为目标,在考虑充电时间、并行充电汽车数量等传统约束的基础上,结合分时电价与实际负荷曲线,将充电行为对峰谷差和负荷波动的影响作为约束条件,提出了一种新的电动汽车充电行为有序充电策略。基于该策略,利用蒙特卡洛方法模拟了电动汽车用户行为,对比分析了分时电价环境下电动汽车无序充电和有序充电对电网负荷曲线的影响。仿真结果表明:考虑峰谷差和负荷波动约束,通过电动汽车实时响应分时电价,可避免大量电动汽车集中充电而产生新的负荷高峰,且在显著降低电动汽车充电费用的同时,可以实现平滑负荷波动并减少系统的峰谷差。     

考虑双馈电机极限场景出力下无功调节能力的电压分区

考虑到风电场运行在极限场景时双馈感应机组无功调节能力不足可能会导致分区内无功不平衡,提出了考虑双馈电机极限场景出力下无功调节能力的电压分区模型,即以考虑风电功率概率特征的电气距离期望矩阵为依据,以模块度为优化目标,在约束条件中加入满足双馈电机极限场景出力下分区内无功平衡能力约束,消除风电波动性对分区影响的同时求取最优的分区结果。此外,在采用静态无功储备裕度、电源控制力、区域耦合度指标的同时,新提出极限场景无功储备指标,从考虑风机常规出力和极限场景出力两个角度评价了分区结果。最后采用改进粒子群算法对所建模型求解,克服了分区数及聚类中心人为指定具有主观性的问题,并通过对IEEE33节点系统仿真,验证了方案的有效性。     

基于综合能源系统的最优潮流解耦算法

依据能源枢纽作为多能源系统的联系载体,建立了一个通用的优化建模框架,用于不同能源耦合系统的最优潮流研究。根据建立的优化建模框架,将综合能源系统的最优潮流问题解耦,得到一系列独立的传统最优潮流问题,从而使得问题易于求解。综合能源系统的最优潮流问题是一个大规模的非线性问题,将多主体进化算法应用于求解中,从而保证能够得到的全局最优解,适用于大型的复杂的多能源系统。通过包含有多个能源枢纽的综合能源系统的仿真分析,验证了该模型的有效性。