电力市场环境下互联电网恢复控制的评述

阐述现代互联电网对恢复控制的要求;比较不同的恢复控制策略,包括自下至上(bottomup)、自上至下(top-down)及混合策略;讨论其优化与协调.根据各种恢复策略涉及的技术与经济因素,讨论决策支持系统应具备的功能.提出基于风险的自适应决策优化,分析市场环境对启动电源(包括黑启动)服务和恢复控制的影响,提出经济层面的优化及其与技术层面的协调.强调以量化指标反映启动电源服务的技术性能及停电风险,兼顾启动电源的经济性与可靠性.     

双向互动省地协调电压控制系统中的协调约束生成技术

双向互动省地协调电压控制模式符合智能电网的要求,具有广阔的应用前景.在该控制模式中,省、地两侧需要将各自的运行信息浓缩为协调约束(包括能力约束和期望约束)并提交给协调层供其决策.文中基于在线自适应分区结果,构造生成省调侧协调约束的优化模型;基于拓扑分区结果,构造生成地调侧协调约束的优化模型.省、地两侧通过实时求解上述优...     

面向配电网弹性提升的多时间尺度恢复策略协调优化框架

针对小概率、高损失极端灾害事件对配电网安全稳定运行的影响,提出了一种面向配电网弹性提升的多时间尺度恢复策略协调优化框架.首先,针对检修人员调度问题,建立考虑极端灾害下时间不确定性的故障修复模型.其次,在配电网三相不平衡运行条件下,构建结合分布式电源和联络开关进行网络重构的负荷恢复模型.然后,以故障元件修复状态作为耦合变量,基于上述2种不同时间尺度的模型构建协调优化框架,并建立两阶段鲁棒优化模型采用列约束生成方法进行迭代求解.最后,考虑检修人员时间不确定性、多种恢复策略关联性以及求解时间步长等因素构建不同场景,通过算例验证了所提模型及求解方法的有效性.     

河北省南部电网在线电压无功优化协调控制系统的建设与应用

1 成果介绍 河北省南部电网（简称“河北南网”）在线电压无功优化协调控制系统是以网、省、地三级协调优化控制的设计思路为指导,以满足实用化运行为核心,采用在线自适应动态“软分区”技术、基于协调的二级电压控制策略等新技术手段,建成的新一代在线电压无功优化协调控制系统。     

考虑可中断负荷的配电网分区动态故障恢复

为提高配电网故障恢复的计算效率和恢复质量并充分发挥可中断负荷的优势,提出了一种考虑可中断负荷参与的配电网分区协调动态恢复策略.首先建立了以恢复价值最大为目标的分区动态恢复优化模型,各分区分别采用动态规划算法求取各区域的解集;然后采用多代理方法解决分区恢复过程中全局最优解的检测和协调冲突问题;最后利用可中断负荷对最优解进行开关操作数量约束的协调,并给出负荷中断的评价指标和具体协调方案.算例仿真结果验证了该策略的合理性和有效性.     

基于NSGA-Ⅱ的多目标输电网架最优重构

提出一种同时优化机组启动、系统分区与网架恢复时间的多目标输电网架重构模型,引入了带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),以避免求解时的目标偏好性.设计了基于优先级的基因编码,以快速非支配排序、个体拥挤距离构成虚拟适应度协调各目标函数的关系,实现了带分区优化与计及热启动时间约束的网架重构算法,采用精英个体校验策略校验和完善了Pareto最优方案.IEEE 30节点算例比较结果表明,该算法在目标空间上分布均匀,收敛性好,计算复杂度显著降低.山东电网实例仿真结果进一步验证了算法的有效性.     

基于智能软开关的柔性互联交直流配电系统分布式优化

围绕柔性互联交直流配电系统的优化调度问题展开研究.通过在配电网分区边界引入智能软开关(SOP)与直流充电装置相结合的柔性互联装置,建立了计及多种分布式资源的改进柔性互联配电系统多区域、多目标分布式优化模型.通过边界及SOP解耦模型的建立,将系统优化划分为微网子区域优化、配电网子区域优化、微网与配电网分区边界处以及柔性互联装置处优化等若干子问题.考虑对各区域隐私的保护,提出了各区域内、分区边界及SOP参与分布式优化的调度方案,设计了交替方向乘子法自适应步长调整机制,提高了计算效率.最后,通过仿真验证了算法的有效性、扩展性以及柔性互联模型的经济性.     

碳市场风险的分析与控制：(二)沙盘推演

作为前一论文的续篇,在大能源系统动态仿真平台(DSMES)上,按欧盟碳排放交易体系(EU ETS)及具体数据建立了模拟微观交易行为的碳市场模型,仿真模拟了欧洲碳市场第2阶段(2008—2012年)全球金融危机及欧洲债务危机对价格的动态影响。在不同扰动场景下,以配额调节为主要控制措施,推演了预防控制、紧急控制及其协调控制有效降低风险的效果,验证了系列论文首篇提出的碳市场风险防控框架及沙盘推演的理念对监管机构协调优化决策的支撑。     

基于功率预测滚动时域全局优化微电网能效控制

本文针对微网能量协调的最优经济要求,在传统之上,使用了模型预测控制框架下的滚动时域优化(receding horizon contrcl,RHC)方法,并采用支持向量机(SVM)来预测风机功率和负荷状态。结合微电网模型特点,提出一种具有柔性框架结构的改进型复杂过程全局优化进化算法(IEACOP)。该算法在通用框架内嵌入具有搜索机制的各类子方法,在充分考虑风力发电机和蓄电池的外特性数学模型以及约束条件的前提下,采用无限折射映射混沌模型改进多样性初始种群的生成策略。并应用局部搜索法对"超越策略"产生的超矩形区域进行深度搜索,提高局部最优解的求解效率。仿真结果表明,该方法充分发挥了IEACOP优势,满足微电网能量协调控制的要求,改进的复杂过程全局优化进化方法能够使用较少的调节参数完成微电网能量协调优化的可行解搜索,实例证实了所提出方法的有效性。     

时空协调的大停电防御框架(二)广域信息、在线量化分析和自适应优化控制

在静态和动态信息的集成平台上,将安全分析功能从静态提升为动态,实现时空协调防御框架。为此,讨论信息的可靠性和动态数据采集点的优化布置;将实时信息和数值仿真结合,实现动态数据的深层挖掘。其核心功能是动态安全的定量评估技术,包括电流、功角、电压、频率的稳定裕度和低频振荡阻尼的评估,以及相应的灵敏度分析和稳定域估计。在此基础上,就可以按风险的概念实现在线预警、自适应优化的预防控制、继电保护、紧急控制、校正控制和恢复控制等各道防线的决策。     

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。     

各类紧急减负荷控制的在线风险评估和协调决策方案

通过对各类紧急减负荷控制措施的应用现状和国务院599号令对紧急减负荷的影响进行分析总结,研究了各类紧急减负荷控制措施的有序配合和多区域多级调度优化协调原则,提出了以在线监视为基础的综合考虑事故等级的紧急减负荷风险评估和协调决策框架。该框架包含第二道防线安全稳定控制系统在线监视及预警、第三道防线低频低压减载装置在线监视及预警、人工事故拉路在线监视管理和风险评估与协调决策4个部分。通过构建综合考虑事故等级的紧急减负荷控制代价协调模型,实现了控制措施的协调决策。     

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。     

Coordinating self-healing control of bulk power transmission system based on a hierarchical top-down strategy

Top-down power system restoration following a widespread blackout begins with energization of the backbone transmission network. All interconnected regions will be restored as a whole, which needs collaboration of multiple operators. The parallel control and integrated restoration planning issues have to be addressed. In order to conduct an efficient top-down restoration process and guarantee the operational security, a hierarchical coordination mechanism and an online decision support system-based self-healing approach are proposed. Considering the multiple decision-making problems involved, an associated bi-level optimization model is built, which integrates the planning problems of backbone reconfiguration, sub-transmission system restoration, and non-black-start units start-up. Then, a solution methodology is developed to provide online decisions based on the model. Simulation results of Shandong Power System in China show that the restoration performance is significantly improved using the proposed control approach. Additionally, the decision method is proved to be efficient enough for online applications.     

电力系统恢复控制的机组优化启动策略

现代电力系统恢复控制中的机组优化启动问题是一个复杂的多阶段决策优化问题.从全过程最优化的角度出发进行系统建模,以恢复过程中确定时间段内系统发电功率对时间的积分最大为优化目标,同时计及各种约束条件.通过将恢复过程按时间离散化,将此连续的全过程最优化问题分解为每一时步的优化计算,每一时步的优化问题构成一个典型的"背包"问题.采用经典回溯算法逐步求解每一时步中的"背包"问题,确定每一时步启动的机组,从而形成整个恢复过程的机组优化启动策略.求解方法较好地权衡了对所求解问题的快速性和正确性要求.以改进的15机系统为例进行测试,结果表明利用所提方法确定的机组恢复顺序可以获得比传统方法更好的恢复效果.     

基于动态规划的电池储能系统削峰填谷实时优化

削峰填谷是电池储能系统的基本功能之一。为了更好地发挥储能系统作用、延长电池使用寿命,削峰填谷优化需综合考虑电池容量和充放电次数、变流器出力、实时负荷曲线、与储能系统其他控制功能相配合等因素。文中提出一种基于动态规划的实时修正优化控制策略,可在优化模型中引入充放电次数限制和放电深度限制等非连续约束条件,并通过将电池电量离散化等方法解决含有非连续约束的优化问题。同时,针对电网扰动等因素引起的储能系统其他控制功能动作导致的电池可用容量不确定变化,通过在线修正的方法加以解决。上述控制算法已成功应用于南方电网兆瓦级锂离子电池储能示范工程。以该系统所在的深圳碧岭站负荷实测数据为基础,对所设计控制策略进行了验证,说明了其良好的优化效果。     

电力系统恢复过程中的工频过电压动态优化控制

合理的持续工频过电压控制策略是电力系统恢复方案的重要组成部分。针对当前持续工频过电压控制静态优化方法的局限性,以恢复序列为优化周期,以线路投运为分段标志,建立了电力系统恢复过程中的动态多目标工频过电压优化控制模型,实现一个恢复周期内的全过程优化。根据恢复过程需要,结合系统恢复方案,定义了恢复过程中的工频过电压优化控制的目标函数,综合考虑恢复序列的操作风险、电压控制方案的操作时间以及系统的电压偏差对电压控制方案的影响。利用改进的强度Pareto进化算法(SPEA2)求解模型的Pareto最优解,并采用字典序法选择出适应不同恢复场景的最优方案。以山东电网为例,分析和比较了不同恢复场景下动态优化和静态优化的仿真结果,表明所述模型能够适应电力系统恢复的要求。     

共换流站双回直流输电工程直流控制系统优化研究

针对溪洛渡右岸电站送电广东直流工程两回直流共起落点、共换流站、直流线路同塔双回并架的工程特点,从系统运行方式、直流控制系统的结构与功能配置等方面和单回直流工程进行分析、比较,在此基础上,进一步研究了双回直流控制系统的分层结构、功能配置以及系统协调控制的原则、策略等。提出了双回直流工程控制系统的硬件配置方案,最终给出了新增两个双极间协调控制功能,采取备用功能和回间隔离等直流控制系统的优化措施。配置方案和优化措施已在实际工程得到应用。该研究对后续该类工程控制保护系统的设计、施工、运行维护方面具有一定的指导意义。     

基于混合粒子群算法并计及概率的梯级水电站短期优化调度

针对梯级水电站短期优化调度的不确定性问题,研究了不确定性因素的概率分布规律,并根据实际系统的运行要求,给出了概率分布密度函数的假设检验方法。探索发电用水量与各种随机因素的互动关系及影响机理,构建了一种新的计及概率的梯级水电站短期优化调度策略。把灾变理论、混沌优化思想和基本粒子群算法结合起来,形成一种混合粒子群算法。该算法扩大了种群的搜索空间,增加了种群的多样性,改善了基本粒子群算法摆脱局部极值点的能力,并能从理论上证明其依概率收敛至全局最优解。将混合粒子群算法嵌入蒙特卡罗随机模拟中对本文提出的模型进行求解,求解方法简单有效。仿真结果表明,该策略能较好地处理不确定性条件下梯级水电站的短期优化调度问题。