考虑多重不确定性和备用互济的含风电互联电力系统分散协调调度方法

针对含风电互联电力系统优化运行问题,提出考虑风电预测误差、负荷预测误差,和发电机、联络线故障多重不确定性,支持联络线备用互济决策的安全约束分散协调调度模型和方法。首先综合考虑风速预测误差和风电机组强迫停运,得到风电场出力概率模型;然后通过改进机组停运容量概率表,在考虑机组故障的基础上得到进一步考虑风电和负荷不确定性的备用需求;最后建立考虑多重不确定性和备用互济的安全约束分散协调调度模型,采用随机–鲁棒的优化框架,实现多重不确定性因素在决策过程中的处理,设计双层目标级联分析算法实现对联络线功率和备用互济的分散协调调度。通过对2区78节点和2区236节点进行算例分析,验证所提模型的有效性和互联互备模式的经济性。     

考虑风电不确定性的互联电力系统分散协调调度模型

针对含高比例风电的直流互联电力系统经济调度问题,采用鲁棒优化方法描述风电出力,提出了一种基于目标级联分析法的分散协调调度模型。首先,采用鲁棒优化方法中的多面体集合来描述风电出力的不确定性,为了降低问题求解的保守度,引入了鲁棒保守度调节因子。然后,根据分散协调算法的分解原理将待解决的经济调度问题分解为主问题和子问题。其中,主问题为上级调度中心协调优化互联电力系统之间的直流联络线功率,子问题为下级调度中心独立优化各区域电网的发电计划。最后,通过两个算例对所提模型的有效性进行了验证。结果表明,所提方法不仅可以弥补鲁棒优化方法偏于保守的不足,而且能够在应对风电出力不确定性的同时实现风电的跨区域消纳,适合中国电网目前的分层分区调度模式。     

求解互联电网经济调度的层级协调方法

为适应我国目前多级调度管理体制,促进分层分区经济调度实施,提出求解互联电网经济调度的层级协调方法。首先,基于层级调度协调运作的思想,建立区域协调中心和分区调度的层级协调运作机制,进而通过层级之间的信息交互实现解耦优化;然后基于序列无约束化方法(SUMT)的二次罚函数法,构建区域协调中心和分区的层级协调优化模型,分别采用拟牛顿算法和原对偶内点算法求解。IEEE30测试系统表明,层级协调是一种新颖而有效的方法,可以用于求解互联电网经济调度,能够方便实现区域协调中心的一对多全局控制目标。     

协调联络线与区域电网攀峰的互联电网有功调度

互联电网的调峰调频问题与联络线调整密切相关。在攀峰过程中,如何防止互联电网支援产生对联络线的冲击以及如何解困自动发电控制（AGC）机组的闭锁问题是互联电网高峰有功调度的关键问题。就此问题建立了互联电网攀峰协调优化调度模型。在高峰起始时段通过源流路径电气剖分技术确定联络线送、受端电网中与联络线关联的机组集合,并通过对联络线送、受端电网中的其他NON-AGC机组调节余量检验,将NON-AGC机组分为调节余量匮乏和充裕机组集合。在攀峰过程中,优先部署联络线关联机组集合以维持联络线计划功率,同时,并行协调送、受端电网中NON-AGC机组与AGC机组、NON-AGC机组集合内部的调节余量匮乏与充裕机组,从而可实现各区域电网自筹攀峰与维持联络线计划功率的目的。算例分析表明了该模型的可行性。     

基于直流电网的非并网风电系统及其控制策略

大规模非并网风力发电理论避开了风电并网的技术难题。文中针对大规模非并网风电系统,采用一种基于直流电网的系统结构,具有能量转换过程少、结构简单、损耗低和可靠性高等优点。针对文中所述的直流电网,提出了电压分级控制策略,该控制策略不仅可以保证低风速时用电负载的正常运行要求,而且大大降低了风电系统与电网的功率交换,减小了风电对电网的影响。用Saber软件建立了仿真模型,仿真结果验证了文中提出的基于直流电网的非并网风电系统及其功率控制策略的可行性。     

考虑能源互联的城市电网多能源协调调度方法研究

城市电网调度需要综合考虑以电为主的多类型能源需求.本文从能源互联网的角度出发,提出一种含可再生能源的城市电网多能源协调智能管理方法.首先,分析了实现分布广域的输电网和配电网之间的纵向互动的特征,给出多种能源在输配电网间的纵向互动调度模式.其次,利用可调发电机组和储能设备的调节能力来消纳可再生能源波动.考虑系统内部设备运行约束和网络安全约束,给出了含大规模间歇性能源的热、电日前协调调度模型,并采用基于交替方向乘子算法进行求解.最后,通过某实际电网算例对本文所提方法的可行性和有效性进行验证.     

含风电电网晚高峰期临时启机并网策略

负荷与风电变化的不确定性可使电网在运行日晚高峰期间面临巨大的调峰压力。为此,提出一种晚高峰期净负荷攀升时临时启动小机组的调度策略。首先在晚高峰到来前设置观测点。当发现观测点之前多个时段净负荷预测偏差较大,则对后续净负荷预测曲线进行修正,并按修正后净负荷预测曲线对发电计划进行更新。若新发电计划中负荷量在安全限值内,则依然维持原日前机组组合方案不变。反之若优化结果存在超越安全限值的限负荷量,则判断电网需临时启动小机组,再根据越限的限负荷值确定小机组容量及并网运行时间。最后根据小机组较为特殊的物理特性,建立晚高峰期含小机组并网的发电计划模型。模型充分考虑小机组从冷启动到退出过程的出力特性,并借用原发电计划信息对优化变量和安全约束进行简化,以提高模型计算效率。算例表明所提小机组临时启机并网策略正确可行。     

基于动态调峰裕度的风电并网协调优化调度

风电并网增加了系统有功调度的难度,为了协调系统运行的可靠性、经济性与风电利用效益之间的矛盾,提出了24点调峰裕度指标,从调峰的角度确定出系统动态正负旋转备用和风电并网功率,并构建了以系统总运行成本最小为目标,含水、火电运行价格成本、风电弃风惩罚成本以及系统备用惩罚成本的风电并网协调优化调度模型。针对该模型,采用优先顺序法和改进粒子群算法,并基于某个含风电的区域电网算例进行仿真验证。结果表明,所提出的指标和优化模型为解决风电并网运行问题提供了一种有效方法。     

基于统计理论的含风电互联电网CPS研究

从统计学原理的角度研究了风电对我国互联电网CPS（Control Performance Standard）考核指标的影响机理。利用关键变量的数学期望对传统CPS计算公式进行变换,推导了用于定量分析的CPS考核指标计算公式。利用MATLAB／Simulink 建立两区域互联电网模型,仿真结果表明对CPS指标影响程度由低到高排列分别为正态分布、t分布、威布尔分布;随着风电并网容量持续增大,互联电网CPS考核指标的降低幅度也越大。     

基于事件驱动的含风电互联电网负荷频率鲁棒控制

风电输出功率具有强随机性和波动性的特点,因此风电高占比带来的输入电能波动给多区负荷频率控制带来更大挑战。计及风功率预测误差对负荷频率控制的影响,且考虑到未来开放式通信环境对区域控制误差信号传输的影响,文中提出了一种基于事件驱动通信下的鲁棒负荷频率控制策略,以保证含风电电力系统频率稳定性的同时尽可能地减少网络通信传输量。以典型含风电的两区域负荷频率控制为例进行了仿真研究,仿真结果表明,文中所提出的基于事件驱动通信的鲁棒控制器相对于常规比例—积分控制器而言,不仅能够有效保证风功率波动下的频率输出的l2增益性能,还能减少系统平稳态的通信次数,具有良好的频率控制性能。     

含核电–碳捕集机组的直流跨区互联电网多源协调鲁棒经济调度策略

为提高负荷中心的调峰容量,降低源-荷双侧不确定性对新能源跨区消纳和调度经济性的影响,在考虑核电、碳捕集机组接入的前提下,提出计及源-荷双侧不确定性的直流跨区域互联电网多源协调两阶段鲁棒优化模型。首先,改进核电机组调峰模型,提高其负荷跟踪的精确性;分析碳捕集机组的“削峰填谷”和功率快速调整特性。然后,通过构造凸多面体不确定集合,描述风电、负荷的不确定特性。进而,针对各类型电源不同的调度特征,将机组启停成本、核电运行及调峰成本作为第一阶段目标函数;将机组发电成本、弃风惩罚成本以及碳交易成本作为第二阶段目标函数;同时,引入列和约束生成算法将优化模型转化为主、子问题相互迭代求解。最后,以跨区域仿真算例验证了模型的有效性和合理性。结果表明,所提协调优化方法可以提高跨区电网新能源的消纳能力、减少碳排放量、显著改善受端电网调峰裕度;并可通过改变不确定度预算参数得到不同保守度的调度结果,平衡系统的鲁棒性和经济性。     

含大规模风电的电力系统多时间尺度滚动协调调度方法研究

以"时序递进、滚动协调和消纳风电最大化"为原则,提出了一种含大规模风电的电力系统多时间尺度滚动协调调度方法。多时间尺度调度计划的递进协调方法使得各个时间尺度计划各司其职,同时兼顾与上下时间级尺度的协调。3种不同时间尺度的滚动计划(年内、周内和日内滚动计划)能够根据风电、负荷等最新预测信息和机组电量实际完成情况,按照相应的时间周期滚动修正原有发电计划,有效克服风电的不确定性影响。为了最大化消纳风电,在短时间尺度计划的目标函数中计及弃风惩罚成本。以修改的IEEE 118节点系统为算例进行仿真,结果验证了上述方法的正确性和有效性。     

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。     

含风电场的交直流互联电力系统网省协调有功调度优化方法

针对含风电场的交直流互联电力系统网省协调有功调度问题,建立了以发电总燃料耗量和交直流联络线网损最小为目标的优化模型,并考虑了各省网为应对风电场出力随机性所需的旋转备用约束以及各省间交流联络断面的安全约束。决策变量为各省内机组出力调整量和各省间直流联络线传输功率调整量。提出了一种实用的对协调机组进行压缩选择的策略以降低决策变量维数,采用直流潮流模型近似描述交流联络线传输功率和有功损耗与节点注入功率之间的关系,并采用法线边界交叉法和原对偶内点法求解多目标优化问题以获得均匀分布的帕累托最优解集;根据模糊隶属度和熵权法从帕累托解集中选出折中最优解作为协调调度方案。对某一实际大型交直流互联电网的仿真结果表明了所提出模型和求解方法的有效性,并且表明折中最优解比协调前调度方案具有更好的经济性。     

大规模风电并网下多区域互联系统热电综合调度模型

风电出力的随机性与波动性,进一步加剧了以燃煤发电机组为主的中国北方电网的运行调峰问题。我国北方地区同时存在着大规模的风电机组和高比例的热电联产机组,因而面对巨大的采暖需求和风电消纳问题,传统的调度运行方法难以应对。对此,提出大规模风电并网下多区域互联系统的热电综合调度模型。模型以最小化多区域互联系统期望总能耗为目标,考虑了风电的随机性,利用A R M A(auto-regressive and moving average)模型和Monte Carlo方法模拟生成大量风电场景,并基于场景削减技术得到具有较好代表性的有限场景集合。同时,模型打破"以热定电"的传统热电机组调度方法,并根据热能无法远距离传输,进行热电分区,将热能就地平衡,并考虑多区域互联的联络线约束,利用混合整数规划得到各场景下各类型机组及热电设备的日运行情况,由此分析热电综合调度模型对风电消纳做出的贡献。算例分析验证了所提模型与算法的有效性和实用性,可为我国多能互补产业的发展提供借鉴。     

含风电的混合直流输电并网系统暂态特性分析

为了提高直流输电并网系统的暂态稳定运行特性,文中基于送端采用双馈风电机组(DFIG),建立LCC-二极管-MMC混合直流输电并网系统,研究该系统的并网暂态运行特性,其整流侧采用电网换相换流器(line commutated converter,LCC),逆变侧采用模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)。为解决MMC无法清除直流故障的问题,在逆变侧的直流出口处加装大功率二极管以阻断故障电流通路。在MATLAB/Simulink平台搭建LCC-二极管-MMC风电并网仿真模型,通过设置直流及并网点接地故障,仿真分析LCC及MMC的各种优越性。研究结果表明:该系统不存在逆变侧换相失败的问题且发生直流故障时系统中大功率二极管能够阻断故障电流通路,在故障期间逆变侧直流电压也无突增现象且有功功率波动极小,从而增强了系统的暂态稳定特性。     

基于PDNN的含风电互联电网负荷频率Tube-RMPC设计

随着新能源大规模接入电网,为应对新能源随机性和波动性给互联系统负荷频率控制(Load Frequency Control, LFC)带来的不确定问题,实现新能源电力系统多约束条件下的优化运行,建立了含风电机组的LFC多胞模型,以减少模型参数不确定对控制系统的影响。设计了基于原对偶神经网络(Primal-Dual Neural Network, PDNN)的Tube鲁棒模型预测控制(Tube-Robust Model Predictive Control, Tube-RMPC)策略。将标称模型预测控制器与辅助反馈控制器结合,通过PDNN实时求解标称模型预测控制器以保证为LFC系统产生最优状态轨迹。设计辅助反馈控制器抵消外部干扰,使实际系统的状态维持在以标称轨迹为中心的Tube内。最后,对含风电的三区域负荷频率控制系统进行仿真研究,结果表明所提出的Tube-RMPC控制策略,不仅能够有效提高控制精度,还能增强系统鲁棒性,提高实时优化效率。     

协调电网接纳风电能力的概率优化调度研究

电力机车在通过电分相环节时的断电-复电操作会引起机车过电压和过电流问题,严重危及电气化铁路和旅客的安全。提出一种新型过分相方案,使机车无断电、满功率地通过电分相环节。该方案包含一个单相背靠背变流器,变流器的两交流侧分别接入中性段及一个牵引供电臂。当有机车通过电分相环节时,利用变频移相技术使中性段电压在两牵引供电臂电压之间实现柔性的切换,从而能够消除电分相环节的供电死区。介绍了该方案的系统构成及工作过程,给出了背靠背变流器系统级和装置级控制策略,最后通过仿真实例验证了提出的方案及控制策略的有效性。     

含风电的交直流互联电网自适应SPMC调频策略

大规模风电接入交直流互联电网,对自动发电控制（automatic generation control, AGC）的控制性能及调频能力提出了更高的要求。在风电参与电力系统调频的基础上,提出基于功率调制控制器(supplementary power modulation controller,SPMC)的区域间功率补偿策略。首先,考虑到高压直流输电（high voltage direct current, HVDC）环节过载率变化的弹性特征,提出一种同时考虑功率与频率变化的自适应动态SPMC策略,使其在参与系统调频时,能有效提升HVDC中功率调整的快速性;其次,在HVDC链路主动参与系统调频的基础上,考虑风电的不确定性,利用综合惯性控制改变风电输出功率,以进一步提升系统调频性能指标。仿真结果表明,所提策略的动态功率调制特性可以有效提升区域间功率传输的针对性,并提高电网调频效果。     

含虚拟电厂的风电并网系统分布式优化调度建模

针对大规模风电并网消纳的难题,该文提出一种计及需求响应虚拟电厂的风电并网系统分布式日前经济调度优化模型。首先,将需求侧负荷以需求响应虚拟电厂形式参与系统优化调度,通过负荷转移以实现削峰填谷,促进风电消纳;结合电网中不同电力公司所辖电网具有相互独立且互联的特点,基于电网分区,采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)构建分布式优化调度模型并提出多区域协同优化的迭代计算框架;然后,在求解该分布式优化调度模型过程中,每次优化迭代时相邻区域之间仅交换边界节点相角信息即可实现各分区系统以运行成本最低为优化目标的分布式求解,在降低区域间协调运行的信息量,保证各区域独立运行的灵活性和信息私密性的基础上,最终实现电网经济调度和风电消纳的全局最优。最后,通过对6节点测试系统和IEEE-118节点测试系统的算例分析,验证了所提模型的可行性和算法的有效性。