考虑N-1安全网络约束的输电网结构优化

输电网结构优化是控制输电阻塞的手段之一。且当负荷处于较低水平、系统裕度较高时,也可以通过结构优化提高设备的利用率。为了在开断部分线路的同时保证系统安全性,建立考虑N-1安全网络约束的输电网结构优化模型。通过对可开断线路潮流方程进行线性化,将原有模型转化成混合整数线性规划形式。为了应对负荷的短期波动及风电出力不确定性对电网结构优化结果的影响,采用吸引子传播(AP)聚类算法构建不同的运行场景。以修改的IEEE-RTS 24节点系统为例对所提模型进行验证和分析,结果表明,在满足一定的安全约束条件下,断开某些输电网线路可以减轻输电阻塞、降低系统的运行成本、提高线路的负载率水平。     

电力系统输电运行弹性空间建模与效益评估

电力负荷增长和新能源接入给电网安全、经济运行带来了新的挑战。为提高电网运行安全裕度,在更大空间内实现资源优化配置,需要在现有设备基础上,挖掘电网的电能输送潜力。为此,提出输电环节运行弹性空间的概念,以挖掘输电线路与联络线的运行弹性空间。文中提出两种提高输电运行弹性空间的方式及其建模方法:①基于转移分布因子,建立线路故障短时增容弹性模型;②基于互联外网静态等值模型,建立考虑外网运行约束的联络线调整弹性模型。在此基础上,提出考虑输电运行弹性空间的N-1安全经济调度优化模型。最后,通过IEEE 30节点与IEEE 9节点互联系统评估了输电运行弹性空间的效益。仿真表明,考虑输电运行弹性空间的调度方法相较于常规调度方法可有效提高风电消纳,降低电网运行成本。     

输电网结构优化问题研究综述和展望

智能电网强调电网各组成部分以灵活的方式运行,实现电网投资效益的最大化。输电网作为电力系统的重要组成部分,其运行状态通常被认为是静态的、不能灵活调节的。输电网结构优化则允许包含输电线路在内的输电设备在电网运行过程中调整运行状态,动态地选择最优的网络拓扑结构,提高系统运行的经济性、安全性。该文首先介绍了输电网结构优化的数学模型,并分析模型的特征和计算复杂度。在此基础上,该文系统梳理了输电网结构优化相关问题的研究现状,并展望了输电网结构优化中需进一步研究的关键问题。最后,该文结合我国电力工业的实际情况,给出输电网结构优化在我国电力系统中的应用前景。希望该文的工作能够为推动输电网结构优化在我国的研究和应用提供参考。     

考虑柔性交流输电系统设备控制的校正型安全约束最优潮流

为提升安全约束最优潮流调度的经济性与安全性,提出一种基于直流潮流的考虑柔性交流输电系统(FACTS)设备控制的校正型安全约束最优潮流模型。在线路故障发生后,通过FACTS设备校正措施,将线路潮流控制在其容许范围内。由于所提模型为大规模的非凸、非线性优化问题,难以直接求解,因此先采用大M法,将原非线性优化模型转换为混合整数线性规化模型,并采用Benders分解算法将转换后的模型分解为基态最优潮流主问题与N-1故障校验子问题。通过固定整数变量的方法,将非凸的混合整数优化子问题转换为线性规划子问题,从而能向主问题返回对应的Benders割。6节点系统与IEEE RTS-79节点系统算例验证了所提模型与算法的有效性。结果表明,考虑FACTS设备校正控制的安全约束最优潮流能有效提升调度运行的经济性。     

基于改进多目标差分进化算法的安全约束动态环境经济调度

本文提出一种改进多目标差分进化算法求解计及输电线路有功潮流约束的动态环境经济调度模型。该算法利用反向学习初始化种群以提高种群的多样性,同时采用改进的拥挤距离计算方法以改善Pareto最优解分布的均匀程度。最后,基于潮流熵指标从Pareto最优解集中提取出电网潮流分布最均衡的发电调度方案。以IEEE30节点系统为算例进行仿真分析,优化结果验证了所提发电调度方法的有效性。     

计及电网运行非均匀性的多目标输电网规划

电网运行非均匀性是电力系统的一项基本状态属性,反映了电网结构的合理性以及对电网运行安全可靠性的影响。在分析影响电网运行非均匀性因素的基础上,结合分层分区思想,以输电线路负载率的标准离差率为各区域运行非均匀性评价指标,同时考虑电网扩建成本和线路损耗,建立电网扩展规划的多目标优化模型。针对多目标量纲的不统一性,定义遗传择优因子,通过改进遗传算法实现多目标优化的折中求解策略。IEEE Garver 6节点系统和华东某地区输电网规划算例分析表明,所提方法有效可行。     

考虑大规模电动汽车接入电网的双层优化调度策略

随着经济发展和化石燃料短缺、环境污染严重的矛盾日益尖锐,电动汽车(Electric Vehicle, EV)的发展和普及将成为必然趋势。大规模无序充电的电动汽车接入电网充电将给电网带来强大的冲击,并可能导致电网局部过负荷,威胁电网运行的安全性和经济性。因此研究了发电机、电动汽车、风力的协同优化计划问题,提出了一种基于输电和配电系统层面的电动汽车充放电计划双层优化调度策略。在输电网层,以减少发电机组的运行成本、PM2.5排放量、用户的总充电成本和弃风电量为目标,建立了基于机组最优组合的上层优化调度模型;在配电网层,以降低网损为目标,考虑网络安全约束和电动汽车的空间迁移特性,建立了基于最优潮流的下层优化调度模型。在基于标准10机输电网和IEEE33节点配电网的电力系统仿真模型上,对所提的基于双层优化的大规模电动汽车充放电调度策略进行了仿真分析,验证了所提双层优化调度策略的有效性和优越性。     

考虑N-1安全约束的含可再生能源输电网结构鲁棒优化

为提高大规模可再生能源接入系统的运行经济与安全性,提出在考虑可再生能源接入的电力系统中通过输电网络结构优化,在保证安全运行约束的前提下,降低系统运行成本,提高可再生能源的消纳比例。研究将该优化问题分为经济调度问题和N-1校验问题,两个问题交替求解。经济调度问题对输电网结构和机组出力进行优化;N-1检验问题以系统失负荷为优化目标,并考虑重合一条线路作为应急手段。两个问题均可建立为两阶段鲁棒优化模型,利用Benders对偶法求解。进一步提出了模型求解的加速方法,适应于工程实际应用。对IEEE 39节点系统的仿真验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于最优潮流的含VSC-HVDC交直流系统最大输电能力计算

已有的交直流系统最大输电能力计算模型无法直接应用于含电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)的交直流系统的最大输电能力计算问题。文中提出了一种基于最优潮流的最大输电能力计算方法,通过将最优潮流模型拓展到系统的多种运行状态,从而能够准确反映N-1安全约束及N-1故障后VSC-HVDC的控制约束。为解决因考虑N-1安全约束导致的模型求解规模过大的问题,针对含VSC-HVDC的交直流系统的特点,进一步提出一种同时考虑故障对静态电压稳定性及支路传输容量越限影响的N-1故障筛选方法。为保证解的性能,在优化软件AMPL中调用COUENNE求解器对以上模型进行求解,能够同时给出最大输电能力和相应的VSCHVDC控制方式及参数整定值。通过修改的4节点系统、IEEE 118节点系统及辽宁省鞍山电网,验证了所提方法的有效性。     

考虑电网载荷均衡度及-安全约束的防灾经济调度

极端气象灾害的日益频发,给电网安全稳定运行带来了极大的威胁。传统电力系统的经济调度方法为了追求发电成本的经济性而忽略了电网载荷分布状况,在恶劣天气条件下重载或是满载线路的停运都可能引发电力系统连锁故障大停电事故。为此,提出了一种恶劣天气条件下考虑电网载荷均衡度及N-1安全约束的防灾经济调度方法。该方法在传统经济调度模型的基础上,综合考虑全网和恶劣天气影响区域输电线路载荷的状况,通过降低全网输电线路载荷率的平均绝对偏差以及恶劣天气下区域输电线路载荷率,改善电网的载荷均衡度,并提高系统的运行安全。为保证调度模型在恶劣天气条件下的鲁棒性及求解高效性,基于支路开断分布因子以及校验添加再校验思想,提出了一种新的N-1安全约束动态校核及添加方法。最后,基于现有的考虑隐性故障的连锁故障仿真模型,提出了在台风灾害下电力系统防灾经济调度策略的可靠性评估方法。IEEE RTS-79系统的仿真结果表明,相比于传统经济调度方法,所提出的防灾经济调度方法能够有效地提高电网载荷均衡度,改善恶劣天气条件下电力系统的停电分布,并可提高系统运行安全性及可靠性。     

基于最优传输切换阻塞管理方法研究

文章提出了一种基于多目标优化的最优传输切换阻塞管理方法,以调度成本最小化和电力系统可靠性最高 、为两个目标构建最优传输切换策略 (OTS).该策略的目标是在交流最优潮流的安全约束下寻找对阻塞影响最大的线 、路作为备选的切断线路,通过切换输电线路缓解电力系统的输电阻塞,并使用多目标人工免疫算法 (MOＧAIA)得出 最优折中解.基于IEEE３０节点系统的算例表明,该方法能够有效降低发电成本,提高电网经济运行效率。     

基于最优潮流并计及静态电压稳定性约束的区域间可用输电能力计算

可用输电能力(ATC)是衡量电力系统在安全稳定运行的前提下区域间功率交换能力的指标。文中基于最优潮流(OPF)方法，建立起符合电力市场交易机制的ATC计算模型，其中考虑到输电线路故障对系统静态电压稳定性的影响，加入线路N-1故障时广义参数化形式的潮流方程及相应的不等式约束条件，使系统在故障时仍有负荷裕度，以保持电压稳定；以支路功率和系统负荷裕度之间的灵敏度指标进行预想故障选择，并用原对偶内点法计算得到输电线路N-1安全约束下的区域间可用输电能力。IEEE30和IEEE118节点系统算例表明该模型和算法的正确性与有效性。     

考虑发电报价和N-1安全约束的ATC建模与仿真

基于最优潮流(OPF)算法,建立电力市场条件下可用输电能力(ATC)计算模型.构造发电区域总有功出力最大、用电区域总负荷最大、区域间输电经济效益最大等3个目标函数,全面分析比较电网间可用输电能力.该模型考虑了输电线路故障对输电能力的影响,引入线路N-1故障的潮流方程及相应的不等式约束条件,使电力系统在故障时有负荷裕度,保证输电安全.最后采用LINGO软件对IEEE 30节点电网进行仿真计算,验证了该模型的合理性和可靠性,表明该模型为电力系统安全经济运行提供了有效分析方法.     

输电网复杂结构安全性评估指标分析

近年来,利用复杂网络理论对电网结构安全性进行评估成为国内外研究的热点。针对目前输电网复杂网络模型过于简单的问题,紧密结合输电网自身电气特征建立了复杂输电网改进模型。从衡量电网整体输电性能角度,提出了电网输电效率和电网输电能力两个指标,结合输电路径充裕度指标对表征电网结构的上述全局性指标进行了分析和比较。从衡量电网节点连通性角度,提出了节点拓扑熵指标以评估电网中母线节点重要度的均衡程度。利用熵权法结合上述指标从多个角度综合评价电网结构的整体安全性。通过典型输电网结构和IEEE典型电网模型的仿真分析验证了所提     

含快速线路筛选的电力系统发输电协同优化运行

该文提出发输电协同优化调度以提高风电消纳水平、降低系统运行成本。在常规机组组合(unit commitment,UC)模型的基础上,提出引入输电线路切换(transmission switching,TS)来优化控制网络拓扑以提高风电等低成本机组的出力。为了降低发输电协同优化模型中对应TS的0/1变量数量,提出利用发电机转移分布因子和线路开断分布因子快速计算线路边际成本的"双灵敏度预筛选法",快速筛选出可以降低运行成本的候选切换线路集,随后在此集合上进行UC和TS联合优化;并将N-1安全约束校核从UC+TS联合优化问题中分离出来进行迭代求解,以进一步提高模型求解速度。通过在IEEE 24节点系统和IEEE 118节点系统上测试并与已有方法对比,证明了所提的模型与算法在提高风电消纳水平、降低系统运行成本方面的优势,并具有更快的计算速度。     

基于安全性的互联电网间最大输电容量的研究

电网在制定运行调度计划时，需要知道联络线的最大输电能力，以及阻碍输电的主要因素。计算最大输电能力的常见算法是连续潮流法，但其结果不一定能保证满足电网安全约束。本文在对外部系统合理等值的基础上，比较了采用连续潮流、有功和无功解耦的优化算法计算互联电网间的最大有功输电容量的差异，重点考察了发电机容量、节点电压、线路载荷等安全约束条件对计算结果的影响。IEEE-RTS算例结果表明，本文所述算法可以用来检验运行方式的安全性，安排调度计划，提高电厂和电网的运行效率。     

基于正负综合灵敏度的输电断面双层优化潮流控制策略

过载线路故障跳闸会使潮流转移到关联输电断面内其他线路上,造成连锁跳闸事故。快速制定合理有效的潮流控制策略,消除线路过载,是防止发生连锁跳闸事故的关键。针对灵敏度分析方法精度不高和直接优化类方法计算量过大等缺陷,文中提出基于正负综合灵敏度的输电断面双层优化潮流控制策略。考虑节点对过载和重载线路潮流的整体调节作用,提出正负综合灵敏度指标,然后通过双层优化方法快速制定潮流控制策略。为防止搜索空间过大导致计算量激增,建立第一层调度节点多目标筛选优化模型,优选参与调整的调度节点。在此基础上构建第二层潮流调控优化模型,得到调度节点的精确出力调整量,从而实现对输电断面潮流越限的精准调度。利用IEEE 39节点系统和某省级电网的仿真分析验证了所提方法的快速性和准确性。     

机组检修与运行组合的协同优化

机组检修计划和机组运行组合都是电力系统电源运行结构优化的重要组成部分。风电等新能源的大规模接入和智能电网调度的推进对电力系统电源运行结构优化提出了新的要求。为了进一步提高电网运行的安全性,提高电网消纳新能源的能力,提升电网调度的精确化、智能化水平,文中提出一种内嵌N-1安全校核的月度电源运行结构优化的新模式。该模式在更长的时间尺度、更广的空间维度充分挖掘机组检修与机组组合的协同优化空间,内嵌考虑N-1安全校核,有效提高了机组检修计划与发电计划的安全性与经济性。IEEE 30节点系统和某省级电网的算例分析揭示了实现机组检修计划与运行组合协同优化的效益。     

考虑直流系统双极闭锁故障的受端电网运行成本优化

现有的电力系统运行优化大多没有考虑故障短期运行安全约束,导致其优化结果没有为故障短期内快速控制保留充分有功备用,尤其在含特高压直流输入的电力系统发生直流闭锁故障后将会出现大量有功缺额,从而导致故障后系统大面积切负荷,给电力系统带来了严重经济损失。提出了一种考虑故障短期运行安全约束的含特高压接入受端系统发输电运行优化模型。首先,在含特高压接入受端系统中设置含直流双极闭锁在内的多个N-1故障。其次,在传统N-1安全约束下最优潮流规划模型中加入故障短期安全约束。最后,以发输电成本最小和切负荷成本最小为目标函数,提出了含特高压接入的受端电网运行成本优化模型。该模型在修改后的IEEE39节点系统中得到验证。     

计及注入转移分布因子估计误差的鲁棒实时调度

注入转移分布因子是电网运行分析中的一种重要的线性化灵敏度因子,常用以校验一定发电计划下输电支路的潮流安全。注入转移分布因子的估计误差,会造成对支路潮流估计的偏差,从而威胁电网的安全运行。提出一种可以计及电网注入转移分布因子估计误差的电网实时鲁棒调度方法。首先利用实时量测数据,基于贝叶斯线性回归理论建立注入转移分布因子的概率估计模型,并求解获得注入转移分布因子的误差区间。进而,以电网运行经济性为目标,构建同时考虑节点注入功率扰动及注入转移分布因子估计误差的实时调度模型,并基于Soyster鲁棒优化方法,给出了模型的求解算法。通过对6节点系统、IEEE 118节点系统及IEEE 300节点系统的测试计算与分析,验证了方法的有效性。