采用马尔可夫链—多场景技术的交直流主动配电网优化调度

针对含有柔性直流装置的交直流混合主动配电网,构建基于场景分析的随机优化调度模型。计及时间轴线上各点误差相关性,利用基于马尔可夫链的多场景技术模拟风电、光伏与负荷随时间变化的间歇性和波动性;通过模糊C均值聚类思想进行场景削减得到典型场景。提出多时间尺度的协调优化调度策略:长时间尺度计及不确定性,以电网期望成本最小为目标,优化联络线出力和柔性直流装置出力;短时间尺度调整可控单元,使两级优化结果偏差最小。算例验证了采用马尔可夫链的多场景抽样能有效描述原始问题的不确定性,修正随时间推移逐渐增大的预测偏差,减轻短时间尺度调度压力;验证了所述调度策略能有效应对间歇式能源的不确定波动,提高分布式能源消纳能力。     

主动配电网多源协同优化调度架构分析及应用设计

风电、光伏等间歇式能源的并网以及储能装置、柔性负荷等可调资源的接入,对主动配电网的优化调度提出了更高的要求。针对主动配电网的运行特征,提出了多源协同优化调度的总体架构和应用框架,研究了多源数据融合、主动配电网快速仿真、多源协同优化调度策略以及多源协同优化调度策略评估等关键技术,设计了计及时间尺度、空间尺度、运行状态的"三维"优化调度目标,提出了配电网—馈线—自治区域的空间维度优化调度策略和长时间—短时间—实时的时间维度优化调度策略,并研究了优化调度策略的评估方法,最后设计了主动配电网多源协同优化调度的应用场景。     

微分平坦理论及其在自动发电控制中的应用

微分平坦理论的非线性控制策略能够完整地描述系统的状态轨迹,提供良好的系统动态特性。为此,对微分平坦理论的基本概念、研究现状、控制系统实现方式进行了详细描述,并从微分平坦系统的构造、基于轨迹生成和轨迹跟踪的微分平坦系统设计实现及自动发电系统微分平坦控制架构几方面阐述了其在自动发电控制AGC(automatic generation control)中的应用。研究表明,基于微分平坦理论的AGC控制策略是有效的、适用的,相比于传统的AGC控制策略,其从系统的全局优化角度出发,能够显著提高电网新能源消纳能力,有效保证系统的频率质量。     

风电高渗透率下中长期时间尺度系统频率波动仿真研究

随着风电渗透率地不断提高,风电并网对电力系统频率稳定的影响越来越大。鉴于已有的电力系统仿真软件对仿真互联电网短期和中长期频率控制不能很好地满足要求,且各种类型发电机组的数学模型也是根据需要建立,因此提出了建立基于准稳态法利用MATLAB编程实现的中长期时间尺度频率波动仿真系统。该系统能够提供风电场、水电机组和火电机组参与系统频率控制数学模型,区域电网联合频率控制数学模型,并且能够进行系统备用调整容量分析和AGC性能监视。     

基于组件技术的自定义建模在电网仿真中的应用

针对目前电网仿真系统中应用的自定义建模技术存在的模型求解精度不高、跨平台调用困难等问题,通过整体联立求解法对自定义模型的求解过程进行了改进,采用组件技术与用户自定义建模相结合的方式,开发了一套控制系统的环节组件库,实现了新型的自定义建模系统。该系统允许用户对电网仿真系统中的控制装置(励磁调节器、调速器、电力系统稳定器、FACTS控制器等)进行自定义建模,所建立的自定义模型以动态调用的形式与电网仿真系统相结合,提高了电网仿真系统的可复用性、建模灵活性和可扩展性。此自定义建模系统已成功应用于中国电科院开发的电网仿真系统中,对某具体算例进行的暂态稳定仿真分析结果验证了该系统的正确性。     

考虑用户参与度的电动汽车能效电厂模型

为充分挖掘电动汽车集群的响应能力,探究补偿电价对用户参与度的影响,建立了考虑用户参与度的电动汽车能效电厂模型,该模型能够为能效电厂参与电力市场交易机制提供模型基础。构建了可综合考虑有功和无功响应能力的单体电动汽车的车网互动(V2G)模型;进而对电动汽车交通行为特性进行统计分析,根据不同类型电动汽车的响应特性,提出了考虑补偿电价的电动汽车用户参与度响应模型;在此基础上建立了考虑用户参与度的电动汽车能效电厂模型,定义了能效电厂有功和无功响应能力、储能能力、价格响应的成本函数,为能效电厂参与市场环境下电网的调度控制提供关键的模型参数。利用典型算例验证了考虑用户参与度的电动汽车能效电厂模型的有效性,仿真结果表明能效电厂的响应及储能能力具有时间分布特性,而能效电厂的价格响应特性受补偿电价的影响。     

考虑多重不确定性与电碳耦合交易的多微网合作博弈优化调度

双碳背景下,构建低碳运行的能源系统是实现“双碳”目标的重要方向与实施路径。为了促进多微网系统内部能源的本地消纳以及低碳经济运行,该文对不确定性环境下多微网系统的合作运行及电碳耦合交易展开研究。首先,对于每个微网,构建了电转气碳捕集系统相耦合的热电联产运行模式,基于地方碳交易市场和阶梯碳交易机制,提出了多能源微网的低碳运行模型;其次,考虑到新能源发电和电力市场电价都存在不确定性的实际情况,采用机会约束和鲁棒优化的方法,以降低不确定性影响;再次,基于纳什谈判理论,建立了多个微网电碳耦合的合作博弈模型,各微网主体可同时参与到上级能源市场和地方能源市场中进行电能和碳排放配额的交易;最后,将非凸的合作博弈问题分解为两个线性可求解的子问题,进一步采用交替方向乘子法对问题进行求解。通过算例验证,该文所提方法可以有效提升各微网经济效益并减少碳排放。     

基于D-S理论的主动配电网不确定性潮流及运行风险分析

基于D-S理论建立联合可能性—概率性的不确定性潮流求解方法,针对主动配电网中各类分布式电源及负荷特性,对呈现概率性及可能性分布的输入变量分类建模,并分别选用无迹变换(UT)算法和α-截集算法求解。讨论不确定性潮流结果的越限情况,结合停电损失建立运行风险分析体系。通过改进的IEEE 33节点系统算例,分别在三相平衡和三相不平衡情况下验证不确定性潮流联合求解方法的正确性和算法的时效性,得出风险节点及支路,实现主动配电网的风险感知。     

分布式电源高渗透率交直流主动配电网运行控制策略

分布式电源高渗透率交直流主动配电网运行控制策略是实现分布式电源充分消纳,保证电网安全可靠运行的关键。把交直流混合主动配电网的运行状态分为正常态、预警态和紧急态3种运行状态。正常态进行周期全局优化,优化模型考虑分布式电源消纳、负载均衡和有功网损最小;预警态包括实时预警和态势感知预警,利用协调校正控制策略提高电网安全裕度;紧急态是利用柔性直流装置进行紧急功率支援,使电网恢复到正常态或者过渡到预警态。最后,通过算例验证了所提运行控制策略的正确性与有效性。     

基于交替方向乘子法的主动配电网分布式多目标优化调度

主动配电网优化调度是实现主动配电网中各类分布式能源协调、高效利用的有效手段。随着分布式能源渗透率的逐渐提高,传统的集中式优化调度面临计算复杂、通信量大、目标单一等问题,基于此,提出了一种基于交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)的主动配电网分布式多目标优化调度方法。建立了计及分布式电源、柔性负荷、储能装置等的多区域、多目标优化调度模型,采用ADMM进行相邻分区间的交替迭代并行计算,降低了计算复杂度,并且各分区可根据利益主体的不同实际情况与重点需求,科学、独立地确定不同的优化目标,与目前普遍采用的统一设定各分区相同优化目标的调度方法相比,大大提高了灵活性;同时,相邻分区间只需交互少量信息,使通信量大幅减小。最后通过对算例的分析验证了所提方法的可行性与高效性。