计及风功率波动的交直流系统区间最优潮流计算及直流潮流控制器的配置

为描述风功率波动等电力系统运行参数的不确定性对系统的影响,掌握系统的区间潮流分布,提出一种基于区间和仿射算术的含直流潮流控制器(DC power flow controller,DCPFC)的交直流混合系统区间最优潮流计算方法。首先,合理利用区间和仿射算术建立区间潮流模型,采用静态安全指标(static security performance index,V_SSPI)灵敏度计算方法确定了DCPFC在直流电网中的最佳配置位置,进而建立了含DCPFC的区间潮流优化数学模型,将系统的新能源发电出力等不确定量表达为区间变量,兼顾系统的网络损耗和静态安全性,运用基于精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行模型求解,得到在空间中均匀分布的Pareto最优解集。最后,利用MATLAB仿真算例验证了该方法在计及风功率波动的同时,能够使系统的网络损耗和静态安全指标趋于最优。     

求解含风电相关性区间潮流的仿射变换最优场景法

风电场发电功率有很强的不确定性和相关性,影响电力系统不确定潮流分布情况。为了能准确掌握电力系统潮流状态的区间分布特性,区间潮流作为不确定潮流计算工具,需要考虑风电的不确定性和相关性。采用联合采样区域的相关角量化风电出力的区间相关性,构建了考虑风电相关性的区间潮流(Interval Power Flow,IPF)模型,并提出了一种基于仿射变换的最优场景算法(Optimal Scenario Algorithm with Affine Transformation,OSA-AT)加以求解。该算法利用仿射变换先将相关的风电出力区间分布转化为独立的区间变量,然后应用最优场景法将区间潮流转化为一系列确定非线性优化问题,进而采用内点法计算获得潮流状态量的最大值和最小值,即区间分布。IEEE-14和IEEE-118系统的计算结果表明,所提方法可以精确处理区间变量相关性,且与蒙特卡罗方法(Monte Carlo, MC)相比,其计算效率可提高数十倍。     

基于仿射算术优化的不确定系统区间潮流快速分解法

传统基于单一运行点运算的电力系统潮流计算不能处理系统参数改变和负荷需求变化的不确定性,也无法为时变电力系统安全分析提供有意义的参考,因此潮流区间算法在电力系统潮流计算中得到应用。针对现有潮流区间算法结果保守的问题,利用区间仿射算术来考虑区间变量之间的相关性进行快速分解法潮流计算,并在每步迭代中引入线性优化,抑制区间增长。通过算例比较表明,该方法在保证完备性的同时,能有效地减少区间结果保守性。     

DG出力不确定性对交直流混合系统潮流影响的量化分析方法

交直流混合系统可以有效接纳多种分布式电源（distributed generation,DG）,为研究DG出力不确定性对交直流混合潮流的影响,提出了基于齐诺多面体和线性化潮流的量化分析方法。首先采用齐诺多面体建立DG功率注入的不确定集合,随后通过线性化交直流统一潮流模型,得到了状态量的不确定集合,其包含电压、相角等状态量所有可能的取值,从而分析系统在不确定条件下的运行安全性。文章将所提方法运用在含不同控制方式的交直流混合电网算例中,验证了所提方法的有效性和实用性。     

多DG不确定性建模及其对配电网谐波潮流的影响

分布式电源(DG)出力的随机性和间歇性导致其并网谐波电流具有不确定性,进而导致含DG配电网的谐波分布具有不确定性。为处理配电网谐波潮流计算中DG作为谐波源的不确定信息,以复仿射数代替点值,建立DG并网逆变器输出阻抗复仿射模型,该模型反映了直流侧电压源的不确定性对DG并网谐波电流的影响。在所提模型的基础上,改造传统确定性谐波潮流算法,提出含多DG配电网的不确定谐波潮流计算方法分析DG不确定性对谐波潮流的影响。采用典型33节点配电网算例进行仿真,与确定性分析方法计算结果的对比验证了所提方法的有效性和应用价值。     

基于三点估计法的直流配电中心概率潮流计算

分布式电源呈间歇性/波动性,负荷呈随机性,利用概率统计理论研究基于不确定性量的电力系统规划、运行与控制已成为当前的研究热点.针对近年来不断增加的以风电、光伏为代表的分布式电源接入柔性直流配电网的现象,开展了概率潮流研究.以Nataf变换方法结合Cholesky分解进行不确定变量的相关性处理,提出了一种计及输入变量相关性...     

Optimal power flow by a fuzzy based hybrid particle swarm optimization approach

This paper presents a fuzzy based hybrid particle swarm optimization (PSO) approach for solving the optimal power flow (OPF) problem with uncertainties. Wind energy systems are being considered in the study power systems. OPF is an optimization problem which minimizes the total thermal unit fuel cost, total emission, and total real power loss while satisfying physical and technical constraints on the network. When performing the OPF problem in conventional methods, the load demand and wind speed must be forecasted to prevent errors. However, actually there are always errors in these forecasted values. A characteristic feature of the proposed fuzzy based hybrid PSO method is that the forecast load demand and wind speed errors can be taken into account using fuzzy sets. Fuzzy set notations in the load demand, wind speed, total fuel cost, total emission, and total real power loss are developed to obtain the optimal setting under an uncertain environment. To demonstrate the effectiveness of the proposed method, the OPF problem is performed on the IEEE 30- and 118-Bus test systems.     

基于区间不确定性的约束潮流

针对电力系统潮流计算中因新能源注入、负荷变化等因素而引起的计算数据的不确定性问题,提出一种新的基于区间算法的约束潮流模型。首先,将输入数据的变化表示为区间的形式,然后,将传统的潮流方程转变为考虑电压、无功功率等约束的优化模型;在求解过程中,引入区间的可比较性概念,将该不确定的约束潮流问题分解成两个确定性的约束优化子问题,即上界子问题和下界子问题,并利用现代内点算法进行求解,得到潮流解的上下界。最后,对IEEE 14,57,118节点系统和实际华南703节点系统进行仿真计算,并与经典的计算区间潮流的仿射算法和蒙特卡洛模拟法得到的结果进行对比,证明了该算法不仅结构简单,而且可以极大地提高计算效率。     

考虑控制模式影响的多电压等级直流电网潮流计算方法

多电压等级直流电网可满足不同地区接入各类能源和负荷的电压等级需求,是未来电网建设的发展方向。直流电网潮流分析是电网规划设计、运行控制的基础,而相比于传统电网潮流分析,多电压等级直流电网控制方式灵活、运行方式多样,使得潮流分析更加复杂。计及换流站的控制方式,首先,对多电压等级直流电网进行分区处理,建立了多电压等级直流电网稳态等值模型;然后,基于牛顿迭代法建立节点导纳矩阵及潮流方程,推导了直流电网潮流计算方法;最后,基于PSCAD搭建了多端直流电网模型,验证了所提计算方法的有效性和正确性。     

A PSO-ANFIS based Hybrid Approach for Short Term PV Power Prediction in Microgrids

This paper proposes a hybrid approach based on a combination of particle swarm optimization (PSO) and adaptive neuro-fuzzy inference systems (ANFIS) for one-day-ahead hourly photovoltaic (PV) power generation prediction in microgrids. The increasing penetration of solar PV energy into electric power generation systems imposes important issues to address resulting from its intermittent and uncertain nature. These challenges necessitate an accurate PV power generation forecasting tool for planning efficient operation of power systems and to ensure reliability of supply. In this paper, a combination of PSO and ANFIS is used to develop a PV power prediction model. To demonstrate the effectiveness of the proposed method, it is tested based on practical information of PV power generation data of a real case study microgrid in Beijing. The proposed approach is compared with two other prediction methods. Evaluation of forecasting performance is made with the persistence forecasting method as a reference model, and results are compared with actual scenario. The proposed approach outperformed back propagation neural network and persistence based forecasting methods, demonstrating its favorable accuracy and reliability.     

考虑深度嵌入聚类多场景的城市输电网规划综合评估方法

现有电网规划评估大多针对特定如高峰负荷场景展开,聚焦于新能源占比较低的传统电力系统无法满足新型电力系统运行场景多样化需求。提出了基于D-vine Pair-Copula和深度嵌入技术的不确定性场景生成和聚类方法,挖掘评估过程中需要考虑的有限场景。针对城市输电网,构建了综合评估指标体系,涵盖多场景下的经济性、安全可靠性、灵活适应性、环保性、新能源消纳能力、交直流强度6个方面,考虑了电力电子化、高比例新能源等的城市电网新特征,指标均能够在规划阶段通过潮流计算、短路电流计算等获取。采用基于组合权重模糊数学和雷达图的综合评估方法,以我国某城市输电网为例验证了方法的有效性。     

Interval type-2 fuzzy modeling of wind power generation in Genco's generation scheduling

Wind power is a promising source of electric power generation since it has tremendous environmental and social benefits. The generation scheduling (GS) problem encounters several uncertainties in terms of the system's parameters such as load, reserve and available wind power generation. The modeling of those uncertainties is an important issue in power system scheduling. A fuzzy based modeling approach can be used to develop the generation schedule under an uncertain environment.In this paper, the type-2 fuzzy membership function (MF) is implemented to model the linguistic uncertainty of type-1 MF of available wind power generation which stems from opinions of different experts. The proposed approach is applied to two test systems (six and twenty-six conventional generating units both with two wind farms) and the results of generation scheduling using both fuzzy modeling type-1, and type-2 are presented. These results demonstrate that the advantage of using the type-2 fuzzy to model the linguistic uncertainty of the type-1 MF. This paper demonstrates how unit scheduling in an uncertain environment of type-1 fuzzy MF modeling can be performed just by using a single type-2 fuzzy MF when all type-1 MF were in the footprint of uncertainty (FOU) of type-2 MF.     

计及分布式电源无功特性的弱环配电网复仿射潮流算法

为解决前推回代复仿射潮流算法在弱环及多分布式电源(DG)接口类型配电网中的适用性问题,在详细分析前推回代复仿射潮流计算特点的基础上,引入基于道路矩阵的回路分析法来解决该适应性问题。随后,针对仿射算术无法在区间不确定性条件下准确描述DG无功控制特性的不足,采用无功灵敏度矩阵与电压灵敏度矩阵两步修正的方式,提出了可计及DG无功控制特性的复仿射潮流改进算法。最后,基于IEEE 33节点系统、PGE 69节点系统以及实际113节点系统扩展的含多DG接口类型的不同规模配电网验证了所提算法的有效性与准确性。     

直流用电分区内自适应时间尺度能量优化预测控制

整合新能源发电、储能、柔性负荷并联运行的直流配电网用电终端是直流配电网优化运行的重要执行环节。针对固定的能量优化执行时间尺度存在的局限性,提出一种含灵活调控单元的直流用电分区内自适应时间尺度能量优化预测控制。该方法基于间歇式电源在直流用电分区内的电源出力占比自适应调整能量优化执行时间尺度;同时,综合上级直流配电网优化指令,基于无模型自适应预测控制实现直流用电分区内自适应时间尺度能量优化预测执行控制。仿真结果表明：提出的能量优化预测控制方法可以实现执行时间尺度的自适应调整;在灵活调控单元充裕条件下,可实现上级直流配电网能量优化调度指令的快速、准确跟踪执行。     

Fast Assessment of Available Transfer Capability Using Synchrophasor Measurements

In an electricity market, power transmission networks allow power flow that is required to meet different bilateral and pool contracts between customers and suppliers. To ensure power system security, transactions are permitted to the point that the system design and operating conditions are not violated. This article presents a new method for determining the available transfer capability of the transmission system with respect to a particular transaction or flow gate using synchrophasor measurements. The method also utilizes a DC power flow based sensitivity concept. The proposed method is simple, fast, and well suited for real-time applications. The effectiveness of the proposed method is tested on the New England 39-bus test system, IEEE 24-bus reliability test system, and 246-bus Northern Region Power Grid Indian systems.     

Fast power flow for radial power systems using parallel processing

Power flow calculation is a basic tool for power system planning and control which includes power flow analysis, voltage control, service restoration, network reconfiguration, and other operation functions for control centers. In these applications, it is very important to solve the power flow problem as efficiently as possible. This paper presents a fast power flow using parallel processing for radial power systems. This method can be applied to secondary systems and distribution systems. Since it uses as state variables only active and reactive power injection to main lines and laterals, reduction of the number of state variables can be realized. Radical networks are mapped to the tree structure of parallel processor systems in the proposed method. The forward/backward sweep approach is realized by communication from a root processor to leaf processors and vice versa. Using the mapping scheme of the proposed method, each processor has to communicate with only neighboring processors. The proposed method is evaluated on various radial systems with promising results.     

考虑负荷不确定性的区间潮流计算方法

潮流计算是进行电力系统分析的重要工具,而实际工程实践中因为负荷等量的不确定因素的存在,使得不确定潮流问题有其重要的实用性。将区间数学引入求解不确定负荷下的潮流问题,采用区间分析的方法进行潮流计算方程组的求解。以区间量为基础的潮流计算模型出发,采用Krawczyk—Moore区间迭代法求解,推出了求解方法。并以Ward＆Hale6节点试验系统为算例,进行不确定负荷潮流计算。     

配电网区间线性三相潮流的非迭代仿射求逆计算方法

现有配电网区间潮流计算大多是以迭代法为基础扩展得到的,需要进行多次区间迭代以获取收敛的潮流解,因而存在收敛性和计算效率低下问题。为此,文中将线性三相潮流算法与仿射求逆方法相结合,提出了一种配电网区间线性三相潮流的非迭代仿射求逆计算方法。所提方法采用仿射数描述区间变量间的相关性,将潮流方程转化为仿射线性潮流方程,并引入仿射矩阵求逆方法对其进行求解。该方法无须迭代,不存在收敛性问题。最后采用多个三相不平衡系统作为算例,通过与其他3种方法的分析比较,验证了所提算法的性能。结果表明,所提算法兼具高效性和低保守性优点,且性能稳定。     

不确定性环境下数据驱动的电力系统优化调度方法综述

随着可再生能源大规模并网,电力系统运行的不确定性显著增加,考虑不确定性因素的调度方法逐渐得到重视。另一方面,建立准确的不确定性因素模型是求解优化问题的前提与关键,可再生能源出力具有复杂的不确定性,其发电数据为随机调度提供了科学的数据支撑。文中总结了不确定性环境下数据驱动的电力系统调度的理论方法以及应用场景。首先,总结了传统随机优化调度中数据驱动的随机变量建模方法。其次,介绍了鲁棒优化调度中数据驱动的不确定性集合建模方法。然后,针对随机优化中不确定性因素建模不准确以及鲁棒优化结果较为保守的问题,重点阐述了基于数据驱动分布鲁棒的电力系统优化调度理论与方法,梳理了随机变量的概率分布模糊集构建方法和分布鲁棒优化的模型构建及求解算法。最后,对数据驱动的电力系统调度未来的研究工作进行了展望。     

高比例可再生能源电力系统的协同优化运行技术展望

近年来,随着风力发电和太阳能发电的大规模快速发展,以及交流、直流输电线路的不断建设,中国电力系统呈现高比例可再生能源和交直流混联电网两大重要特征和趋势。在分析国内外研究现状及存在问题的基础上,文中从源—荷双重不确定性的交直流混联系统态势感知、考虑宽频带稳定约束的大规模可再生能源集群并网协调控制、高渗透率可再生能源配电系统源—网—荷交互的灵活重构与协同运行、高比例可再生能源并网的交直流混联系统多尺度运行优化与决策等四个方面,提出了含高比例可再生能源电力系统协同优化运行方面亟待研究的关键技术内容,构思了研究方案,并对其难点问题与挑战进行了展望。