兼顾环境保护与经济效益的发电调度分布式优化策略

在国家节能环保的政策下,发电调度决策不仅需要考虑经济运行目标,还要兼顾环境保护。从协调运行的角度讨论了互联区域的发电调度策略,将发电成本最小和污染气体排放最小同时作为目标函数。提出一种新的分区设置多目标权系数的方案,即根据各分区内网络参数、发电成本、污染排放等具体情况计算其权系数。按照电网分区的原则,对各分区进行了分布式并行优化。算例表明,所提出的方案通过各分区协调运行,能够减少全系统发电成本和污染气体排放量,从而在不增加环保成本的前提下,有效地减轻火力发电对环境的污染。     

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.     

区域互联电网电能量与备用辅助服务联合优化模型研究

电能量市场与备用辅助服务市场联合优化能够在满足系统安全运行约束的前提下实现经济效益最优,是国外典型电力现货市场运行的最佳实践。在我国现行的"分层分区"电力调度管理体制下,电网安全与备用容量管理在区域、省级调度中心之间各有权责,存在全系统及各分区的备用需求容量配置、分区间备用的有效调度等问题,不能直接照搬国外的电能量与备用联合出清机制与模型。分析了我国区域互联电网条件下的电能量与备用辅助服务联合优化市场模式,提出了计及多因素的系统及各分区的备用需求容量设置方法,分别构建了单区域、多区域互联两种情形下的联合优化出清数学模型。最后,基于三区域IEEE-RTS96系统进行算例分析,验证了所提分区备用需求容量配置方法及区域电网联合优化出清数学模型可充分考虑区域间运行约束对预留备用容量有效性的影响,从而极大提升系统运行的可靠性。     

互联电网的直流最优潮流分解算法研究

研究了大系统互联电网的最优潮流优化策略,基于部分对偶理论分析了电网分区的分解协调模型,提出了一种基于直流最优潮流模型的互联电网多区域分解最优潮流并行求解算法,将一个大的电网互联系统分解成多个区域子问题,每个区域子问题是个典型的二次规划问题,使用直流最优潮流模型来求解互联电网的最优潮流分布,讨论了分区优化收敛条件。通过交换输出电价和边界节点相位角,完成区域间的信息交换。使用上述分解算法对IEEERTS-96算例的多个互联区域进行了分析,结果表明本文算法是一种有效的求解算法,适合大区电网互联后在线分布式动态OPF计算。在电力系统有极大的应用前景。     

分区核仁法分摊多区域互联输电网固定成本

探讨了电力市场环境下多区域互联电网固定成本的分摊问题。给出固定成本分摊的合作博弈模型,采用分区核仁算法求解。将多区域互联电网拆分为各个区域电网,固定成本根据区域间等值双边交易的比例分摊,再用核仁算法分区求得区域内部各用户承担的固定成本。此方法减小了将多区域互联电网作为一个整体求核仁解的计算量,并且保持了合作博弈模型原本给出的经济信号。IEEE14节点3区域系统的仿真算例验证了该方法的有效性。     

含风光水火储的多区域互联电力系统协同优化负荷频率控制

针对现代电力系统中呈现出的互联和多源的特点,首先提出了一种启发式智能优化算法辅助含风光水火储的多区域互联电力系统协同优化负荷频率控制方法,该方法以每个区域的区域控制偏差为目标函数;然后利用鲸鱼智能优化算法鲁棒性强、求解精度高及收敛快速度等优点,对各区域的PID负荷频率控制器参数进行协同优化,使得系统在各种随机扰动下,都能够维持频率稳定和长期安全运行;最后建立含风光水火储的三区域互联电力系统模型,对比不同优化整定方法下的互联电力系统频率和联络线功率偏差,测试系统在不同扰动时各区域的稳定性及所提方法的有效性。实验结果表明,所采取的多区域互联负荷频率控制器协同优化整定方法有效地改善了系统的稳定性,具有良好的鲁棒性和实用性。     

分区核仁法分摊多区域互联输电网固定成本

探讨了电力市场环境下多区域互联电网固定成本的分摊问题.给出固定成本分摊的合作博弈模型,采用分区核仁算法求解.将多区域互联电网拆分为各个区域电网,固定成本根据区域间等值双边交易的比例分摊,再用核仁算法分区求得区域内部各用户承担的固定成本.此方法减小了将多区域互联电网作为一个整体求核仁解的计算量,并且保持了合作博弈模型原本给出的经济信号.IEEE14节点3区域系统的仿真算例验证了该方法的有效性.     

基于分区协调优化的环境经济调度策略

传统发电调度一般以发电成本最小为目标,环境经济调度则不仅要考虑经济运行目标,还需要兼顾环境保护。本文从协调优化的角度探讨了互联电网的环境经济调度策略,将电力市场购电成本最小和发电机组污染气体排放最小同时作为目标函数,提出了各分区分别设置多目标权重的方案;并根据电网分解与协调原理,进行分布式并行计算。算例表明,本文提出的调度策略能够以尽可能小的经济代价,达到污染排放总量控制更优的效果。在不添加环保投入、并保证发电量需求的条件下,通过分区调度策略,实现了环境与经济的双目标均衡优化。     

含风电并网的直流互联电网分散协调调度方法

对于含风电并网的直流跨区互联电网的日前安全约束机组组合问题,提出了基于目标级联分析法的分散协调调度模型。为充分利用直流联络线的灵活调整能力以提高风电的跨区消纳能力,对直流联络线的灵活运行特性进行了精细化建模,在此基础上,将直流联络线输送功率和发电机出力协调优化,将日前发电计划问题分解为上级调度中心负责互联区域间直流联络线潮流的协调优化主问题,以及下级调度中心以并行的方式独立优化各区域电网发电计划的子问题。以2区域12节点直流互联系统和由新英格兰39节点系统修改的2区域直流互联系统为例,验证了方法的有效性。结果表明所提方法符合我国电网分层分区的调度模式,并有助于提高风电的消纳能力。     

考虑区域负荷无功裕度的无功电压优化分区方法

考虑到无功电压分区控制对区域无功平衡能力的要求,提出了区域负荷无功裕度的概念,并建立了同时考虑节点间电气耦合程度、区域静态无功平衡能力与无功储备分区要求的无功电压优化分区模型。模型包括使各分区区域电气半径平方和最小与使所有分区中区域负荷无功裕度值最小的分区无功裕度值最大两个目标函数,约束方面要求各分区内静态无功平衡。针对所建模型的特点采用了多目标自适应进化规划算法求解,并基于IEEE 39节点算例系统,仿真对比分析了所提方法的特点,仿真结果验证了方法的有效性。     

超低频振荡中的区间联络线功率振荡现象及机理

超低频振荡是指一次调频中阻尼不足引发的频率整体振荡,一般认为不存在相对振荡情况。然而,在实际区域互联电网的研究中发现,系统频率在超低频振荡的同时,区间交流联络线功率也存在同频振荡现象。文中以两区域互联系统为研究对象,首先,基于分区域等值的统一频率模型,仿真分析了超低频振荡中联络线功率振荡的现象和特征。然后,基于阻尼转矩理论定义了区域电网的综合频率调节效应系数,继而从线性系统稳态频率响应视角提出该现象的发生机理,并讨论了影响因素。研究表明,如果区域之间的综合频率调节效应系数存在差异,即使在超低频振荡达到稳态振荡后,也会导致区间联络线发生与超低频稳态振荡频率相同的功率振荡。最后,以实际电网算例进行了验证,并讨论了该现象可能存在的危害。     

计及N-1约束的多维空间断面热稳定安全域边界快速计算

大规模互联电网潮流分布复杂,关键断面的输电极限影响因素较多,呈现出明显的多维特性,因而在多维参数空间中可以更为精细地刻画系统安全运行区域。为此,提出了一种计及N-1约束的多维空间中断面热稳定安全域边界的快速计算方法。首先,通过分析发电机组出力变化对断面各构成线路的功率传输转移分布因子(PTDF),解析在单一约束条件下机组出力与断面热稳定极限的数值关系;在此基础上提出了顶点搜索策略,形成参数全空间中断面热稳定安全域边界快速求解综合法。该方法结合解析分析和仿真计算两类方法的优点,能够发现参数空间中可能存在的全部热稳定极限约束,快速求得安全域边界的分段近似线性表达式,在多维参数空间中快速准确地刻画系统的安全运行边界。目前,该方法已在中国南方某电网运行方式计算中得到应用。     

基于惯量中心动态信号的交直流互联系统稳定控制

针对交直流互联电力系统的稳定控制问题，提出了基于系统惯量中心(center of inertia，COI)动态信号的发电机励磁和直流功率调制综合控制方案。该方案中各发电机功角和频率动态跟踪由广域测量系统提供的系统COI动态功角和频率轨迹。直流输电线路功率调制的目标是阻尼区域COI功角和频率间的相互振荡。考虑到模型误差和外部干扰因素，采用反步法设计了非线性鲁棒控制器。对某4机2区域系统进行仿真实验，结果表明该控制方案和控制器突破了系统只能稳定于工频下的局限，增大了系统的稳定域，显著改善了系统的功角稳定性。     

改善接入地区电压稳定性的风电场无功控制策略

针对大规模风电场接入电网带来的电压无功问题,提出一种改善接入地区电压稳定性的变速恒频风电场无功控制策略,在系统发生扰动时,以接入点为电压控制点,扰动前的稳态电压为控制目标,动态调节风电场输出无功功率,维持接入点电压水平。实际应用时,该策略利用系统部分雅可比矩阵推导风电场的电压无功灵敏度信息,并根据风电场的无功输出能力计算风电场无功调整量,同时通过设置控制死区和延时,避免了风电机组的频繁调控。仿真算例表明,采用所提策略能够充分发挥变速恒频电机风电场的快速无功调节能力,有效抑制风速扰动、负荷变化等因素引起的电压波动,维持接入地区电网的电压稳定性。     

考虑交换功率费用的多区互联电热联合系统协调消纳弃风分析

随着风电并网容量及弃风量的增加,远距离、大容量异地消纳风电已成为降低弃风率的有效策略.针对区域间以特高压直流为主要输送通道的发展格局,建立了区域间直流联络线模型;在考虑各区域电热联合系统信息保密及调度独立性的前提下,基于目标级联分析法,将调度问题分为上级优化主问题和下级优化子问题,并以联络线功率为协调变量,建立了考虑联...     

海上多平台互联电力系统故障后的供电恢复策略

在电力系统出现故障后,恢复非故障区域的供电可有效提高系统自愈能力。针对应急发电机、储能装置辅助的海上多平台互联电力系统,提出了一种适用于孤岛电网故障后的供电恢复策略。首先,提出了电源恢复优化模型所考虑的4种指标:故障恢复效果、故障恢复时间成本、对非故障区域内潮流影响和启动应急发电机数量。此外,给出了具有潮流约束、网络安全约束和网络拓扑约束的故障后供电恢复优化模型。然后,将遗传算法应用于该供电恢复策略中,通过改变电力系统中开关的分合状态来调整电网的运行方式,进而恢复非故障区域的供电。最后,结合IEEE 53节点配电系统和海上多平台互联电力系统的大量仿真实验,验证了所提电源恢复策略的有效性,此外,还评估了含储能的海上多平台互联电力系统的自愈控制能力。     

区域自治型单三相多微电网实时模型预测控制

随着用户侧微电网工程的逐步推广,一定区域内不同相序的微电网可联结成单三相混联的多微电网系统。针对脱离配电网情况下所形成的区域自治型单三相多微电网,提出一种基于模型预测控制的实时控制策略。所提策略根据多微电网集散式分层控制架构,考虑三相不平衡度,以实时联络线功率与给定参考值的偏差最小为控制目标,构建多输入、多扰动、多变量的动态预测模型,再将其转化为混合整数非线性规划问题进行求解,同时引入反馈校正环节进行预测误差修正,实现滚动式的有限时域闭环优化。仿真结果表明,所提策略可实现区域自治型单三相多微电网实时源、荷、储的功率调节,平抑源、荷的出力波动,跟踪联络线功率以满足三相不平衡度约束,有利于区域微电网的规模化推广。     

Power Mismatch Detection and Estimation for Emergency Control

This paper considers one aspect of the problem of the control of power systems in the emergency state exhibiting a severe viability crisis characterized by large load/generation imbalances. The proposed centralized control strategy resuls in structural action on demand/generation and is based on fast and decentralized detection and estimation of the power imbalance in the areas of an interconnected power system. Low order dynamic observers are proposed to estimate the magnitude of the imbalance using locally available measurements of frequency and tie-line power flows. Guidelines for the design of the proposed observer are presented and illustrated on the practically important example of an interconnected power system model.     

互联电力系统运行控制性能评价标准的探讨

随着互联电力系统的发展,已有的控制性能评价标准已不能满足要求,迫切需要制定更加适合现有控制要求和网络结构的新标准.通过探讨电力系统互联的本质,提出了互联电力系统控制性能评价标准的制定原则;在分析现有的A1,A2和CPSl,CPS2两类标准的控制机理及缺陷后,阐述了建立新标准的必要性,进而提出制定新标准所涉及的系统状态分级、自动发电控制(AGC)闭环中加入联络线安全约束、控制策略和区域控制偏差(ACE)分解等若干概念和思路.     

高压直流输电与发电机励磁的综合变结构控制

研究了交直流互联系统采用变结构控制策略提高系统的暂态稳定性问题。以一单机无穷大系统为研究对象,并以交直流互联系统的动力学方程、发电机的电磁功率方程和高压直流输电直流功率调制规律方程为基础,建立了发电机励磁与高压直流输电综合控制的非线性数学模型。采用滑膜变结构控制策略设计了发电机励磁和高压直流输电的综合控制器,该控制器采用先设定系统的滑模运动方程,再求取等效系统,最后求取切换面的方法来得到控制规律。在交流输电线路发生故障时,采用常规的控制策略和文章提出的控制策略对系统进行了仿真,仿真结果表明,采用该控制策略能够显著提高输电系统的暂态稳定极限及暂态稳定性。