考虑电热耦合效应的配电网潮流计算

线路电阻会随着线路温度的变化而变化,这使得电网周围的环境因素对电网潮流分布产生影响。文中计及线路温度、线路电阻和潮流的相互关系,建立了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算模型,在该模型中,线路电阻作为状态变量,不再是一个常数。针对该模型的复杂性,对常规基于前推回代法的配电网潮流计算进行了扩展,将线路热平衡模型嵌入到前推部分,在迭代过程中动态更新线路温度、电阻和潮流,简单高效地实现了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算。IEEE 14节点和118节点配电网算例分析表明电热耦合效应对配电网潮流有较大的影响,基于恒定电阻的潮流计算可能产生较大的偏差。     

考虑电热耦合影响的牵引网潮流计算方法EI北大核心CSCD

铁路牵引网沿线周围环境和导线电流对导线电阻影响较大,为了使牵引网潮流计算结果更准确、更符合实际,将电热耦合理论引入牵引网潮流计算,对牵引供电系统和考虑电热耦合影响的潮流计算方法进行了分析。首先分析了架空输电导线的电热耦合理论;其次在牵引供电方式基础上,建立了牵引网潮流计算的通用等效电路模型;最后提出一种考虑电热耦合影响的动态潮流计算模型与算法。该算法在传统牛顿–拉夫逊潮流计算模型的基础上增加了关于输电导线温度的微分方程,每次迭代求解后根据导线温度修正导线电阻,并更新节点导纳矩阵元素。研究结果表明:导线电流和环境参数的变化对牵引网等效阻抗及潮流计算影响较大,所提出的潮流计算方法考虑了各环境参数及电流对输电导线的影响,为进一步开展考虑电热耦合影响复杂牵引网模型下的潮流计算研究奠定基础。     

考虑电热耦合影响的牵引网潮流计算方法

铁路牵引网沿线周围环境和导线电流对导线电阻影响较大,为了使牵引网潮流计算结果更准确、更符合实际,将电热耦合理论引入牵引网潮流计算,对牵引供电系统和考虑电热耦合影响的潮流计算方法进行了分析。首先分析了架空输电导线的电热耦合理论;其次在牵引供电方式基础上,建立了牵引网潮流计算的通用等效电路模型;最后提出一种考虑电热耦合影响的动态潮流计算模型与算法。该算法在传统牛顿–拉夫逊潮流计算模型的基础上增加了关于输电导线温度的微分方程,每次迭代求解后根据导线温度修正导线电阻,并更新节点导纳矩阵元素。研究结果表明:导线电流和环境参数的变化对牵引网等效阻抗及潮流计算影响较大,所提出的潮流计算方法考虑了各环境参数及电流对输电导线的影响,为进一步开展考虑电热耦合影响复杂牵引网模型下的潮流计算研究奠定基础。     

基于精细化热网模型的电热综合能源系统时序潮流计算

综合能源系统包含多热源环状管网且以电热耦合元件为平衡节点。然而,潮流计算中未能详细考虑热网中热能传输动态特性和管道水流局部阻力,也未能清晰定义热网负荷节点类型。文中提出一种基于精细化热网模型的电热综合能源系统时序潮流计算方法。首先,综合考虑热网管道中各种阻力对管道水流量的影响,建立了考虑精细化阻力的水力模型。基于热网管道中各微元之间的相互影响分析,构建了考虑热网动态特性的热力模型和管道温度求解模型。然后,文中重新定义了热网负荷节点类型,修正了热网中水力-热力计算方法和电热耦合处的迭代处理方法,并结合电/热系统间顺序计算方法,提出了兼顾热网动态特性与精细化水力模型的电热综合能源系统时序潮流计算方法。最后,通过实际算例验证所提模型在电热综合能源系统潮流计算中的可行性与必要性。     

基于树木生长算法的含UPFC的最优潮流计算

最优潮流(OPF)计算是一个非凸优化问题,统一潮流控制器(UPFC)的引入增加了OPF问题的非凸程度,使得基于内点法的传统优化算法难以获取全局最优解。文中提出基于树木生长算法(TGA)的计及UPFC的最优潮流计算方法,将发电成本与有功网损、电压偏移加权作为目标函数,并考虑网络与UPFC设备的安全运行约束,优化了OPF模型。最后基于IEEE 30节点系统以及南京西环网116节点实际系统进行算例测试,对比TGA、粒子群与内点法的结果,并使用蒙特卡洛方法对不同的启发式算法分别进行50次计算,验证了TGA具有更好的求解精度与鲁棒性。     

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.     

基于交替方向乘子法及最优潮流的输配电网协调规划方法

输配电网间的交互愈加紧密,因此在规划中考虑两者间的协调关系是十分必要的。对此,提出了一种基于交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers, ADMM)及最优潮流(OPF)的输配电网协调规划方法。该方法首先通过计及网络最优潮流,以输配电网连结处的传输功率作为耦合变量建立输配电网协调规划模型,并将耦合变量作为共享变量,利用ADMM算法求解模型得到电网规划初步方案。然后提出划分子算法对配电网侧规划初步方案中的各变电站所带供电网络进行独立划分得到配电网侧规划最终方案,据此优化输电网侧规划初步方案。最后将两侧电网规划最终方案加以整合。通过对IEEE-14节点输电网与54节点配电网的耦合系统进行仿真分析,并对比不考虑输配电网协调关系时的电网规划方案,验证了该方法的合理性和有效性。     

电-热综合能源系统能流的区间计算算法

为描述电、热负荷不确定性对综合能源系统的影响,建立了电-热综合能源系统区间能流模型。首先,计及电-热综合能源系统负荷的不确定性,分别建立了电力网络区间模型和热力网络区间模型。然后,考虑热电联产机组、水泵和热泵建立了一种更符合实际情况的电热耦合元件区间模型。最终,通过电热耦合元件实现了电力网络和热力网络的耦合,建立了电-热综合能源系统区间能流模型。针对传统的区间迭代法存在的计算结果区间易于扩张的问题,采用基于区间扩展的迭代算法对电-热综合能源系统区间能流模型进行求解。对IEEE33节点系统和32节点热力系统构成的电-热综合系统进行算例分析,结果验证了所建区间模型和所提算法的正确性。     

海上多平台气-电互联系统稳态建模与能量流分析

海上多平台气-电互联系统的耦合元件和稳态模型与传统气-电互联系统有所不同,故而对其进行稳态建模和能量流分析。互联系统的模型不仅对气网、电网和传统气-电互联系统的耦合元件压缩机和透平发电机进行了建模,还考虑了海上多平台的特点,提出海上平台电采气耦合过程并构建模型。基于顺序潮流算法,采用适合多平台实际情况的多平衡节点能量流算法进行能量流分析。最后,以某海上多平台气-电互联系统为算例,计算结果验证了所提模型的适用性和能量流算法的有效性。     

计及线路电热耦合的新能源接入通道全寿命经济性评估

以大规模风电远距离传输并网为研究背景,考虑环境因素对新能源传输通道载流规律及其机械性能劣化影响的同步作用,将电热协调理论与线路老化失效模型有机结合。首先,提出了基于电热耦合和全寿命周期成本的新能源承载线路最大允许温度评估模型,为电网的新能源消纳能力及其运行绩效提供评价依据。模型依据多种最大允许温度设定方案,连续化处理环境变量值,基于架空导线热惯性方程模拟线路全年电气和物理状态参量的变化。然后,统计各温度区间的持续时间并依据输电线路老化失效模型预估线路全寿命周期性能演化。基于故障率模型计算线路全寿命周期成本,在单位风电接入收益固定的前提条件下建立输电线路投资年平均利润与线路最大允许温度的函数解析表达,从而实现年平均利润最大化目标。最后,通过实际场景算例分析验证所提模型的有效性,及其对提高系统运行经济性和安全性的作用。     

基于简化预测—校正内点法的拟直流最优潮流

在大规模电力系统最优潮流的在线计算应用中,传统直流最优潮流算法虽然有着很高的计算效率,但是由于其完全忽略了电压和无功功率的影响,计算结果精度偏低。文中通过引入无功功率来修正有功功率平衡方程,提出了基于拟直流模型的最优潮流算法。为进一步提高计算效率,提出了一种简化预测—校正内点算法,该算法通过对最优潮流模型中不等式约束进行简化处理,形成只含上限约束的广义不等式约束,大大简化了程序的编写。通过对IEEE 30,118,300节点系统以及Polish 2 736,3 120节点系统的仿真测试,验证了算法的可行性和有效性。     

含大型风电场的电力系统多时段动态优化潮流

大型风电场的并网对电力系统的优化运行提出了新的挑战。该文对含风电场的电力系统优化潮流问题进行了研究，建立了多时段动态优化潮流模型，为了考虑风速随机变化的特点，提出了分时段策略，将风机在每个时段输出功率的期望值用于优化潮流的计算。文中对现有含风电场的潮流计算方法进行了分析，推导了异步风力发电机的无功－电压特性方程，在此基础上提出了含风电场的潮流计算新方法，并将其应用于提出的动态优化潮流模型中。算例表明该方法是有效的，具有一定的实用性。     

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。     

基于潮流转移因子的电力系统连锁跳闸风险评估

提出了一种基于潮流转移因子的电力系统连锁跳闸风险评估方法。在基于最优潮流交易的基础上,应用潮流转移因子对支路切除后的潮流转移情况进行预测,考虑潮流转移后支路电流不确定性建立后备保护动作概率模型,用首条支路故障概率和下条支路后备保护动作概率之积描述连锁跳闸的可能性指标,以连锁跳闸后是否切负荷将风险严重性进行分级,然后分别以连锁跳闸后系统购电费用增幅和切负荷费用为严重性指标,从而得到特定交易下支路连锁跳闸风险值,获得高风险连锁跳闸的支路路径信息,为制定交易计划和防范风险提供决策支持信息。IEEE10机39节点系统算例仿真结果表明了该方法的有效性。     

考虑电压稳定约束的最优潮流

采用指数负荷模型研究了有载调压变压器对系统最优潮流的影响。在阐述电压稳定性L指标的基础上,将L指标引入传统最优潮流中形成电压稳定约束的最优潮流,运用原-对偶内点法求解该模型。算例结果表明,该模型鲁棒性较好,能更加真实地反映系统实际运行情况。不同静态负荷模型对系统电压稳定性和经济性有一定的影响,系统电压稳定性的提高是以牺牲经济性为代价的,在考虑电压稳定性时,有载调压变压器的加入可以有效降低系统燃料费用,平抑系统有功出力和燃料费用的波动,将波动维持在一个较小的范围内。     

基于数字网系方法的概率最优潮流计算

风电场和光伏电站的大规模接入使得在进行电力系统最优潮流计算时需要考虑风电场和光伏电站出力的随机性。传统的蒙特卡洛法耗时长、占用内存大,文中提出一种利用数字网系(DN)的采样值具有等分布这一特性来改善输入随机变量分布空间覆盖程度的方法,并将该方法用于含风电场和光伏电站的电力系统概率最优潮流计算中。以IEEE 30节点系统对所提方法的准确性与有效性进行了验证,仿真结果表明:DN方法可以较好地估计输出随机变量的概率分布,能有效地处理电力市场中的不确定性问题。将该方法用于IEEE 300节点系统,研究了系统接入不同容量光伏电站对节点电价的影响。同时,还将风电场和光伏混合系统与单独风电场系统进行对比,得到前者的节点电价、网损和支路功率波动更小的结论。     

基于轨迹灵敏度的暂态稳定约束最优潮流计算

为将暂态稳定约束最优潮流问题转化为最优潮流和暂态稳定两个子问题,根据暂态稳定计算结果求出发电机转角及转速相对于机械输入功率的轨迹灵敏度。基于轨迹灵敏度,计算出在最领先发电机和最落后发电机之间转移的有功功率,据此修改其在最优潮流模型中的有功功率上下限,从而实现两个子问题的交替求解。并且推导出准确的轨迹灵敏度及初值计算公式,利用上述公式,得更小的转移功率值,从而使功率转移后系统的优化程度更高。同时在惯性中心坐标下采用最大转角判据找出最领先机和最落后机,并以3机9节点和10机39节点系统为例,验证了该方法的可行性。     

求解最优潮流问题的内点半定规划法

基于内点半定规划(semi-definite programming,SDP),提出一种求解最优潮流(optimal power flow,OPF)的新方法--SDP-OPF法。该方法将非凸OPF问题等价转换为半定规划问题,然后应用原始-对偶内点法求解。根据OPF半定规划模型的特点,采用基于半定规划的稀疏技术,使存储效率和计算性能得以大幅度提高。以4节点的简单电力系统为例,展示模型等价转换的过程及如何获取原OPF问题的解。IEEE-300节点等6个标准系统的仿真计算表明：所提算法具有超线性收敛性,其计算结果与内点非线性规划的结果一致,且能保证解的全局最优性,可在多项式时间内完成,是一种应用前景广阔的方法。     

Artificial bee colony algorithm for solving multi-objective optimal power flow problem

This paper presents a new and efficient method for solving optimal power flow (OPF) problem in electric power systems. In the proposed approach, artificial bee colony (ABC) algorithm is employed as the main optimizer for optimal adjustments of the power system control variables of the OPF problem. The control variables involve both continuous and discrete variables. Different objective functions such as convex and non-convex fuel costs, total active power loss, voltage profile improvement, voltage stability enhancement and total emission cost are chosen for this highly constrained nonlinear non-convex optimization problem. The validity and effectiveness of the proposed method is tested with the IEEE 9-bus system, IEEE 30-bus system and IEEE 57-bus system, and the test results are compared with the results found by other heuristic methods reported in the literature recently. The simulation results obtained show that the proposed ABC algorithm provides accurate solutions for any type of the objective functions.     

基于安全域的电力系统有功及无功优化

提出了一种同时计及电力系统有功及无功的新型优化潮流模型与算法。在构建优化潮流(OPF)的数学模型时借助了3种电力系统安全域的概念与方法,它们分别是:满足系统潮流约束(母线电压约束、支路热稳定极限以及发电机出力限制)的“静态安全域”、“静态电压稳定域”以及针对既定的网络结构和既定的网络结构变化过程的保证系统暂态稳定性的“动态安全域”。在此基础上,利用电力系统的有功功率与支路角之间、无功功率与节点电压幅值之间的仿射关系,建立了通过二次规划来求解优化潮流(OPF)的算法。文中最后在新英格兰10机39节点系统中演示了所提出算法的有效性。