基于全纯嵌入的电力系统不确定性仿射潮流方法

仿射潮流算法是求解新型电力系统状态量分布特征的重要手段。针对现有仿射潮流算法保守度较高、算法效率较低且需要选择合适的迭代初始值等不足之处,该文提出一种基于全纯嵌入的不确定性仿射潮流计算方法。首先,构建电力系统节点电压和功率仿射模型,并建立系统仿射潮流方程。在此基础上,将嵌入因子引入到仿射潮流方程中,构造具有泰勒级数形式的全纯嵌入仿射潮流模型;接着,将仿射潮流求解问题转换为泰勒幂级数系数的求解问题,获取状态量初始解及递推关系,计算不确定性潮流的仿射解。最后,算例验证所提算法具有保守性低、计算效率高和量化分析分布式电源出力对电压影响等优势。     

基于自适应幂级数初始点的电力系统全纯嵌入潮流并行计算

在利用全纯嵌入潮流计算方法求解电力系统潮流时,若平启动的电压幂级数初始点远离系统潮流解实际值,则易导致计算量增大,且在求解各节点电压的过程中,传统基于中央处理器(CPU)串行计算架构的计算耗时较长。提出一种基于自适应幂级数初始点的全纯嵌入潮流并行计算方法。根据系统节点导纳矩阵和平衡节点电压自适应调整系统全纯嵌入潮流的幂级数初始点,构建基于自适应幂级数初始点的全纯嵌入潮流计算模型,以加快电压幂级数的收敛。借助多核CPU计算平台实现各节点电压Padé近似的并行化,以提高系统潮流方程的求解效率。不同规模测试系统的仿真结果表明,所提方法可实现电力系统全纯嵌入潮流的高效、准确求解。     

电力系统交直流潮流的全纯嵌入计算

针对采用牛拉(NR)法计算电力系统交直流系统潮流存在初值选取和计算量大的不足,提出一种用于交直流潮流计算的全纯嵌入方法.该方法首先依据全纯函数构造原理,通过嵌入参数,分别构建全纯交流潮流模型、直流潮流模型及换流站控制模型;然后,基于全纯函数的泰勒级数展开特性,将非线性全纯潮流方程的求解问题,转换为隐式全纯函数的显式化问题;依据同次幂系数相等原则,求取泰勒级数展开项的幂级数系数,完成全纯函数的显式化,进而对嵌入参数赋值,实现交直流潮流的快速求解;最后,通过修改的IEEE 5节点交直流系统、RTS-96交直流系统和波兰电网3012wp交直流测试系统进行分析和验证,结果表明,所提方法不依赖初值便可快速、准确地计算出交直流系统潮流,且鲁棒性强,为大规模交直流电网潮流计算提供了新思路.     

基于全纯嵌入法的非迭代电力系统最优潮流计算

通过求解电力系统最优潮流获得各发电机的有功出力对于电力系统经济运行具有重要意义。全纯嵌入法是一种用于潮流计算的非迭代算法。该文将全纯嵌入法应用于最优潮流的求解,首先推导出约束条件和KKT条件的全纯嵌入形式;然后通过上述两组方程交叉得到求解通式,递归地计算出节点电压和发电机有功出力的表达式;最后根据解析表达式直接得到各发电机的有功出力,进而计算系统的最低发电成本。在IEEE 3节点、4节点、30节点、118节点和新英格兰39节点电力系统上的仿真结果验证了所提方法的可行性和准确性。     

计及灵活性的配电网储能优化配置

针对目前配电网大量接入分布式电源所带来的净负荷剧烈波动问题,提出一种基于局部约束与整体灵活性定量评价相结合的配电网储能优化配置方法。首先利用X-means方法对配电网的年运行场景进行分析,经过聚类选择出关键场景;其次,建立配电网中运行灵活性的定量计算模型和局部灵活性约束;最后,基于所建立的灵活性评价模型,建立求解配电网中储能优化配置的双层迭代求解模型。利用标准IEEE33节点配电网系统模拟真实配电网进行算例设计和仿真,验证了提出的储能配置的灵活性规划方法的有效性和经济性。     

计及灵活性辅助服务费用的配电网灵活型资源优化配置

针对高渗透率可再生能源配电网短时间大幅功率波动造成的灵活性调节能力不足问题,为了减少配电网对上级电网灵活性供给的依赖,提出了计及上级电网灵活性辅助服务费用的灵活型资源优化配置方法.定义了表征配电网灵活性水平的关口功率波动程度评价指标,基于Copula理论制定了配电网灵活性评估方法,给出了基于节点功率对关口功率波动影响指标排序的灵活型资源安装位置选择方法;进而面向未来电力市场场景,基于配电网对上级电网灵活性需求和上级电网灵活性供给能力之间的平衡博弈,结合各类型灵活型资源设备灵活性供给约束,构建了计及上级电网灵活性辅助服务费用的灵活型资源优化配置模型.配电网算例仿真结果表明,所提出的灵活型资源配置方法能够有效降低配电网年总运行费用,提高可再生能源消纳量和系统供电可靠性,削弱关口功率波动程度,从而减轻可再生能源和随机性负荷波动对上级电网造成的冲击影响.     

独立微电网多类灵活性资源优化配置

为提高含高比例可再生能源的独立微电网适应源-荷不确定性的能力,需对多类灵活性资源进行优化配置,为此提出一种独立微电网多类灵活性资源优化配置方法。首先,依据源-荷不确定性概率模型生成随机场景,将净负荷场景功率特征分析和概率统计方法与模糊聚类法相结合,划分负荷响应的峰、平、谷时段。接着,构建灵活性资源配置的双层优化模型,其上层目标为最大化经济效益,下层目标为最小化运行风险,并采用模式搜索算法和CPLEX求解双层优化模型。仿真结果表明采用本文所提出的负荷响应时段划分方法能更好地平抑独立微电网功率波动降低容量配置成本,且提出的优化方法相较传统基于罚函数的优化方法能提高灵活性资源配置的经济效益。     

考虑需求响应的电力系统灵活性资源优化配置

风电、光伏等间歇性电源的大规模并网使得对电力系统灵活性的需求急剧增加.为构建含高比例可再生能源电力系统,挖掘储能、水电、火电等灵活性机组与负荷响应等灵活性资源的调节能力,提出一种考虑需求响应的电力系统灵活性资源优化配置方法,使规划方案在满足灵活性需求条件下实现经济性最优.所提配置方法综合考虑了规划层、运行层和灵活层,以...     

基于常项值和先验节点的全纯嵌入潮流计算方法

在采用现有全纯嵌入潮流计算方法求解大规模电力系统潮流时,幂级数阶数过高,易导致解析延拓发散,收敛性较差,且计算冗余度高。提出一种基于常项值和先验节点的全纯嵌入潮流计算新方法。构建基于常项值的全纯嵌入潮流计算模型,通过动态更新常项值提高潮流收敛性;提出先验节点电压幅值预判机制以提高计算效率;提出2种节点类型转换方案。通过不同规模测试系统对所提方法进行分析验证,结果表明,所提方法不依赖于初值,可准确、高效地求解出潮流解,比牛顿-拉夫逊法和传统全纯嵌入潮流计算方法具有更好的潮流收敛性。     

计及灵活性资源的交直流混合配电网双层优化

如何引导灵活性资源参与电网优化运行是智能电网面临的重要问题,而交直流混合配电网的分区化和多元化也给优化运行带来新的挑战。提出了一种考虑灵活性资源参与的交直流混合配电网双层优化方法。首先,分析了供需两侧灵活性资源模型,通过对负荷聚类划分峰谷时段并制定合理分时电价,并从供需平衡的角度定义运行灵活性评价指标;其次,综合考虑需求响应、风光不确定性等因素,建立兼顾灵活性和经济性的交直流混合配电网双层优化模型,其中,上层模型以柔性负荷调度策略为决策主体,下层模型侧重于灵活性供给资源的运行策略,并利用分布鲁棒优化方法进行求解。最后,算例仿真结果验证了本文所提优化方法的合理性和有效性。     

考虑短时灵活性需求及资源调用成本的灵活性资源优化调度

灵活性是电力系统的固有属性,是衡量电力系统应对不确定性能力的重要指标。在电力系统灵活性概念的基础上,针对电力系统灵活性需求,提出电力系统灵活性资源优化方法;利用灵活性需求的时间尺度和方向性的两大特点,总结了电力系统灵活性资源分类原则,形成不同时间尺度和方向下的灵活性资源集合;根据灵活性资源的特点及分析,确定了灵活性资源响应灵活性需求的成本,在考虑灵活性约束的前提下,建立了灵活性资源优化模型。多时间尺度下的算例证明了该模型的有效性,是对传统优化过程的很好补充。     

基于概率潮流的风电分布式电源优化配置

由于风电机组输出功率的随机波动性,使得基于风电机组的分布式电源并网后,给配电系统的结构和运行带来巨大变化,影响系统的安全性和可靠性。在含分布式电源的配电网系统规划中,对分布式电源进行合理选择和配置是发挥最大效益的关键。采用Weibull分布来描述风速的随机变化,并计及风电机组强迫停机率的影响,结合功率曲线,建立风力发电的概率分析模型。通过Cornish-Fisher级数交流概率潮流计算方法,分析风电和负荷的随机波动对含分布式电源配电系统的影响,利用混合整数非线性规划方法,确定风电系统的最佳接入点和注入容量使得系统有功网损最小。     

考虑源网荷灵活性资源的配电网储能鲁棒规划

配电网中风光等分布式发电渗透率增加造成净负荷剧烈波动,导致配电网灵活性需求急剧增加.为此,提出一种考虑源网荷灵活性资源的配电网储能优化配置方法.首先,基于灵活性理论分析配电网中灵活性资源的特性,建立衡量配电网整体灵活性的灵活性供需平衡指标和衡量网络灵活性的支路灵活性应对能力指标;然后,从多时间尺度采用K-means方法...     

基于重启动全纯函数嵌入的电力系统经济调度

求解电力系统经济调度问题时存在以下不足：传统数学规划类算法依赖于初值,易收敛到局部最优;启发式算法可以跳出局部最优,但牺牲了计算速度和鲁棒性。为了克服这些问题,提出一种用于求解电力系统经济调度的重启动全纯函数嵌入式算法,该方法引入重启动机制和启发式规则。重启动机制将帕德近似计算限制在低阶,避免计算高阶时的高耗时和停滞解问题;启发式规则能够根据上一过程的近似解筛除部分约束,降低求解Karush-Kuhn-Tucker方程组的规模,并确定合适的初始值。以多个不同规模的静态和动态经济调度问题为算例进行测试,结果表明所提方法能够高效、准确地求解经济调度问题,而且比传统全纯函数嵌入式算法和内点法的收敛速度更快,执行时间更少。     

基于全纯嵌入法的电力系统解耦模型：薄弱节点辨识

快速准确地识别电压薄弱节点对于电力系统的安全稳定运行至关重要。为此,构建电力系统解耦模型,并提出一种可视化预测预期运行环境中电压薄弱节点的方法。首先通过建立两节点虚拟通道对电力系统进行解耦,并为每个节点赋予特有的电压指标,同时引入电压稳定边界;接着提出含可调嵌入因子的全纯嵌入法来推导电压指标轨迹的解析表达式;最后将穿过电压稳定边界的电压指标轨迹所对应的节点识别为预期运行环境中的电压薄弱节点。在IEEE14节点,39节点和118节点电力系统上的仿真结果验证所提方法的有效性和准确性。     

基于两阶段优化的分布式潮流控制器配置方法

分布式潮流控制器(DPFC)作为一种布点灵活、易扩展的分布式柔性交流输电系统(FACTS)设备,可有效改善潮流分布、提升系统承载能力。然而DPFC的潮流控制效果在极大程度上依赖于其配置方案。为此,基于混合整数线性规划方法构建了电网承载能力和DPFC配置最优的两阶段优化数学模型:第1阶段模型考虑电网约束及DPFC物理和运行特性约束,实现系统承载能力的最大化;第2阶段模型将系统最大承载能力作为运行条件,通过优化DPFC的投资费用,确定DPFC安装位置及容量的最优配置信息。IEEE-RTS79及某地区实际电网中的算例结果表明了所提方法的有效性和合理性。     

计及灵活性供需匹配的耦合系统优化配置模型

可再生能源与火电机组在同一并网点对外形成耦合系统的场景在东北地区普遍存在。在该场景下,考虑可再生能源和火电机组作为统一的运营整体进行优化配置是实现系统经济运行的关键。本文针对耦合系统中可再生能源接入的波动性和负荷的不确定性,提出一种考虑系统内灵活性供需匹配的优化配置模型。首先,为提升系统应对可再生能源输入及负荷需求不确定性的能力,根据耦合系统内的灵活性需求和灵活性供给匹配程度,建立灵活性供需匹配指标;其次,以耦合系统综合收益最优为目标,以灵活性供需匹配指标为约束,建立耦合系统优化配置模型;最后以东北地区某局域电网为例进行仿真分析,证明在耦合系统优化配置中考虑一定的灵活性供需匹配,在实现系统经济运行的基础上,可进一步提高系统配置的有效性和合理性。     

配电网线性潮流模型通式及误差分析

线性化潮流模型可降低潮流模型的求解难度,是提高配电网分析计算效率的有效手段。近年来,国内外学者提出了众多适用于配电网的线性化潮流模型。该文在总结现有配电网线性化潮流模型的基础上,提出配电网线性化潮流通式。然后,以节点注入功率方程为原始潮流方程,电压幅值的幂函数(v^k)及节点相角差(θ_ij)为独立变量,推导计及/不计及ZIP负荷模型的2种配电网线性化潮流模型,并对其进行误差分析。进一步根据历史数据,选取最优独立变量。最后,采用IEEE33和PG&E69节点系统进行仿真,对不同线性化潮流模型进行测试与比较,验证所选最优独立变量的有效性和鲁棒性。     

基于高斯混合模型的海洋能发电资源优化配置研究

针对海洋能资源丰富的海岛电网,提出了以消纳率最优为目标的海洋能发电资源优化配置方法。首先,采用高斯混合模型描述海洋能发电的随机波动性,并生成出力场景;然后以海洋能消纳率最优为目标构建了海岛电网的海洋能发电资源优化配置模型;最后,对渗透率、消纳率及源荷匹配度三个指标进行综合分析,获得最优配置方案。基于实际海岛负荷、波浪和潮流数据构建了海洋能发电资源优化配置算例,并重点分析了资源优化配置过程中渗透率约束的取值范围。结果表明,在不同的渗透率约束下,源荷匹配度呈现先升后降的趋势。因此,可以根据最大的源荷匹配度,确定资源优化配置模型中的渗透率约束取值范围。此外,在最优渗透率约束取值范围内,高斯混合模型出力场景与实测数据场景的优化配置结果相差不大且趋势一致,验证了高斯混合模型生成海洋能出力场景的有效性。     

基于线性潮流的新能源电力系统时序生产模拟技术

随着电力系统中新能源占比的不断攀升,为了准确评估地区电网新能源消纳能力,提出了基于线性潮流的电力系统时序生产模拟技术,在传统时序生产模拟模型基础上,进一步考虑线性化后的输电网潮流约束,同时采取电力时序生产模拟与线性潮流计算的迭代关联法对模型进行求解。最后以改进的IEEE 30节点系统作为算例,进行新能源消纳分析,结果验证了模型的可行性和有效性。