微电网黑启动中考虑负荷恢复优化的分布式电源恢复方案

孤立微电网发生大面积停电后,微电网内部分布式电源(DG)恢复方案的制定对微电网黑启动的成功实施有重要作用。研究了DG启动顺序的优化及DG启动过程中负荷恢复的优化。根据DG特性评估了不同类型DG的黑启动能力,建立了以DG发电量最大和DG附近负荷重要度最大为目标的多目标优化模型。将DG恢复过程按时步划分后,采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对模型进行求解;然后选定最优的DG启动顺序,并为其搜索恢复路径。采用相同的时步划分方案,为DG启动过程中的负荷恢复建立了单目标优化模型,并利用改进的二进制粒子群优化(MBPSO)算法求解得到最优负荷恢复方案。算例分析结果验证了所提方案的有效性。     

考虑恢复安全裕度的扩展黑启动方案多目标优化与决策

目前黑启动阶段的恢复策略都未保留恢复安全裕度,单纯追求效益型指标的最大化,不利于黑启动小系统的安全恢复和稳定运行,且现有的黑启动决策方法尚不能合理地融合决策者的偏好因素和系统恢复的实际情况。提出兼顾功率支持和恢复安全裕度的扩展黑启动方案多目标优化方法,以初期阶段内发电量加权和最大化、电压稳定裕度最大化和维持节点电压在满意水平为优化目标,综合考虑各类约束,建立扩展黑启动方案的多目标优化模型;结合快速非支配排序遗传算法与最短路径法对扩展黑启动方案求解出Pareto最优解集。综合决策者的偏好因素和决策矩阵的客观信息,进行基于模糊熵权的Vague模糊集多属性决策分析,选取出最满意的扩展黑启动优化方案。最后,以新英格兰10机39节点系统和河北南网实际系统为算例,验证了所提方法的有效性。     

最小化用户停电损失的主动配电网黑启动分区优化策略

电力系统发生大停电事故后,含高比例分布式电源的主动配电网可以通过分区实现快速并行恢复。提出了一种主动配电网黑启动分区优化策略。以最小化用户停电损失为目标,建立了主动配电网黑启动分区的混合整数线性规划模型,通过分布式电源、线路、母线和负荷的恢复约束将各个分区内部的恢复操作顺序集成到分区模型中。利用线性规划求解器ILOG CPLEX对所提出的优化模型进行求解,从而得到配电网黑启动分区恢复方案。以改进的IEEE 69节点配电系统为例验证了所提模型与策略的有效性。     

考虑后续恢复的扩展黑启动方案多目标优化

目前黑启动阶段的恢复策略制定只考虑了初期恢复效果的优劣,而未将系统后续恢复的效果纳入策略目标集。文中综合考虑初期阶段和系统后续恢复效果,以初期阶段内发电量加权和最大化、尽快搭建系统的骨架网络和选择运行性能尽可能利于后续系统电压调整的被启动机组为优化目标,综合考虑机组启动约束和系统运行约束,建立扩展黑启动方案的多目标优化模型;然后结合快速非支配排序遗传算法NSGA-II(fast and elitist non-dominated sorting genetic algorithm)与最短路径法对扩展黑启动方案求解出Pareto最优解集。该方法避免了求解的目标偏好性,决策者可根据大停电恢复的实际要求选择出最终的满意解。最后以新英格兰10机39节点系统和河北南网实际系统为算例验证所提方法的有效性。     

大停电后含分布式电源的电网分区及负荷恢复方案

含有分布式电源(Distributed Generation,DG)的电网在发生大停电事故后,为提高系统恢复效率,一般将电网进行合理分区,并采用分区并行恢复的方案。首先运用灰色决策理论选取了各分区的黑启动电源,结合最短路径快速算法(Shortest Path Faster Algorithm,SPFA)搜索各黑启动电源到待恢复节点的最优恢复路径;然后据此建立了兼顾恢复时间性和安全性的最优分区多目标优化模型,并采用多目标粒子群优化算法(Multi-objective Particle Swarm Optimization,MOPSO)对模型进行了求解。基于所得的最优分区方案,以构建初步网架为目标,结合遗传算法对各分区内的负荷恢复问题进行了优化。IEEE 30节点算例验证了所提方案的有效性。     

微电网黑启动中考虑DG特性与线路投入顺序的串行恢复策略

制定合理的孤立微电网黑启动恢复策略对于加快微电网的恢复进程、减少事故损失具有重要意义。提出了一种适用于微电网黑启动的串行恢复策略。首先分析了分布式电源(Distributed Generation, DG)与大电网中传统火电机组所不同的特性,在此基础上建立了基于变异系数法的DG黑启动能力评估模型,并用于选取黑启动电源。然后以线路重要度和节点重要度作为网架重构的指标,建立了网架重构优化模型,并采用遗传算法进行求解。在求解出目标网架后,以单位时间内恢复发电量最大为目标,进一步确定线路的投入顺序。最后通过算例的分析及结果验证了所提方案的有效性。     

考虑系统恢复能力的快速切负荷机组最优布点策略

具有快速切负荷(fast cut back, FCB)功能的火电机组在电力系统发生大停电事故后能够维持厂用电运行并迅速为停电区域供电，是一种性能优异的黑启动电源。FCB机组的布点策略会影响电力系统的恢复能力。在此背景下，建立了考虑系统恢复能力的FCB机组最优布点模型。首先，分析了FCB机组和非黑启动机组在电力系统恢复过程中的功率特性及其差异。然后，以最大化系统恢复能力为目标函数，考虑机组出力特性、FCB机组改造台数、恢复过程中电力潮流等约束条件，构建了FCB机组最优布点优化模型。采用线性化处理方法，将所提出的模型转化为混合整数线性规划模型，并采用高效商业求解器求解。最后，采用IEEE 39节点系统算例和IEEE 118节点系统算例验证了所提模型的有效性。算例结果表明，所提FCB机组布点方案能够有效提升系统的恢复能力。     

基于病毒进化改进NSGA-II算法的扩展黑启动多目标优化

为了保证黑启动小系统的安全恢复和合理兼顾多目标优化方法的快速搜索与局部搜索,提出基于病毒进化改进NSGA-II算法的综合功率支持和恢复安全裕度的扩展黑启动方案多目标优化方法。以初期阶段内发电量加权和最大化、电压稳定裕度最大化和维持节点电压在满意水平为目标建立多目标优化模型。在快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)的染色体中引入生物病毒机制和病毒感染操作,利用病毒的横向感染对解空间进行局部搜索,避免强化全局寻优时的前沿退化。然后结合基于病毒进化改进NSGA-II算法与最短路径法对扩展黑启动方案求解出Pareto最优解集。以新英格兰10机39节点系统和河北南网实际系统为算例验证所提方法的有效性,该方法为决策者提供了更全局性的选择空间,从而保证扩展黑启动小系统安全可靠地恢复更多出力。     

考虑后续恢复影响的扩展黑启动方案多目标优化与决策

综合考虑恢复初期阶段和后续阶段,提出一种扩展黑启动方案的多目标优化方法。以初期阶段内加权发电量最大化、尽快搭建系统的骨架网络和选择运行性能尽可能利于后续系统电压调整的被启动机组为优化目标,综合考虑机组启动约束和系统运行约束,建立扩展黑启动方案的多目标优化模型,然后结合快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)与Dijkstra法对扩展黑启动方案求解出Pareto最优解集。最后综合决策者的偏好因素和决策矩阵的客观信息,进行基于模糊熵权的Vague集多属性决策分析,选取出最满意的扩展黑启动优化方案。以新英格兰10机39节点系统为算例验证了所提方法的有效性。     

基于改进模拟退火算法的黑启动网架重构策略研究

为合理规划大停电后待恢复机组和负荷所在子区域,尽力减少停电对重要负荷造成的损失,本文提出了基于改进模拟退火算法的黑启动网架重构策略.首先对待恢复网架进行图抽象,建立含分布式电源的网架重构模型.然后应用Dijkstra算法对待启动机组和负荷进行初步划分.最后结合加权模拟退火算法,引入区域负荷启动系数对各区域间协同度进行优化.该方法一方面使待恢复节点与启动电源之间电气距离最短,使黑启动网络吞吐量最大化;另一方面优先保障重要负荷顺利启动,同时缩小各子区域平均等待时长,提高黑启动效率.以IEEE 39标准节点系统为算例,验证分析了该文方法的合理性和可行性.     

微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化策略

微网是一种能够灵活容纳可再生能源发电的小型电力系统,一般具有高比例的可再生能源渗透率和利用率,具备孤岛运行能力。随着含高比例可再生能源发电的微网的容量逐渐增大,其作为黑启动电源为大停电后电力系统中待恢复机组提供启动功率的潜力得到越来越普遍的认可。在此背景下,对微网作为黑启动电源时的电力网架重构优化问题开展研究。首先,分析了含高比例可再生能源微网作为黑启动电源的优势及其可行性。然后,以最大化恢复系统的发电量和最小化微网内的负荷损失量为目标构建计及微网作为黑启动电源的网架重构优化模型,并基于节点重要度和路径恢复时间构建综合路径评价指标以优化待恢复机组的恢复路径。最后,以新英格兰10机39节点系统为例说明了所提方法的可行性与有效性。     

基于电动汽车的极端场景多微电网韧性提升策略研究

极端场景下微电网与主网断开形成多个孤岛时,微电网内重要负荷的持续可靠供电面临极大挑战。微电网群内的电动汽车储能参与负荷支撑是提高系统韧性的有效技术手段。针对微电网孤岛供电问题,提出了一种基于电动汽车储能的多微电网两阶段韧性提升策略。首先,建立正常运行时多微电网能量管理模型,通过协调系统内各类发电资源进行能量互济,实现运行成本最小化。然后,针对台风极端事件引起的孤岛微电网持续可靠供电问题,通过多微电网各类发电资源和电动汽车储能进行能量互济,构建了多微电网两阶段韧性提升模型,最大限度地减少切负荷量,使系统运行成本最优。最后,采用Shapley值对涌现收益进行合理分配,并通过与传统多微电网能量管理方法进行对比,验证了所提韧性提升策略的有效性。     

考虑多类开关动作特性差异的配电网两阶段协同负荷恢复模型

基于灾后配电网恢复流程,提出一种考虑多类开关动作特性差异的配电网两阶段协同负荷恢复模型。首先,分析多类开关协同动作过程并构建考虑故障隔离阶段和服务恢复阶段协同的基本恢复框架;其次,基于此框架建立计及停电孤岛的新型重构约束、开关动作约束、故障隔离约束、配电网运行约束;然后,以两阶段切负荷成本最小为目标函数建立恢复模型,并将其转化为混合整数线性模型;最后,利用改进的IEEE 33节点系统验证所提模型的可行性,结果表明所提模型的实用性更强,且可以有效提高配电网负荷恢复能力。     

微电网的黑启动研究

为了提高微电网供电可靠性,提出一种针对全黑的孤立微电网的黑启动方案。结合微源特性及其控制方式,对微源的黑启动能力进行比较,确定了黑启动微源的选取原则,给出了黑启动过程中有黑启动能力和无黑启动能力微源的控制方式要求。分析了微电网黑启动的并行/串行网架恢复策略,指出应采用启动速度更快的并行恢复策略,并制定了详细的黑启动操作流程。利用Matlab/Simulink建立各微源控制模型以及微电网仿真模型,仿真结果验证了微电网黑启动方案及其操作流程的可行性。     

考虑需求响应的互联交直流混合微电网的分布式经济调度模型

交直流混合微网能够高效集成分布式电源和柔性负荷,开放共享的互联系统能够通过功率共享机制进一步提高多微网的可靠性和经济性。提出了考虑需求响应的互联交直流混合微电网的分布式经济调度模型。对于单个微网,建立了考虑需求响应的优化模型来降低自身的运营成本,并通过添加备用容量约束来应对微网中的不确定性。对于整个互联系统,直流网络通过协调各微网的边界信息来优化潮流分布,降低网损。整个优化问题以分布式的方式进行求解,微网内部的负荷资源被充分协调,各微网仅需提供有限的边界信息,用户隐私被充分保护。算例结果证明了所提调度模型的有效性。     

考虑风电和负荷不确定冷热电联供微网日前经济调度

以含多种分布式电源的冷热电联供（combined cooling heating and power, CCHP）微网为研究对象,考虑风电出力和冷热电负荷不确定对微网运行的影响,区分源荷不确定各自的特点,建立考虑风电和负荷不确定的CCHP微网两阶段鲁棒随机调度模型。虽然风电预测精度较低,但其波动范围易于测量,可以使用鲁棒优化方法处理风电不确定;负荷预测精度较高且有较强波动规律,使用随机优化方法处理负荷不确定。首先通过随机抽样形成多个负荷场景并削减,得到多个典型冷热电负荷场景;然后以最小化各场景的调度成本加权平均值为决策目标制定日前调度方案,该方案使用两阶段鲁棒优化方法求解。考虑实际生产中可能出现的弃风现象,为增加风电消纳引入弃风惩罚成本。算例仿真结果证明了所提调度方法的合理性与经济性。     

考虑多类型储能协同的重要负荷恢复方法

针对含多类型储能配电网大停电后利用分布式储能和电源进行重要负荷恢复的问题,考虑能量型和功率型储能的运行和功能特点,提出两阶段协同恢复方法,实现多类型储能协同互补,达到更优的恢复效果。第一阶段建立考虑能量型储能运行特性的多时段恢复混合整数二阶锥规划模型,确定各时段负荷恢复集合和各源计划功率曲线,即确定能量在时间维度的优化配置方案;第二阶段在第一阶段给出的能量分配方案基础上,考虑功率型储能的快速功率支撑,确定负荷因恢复突增时段的各源功率曲线,即确定功率的精细化配置方案。采用改进的IEEE 33节点配电网进行验证,结果验证了所提两阶段协同恢复方法的有效性。     

配电网多时段在线恢复决策问题的两阶段求解算法

大停电事故后,在配电网失去上级电网支撑的情况下,可协同多种本地电源恢复网内重要负荷供电,减小损失,提升韧性。为了实现有限发电资源的优化配置,此场景下的恢复问题通常可以建模为多时段恢复问题。然而由于恢复问题中的整数变量和非凸潮流约束,目前尚无方法能够对其有效求解,无法满足在线决策要求。文中提出多时段在线恢复决策问题的两阶段高效求解算法:第1阶段为基于最大生成树算法的辐射状拓扑确定算法,第2阶段为确定负荷状态的整数变量松弛迭代算法。最后,在改进的62节点配电网算例进行测试,验证了两阶段求解算法的可行性和优势,表明所提算法能够实现在线应用,辅助运行人员进行恢复决策。