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电网技术 2019年第02期杂志 文档列表

电网技术杂志含高比例可再生能源的交直流混联系统协同优化运行

计及线路随机故障的机会约束最优风电消纳模型363-370

摘要：在大规模风电并网的背景下,为提升电网运行的经济性与安全性,基于最优风电消纳比的概念提出一种计及输电线路随机故障的两阶段机会约束机组组合模型。一方面,采用机会约束量化风电出力的不确定性,确定最优的机组组合方式与风电消纳比;另一方面,综合考虑电网基态与故障态的运行方式,在故障发生后引入弃风、切负荷等控制措施,保证电网的稳定运行。为应对机会约束模型带来的求解难题,采用采样平均近似算法处理机会约束,并通过双线性Benders分解法将原问题分解为预测风电出力下的预测主问题和风电出力波动条件下的场景子问题,主子问题迭代求解,得到系统优化运行策略。6节点系统与IEEE RTS-79测试系统算例验证了所提模型与算法的有效性。

含可再生能源的电力系统两阶段核心骨干网架优化策略371-380

摘要：可再生能源是全球能源转型和低碳发展的重要解决方案,含高比例可再生能源是未来电力系统发展的必然趋势,而高比例可再生能源电力系统的核心骨干网架直接关系到系统在灾害条件下的生存性、可靠性和可再生能源的消纳率。分析了高比例可再生能源电力系统的核心骨干网架的特征。随后结合电力网络中不同类型节点的特点,基于拓扑特性和电气参数分别构建各类节点的重要度评价指标体系,并采用熵权-理想解法评价各类节点的相对重要度。根据节点的相对重要度,构建了两阶段核心骨干网架优化模型:第一阶段模型针对重要负荷节点进行网架优化;第二阶段模型针对电源节点进行优化,最终得到包含风电场、光伏电站和常规机组的核心骨干网架。修改后的含高比例可再生能源的IEEE-118节点系统的仿真结果表明,文中策略能够较全面地评估高比例可再生能源电力系统的各类节点的相对重要度,优化得到的核心骨干网架能够保障对重要负荷的供电,且具有较高的可再生能源渗透率与利用率。

考虑多重不确定性和备用互济的含风电互联电力系统分散协调调度方法381-389

摘要：针对含风电互联电力系统优化运行问题,提出考虑风电预测误差、负荷预测误差,和发电机、联络线故障多重不确定性,支持联络线备用互济决策的安全约束分散协调调度模型和方法。首先综合考虑风速预测误差和风电机组强迫停运,得到风电场出力概率模型;然后通过改进机组停运容量概率表,在考虑机组故障的基础上得到进一步考虑风电和负荷不确定性的备用需求;最后建立考虑多重不确定性和备用互济的安全约束分散协调调度模型,采用随机–鲁棒的优化框架,实现多重不确定性因素在决策过程中的处理,设计双层目标级联分析算法实现对联络线功率和备用互济的分散协调调度。通过对2区78节点和2区236节点进行算例分析,验证所提模型的有效性和互联互备模式的经济性。

高比例风电系统的优化调度方法390-399

摘要：高比例风电的接入给系统优化调度带来了严峻的挑战。为促进高比例风电的消纳,建立了综合考虑发电成本和弃风成本的鲁棒机组组合模型;同时针对风电的空间集群效应和时间平滑效应,构建了考虑风电空间和时间约束的不确定集;此外为克服模型的求解难度,提出了分层列和约束生成算法,该算法将模型分解为3层优化问题予以求解,即第1层发电成本最小化的机组组合优化层,第2层安全可行性检验层,第3层风电最大化利用层,其中第2层向第1层反馈可行性割集,而第3层向第1层反馈风电消纳的割集,通过协调优化,以确保得到既能够应对的风电随机波动又促进风电充分利用的调度方案。最后结合修改后的IEEE 39节点算例进行了仿真,结果表明:考虑风电时空约束的模型降低了鲁棒优化的保守性,同时模型中加入弃风惩罚成本后提高了调度模型对高比例风电接入的适用性,此外所提算法能够有效地提升鲁棒机组组合的求解效率。

基于随机潮流和风险价值的含大规模风电系统高风险连锁故障评估400-409

摘要：随着系统中风电渗透率的增加,风电出力不确定性对电力系统连锁故障演化路径的影响不可忽视。基于此,引入随机潮流和风险价值理论,构建一种高风险连锁故障事故链模型,分析含大规模风电系统连锁故障事件的风险程度。首先基于多点风电随机注入相关性的随机潮流方法,提出了前瞻故障实时概率和严重度的后续故障搜索指标,据其风险价值选取高风险故障作为下级故障。其次,为反映风电随机性对风险指标的影响,采用模糊聚类建立风电场景,计算系统失负荷损失风险指标。基于该指标可分析当前运行点处于安全运行区域还是连锁故障高风险区域,指导系统日内调度。最后以改进的IEEE 39节点系统为例,说明了所提模型和算法的合理性,并分析了风电渗透率和风电预测误差对连锁故障停电风险的影响。

基于可信性理论的含直流落点系统风电与负荷协调恢复优化410-416

摘要：在高风电占比的交直流混联电力系统中,大停电后快速恢复负荷需要风电与常规电源、直流输电系统共同支撑,但风电的不确定性阻碍了其在恢复中应用。考虑风电与负荷的不确定性,引入风电场出力和负荷恢复量的模糊模型,基于可信性理论,建立风电与负荷协调恢复的模糊机会约束规划模型,在控制频率与备用风险水平基础上,优化风电与负荷接入效益。采用模糊机会约束的清晰等价类方法,将模糊模型转化为确定性的混合整数线性规划模型,保证了求解效率,满足在线快速决策的要求。算例表明该方法能够平衡风电、负荷与常规电源在多阶段恢复过程中的效益与安全,对风电接入具有更好的适应性。

直驱风电场场网/场内振荡现象及抑制方法417-424

摘要：在直驱风电场并网电力系统闭环模型及各子系统开环模型的基础上,采用开环模式谐振理论解释了直驱风电场出现场网/场内振荡模式的机理。同时,为了抑制直驱风电场中场网/场内振荡模式,提出直驱风电场双层阻尼控制方案,即风电场层阻尼控制主要抑制场网振荡模式,风机层阻尼控制主要抑制场内振荡模式,阻尼控制参数采用全局搜索算法协调整定,共同提升直驱风电场并网系统的阻尼。最后对直驱风电场并网电力系统进行了模态分析和非线性仿真分析,验证了直驱风电场双层阻尼控制方案的有效性。

光伏电站参与大电网一次调频的控制增益研究425-433

摘要：随着光伏发电等新能源的大规模快速发展,电力系统对其参与一次调频提出了相关要求。调频控制增益(调差系数的倒数)是一次调频控制的关键参数,目前其主要参照常规电源机组设置值和部分仿真计算结果制定,欠缺理论分析,国内外不同机构或标准提出的参数推荐值差异较大,不合适的参数可能导致频率调节不稳定。文中首先介绍了国内外有关光伏发电参与一次调频的技术要求,然后建立了光伏电站接入系统的一次调频控制分析模型,鉴于该模型含有死区和饱和等非线性环节,采用基于描述函数的非线性奈奎斯特稳定性判据分析了光伏电站接入系统前后调频控制增益的稳定范围。单机系统和两机系统算例仿真结果验证了所述分析方法和结果的正确性,该分析方法容易推广应用于风电等其它系统,分析结果可对相关标准和现场调频装置参数整定提供借鉴。

含分布式电源和储能装置的配电网分散式动态最优潮流434-442

摘要：随着大量分布式能源接入配电网,配电网的可调度性大大增强,逐渐呈现多主体特性。因此在对分布式能源进行优化调度的同时,还应保护不同主体间的隐私,这对传统的优化调度方式带来了很大的挑战。首先建立了含分布式电源和储能装置的配电网动态最优潮流模型,并借助正负旋转备用应对光伏出力的不确定性。通过对交流潮流方程进行线性近似,同时验证了在一定条件下描述储能装置运行状态的互补约束可自动满足,从而将原始的非线性规划模型转化为二次规划模型。然后将配电网、分布式电源和储能装置分别作为独立主体,将动态最优潮流模型转化为分散式优化模型。再采用辅助问题原理法求解,将分散式动态最优潮流模型的求解分解为各个独立主体的二次规划子模型的求解,既保护各个利益主体间的隐私,又能通过在各主体之间交换边界变量信息,实现各个独立主体之间的协调优化,从而实现全局最优。最后,通过对IEEE 33节点和一个实际265节点配电网进行测试,验证文中所提方法的正确性和有效性。

居民用户参与电网调峰激励机制及优化用电策略研究443-451

摘要：随着居民用电占比的不断提升,以及智能电表和智能家电在居民用户中的普及,开发居民用户的需求响应潜力对提高电网灵活调节能力是非常必要的。该文以居民负荷参与电网调峰为切入点,首先建立兼顾用户用电舒适度的居民用户各类电器的负荷模型;其次,基于现有分时电价机制不足以调动居民用户参与电网调峰的积极性及可能形成新的负荷高峰的情况,从居民负荷与系统负荷的相关性出发,提出了反映居民用电对电网调峰贡献度的调峰激励机制,并进行了合理性证明;最后综合考虑用电成本、舒适度和调峰激励建立了居民用户用电优化策略。仿真分析表明,所提出的调峰激励机制能够兼顾居民用户和电网的利益,是一种对现有固定/分时电价有效补充的激励机制,能进一步减少居民用户用电成本,降低其负荷峰值,响应电网削峰填谷的需要,实现居民用户与电网的友好互动。

含不同类型能源的多局域电网优化经济调度452-461

摘要：含不同类型能源的局域电网中包括多个微网,在微网内部引入电转气P2G(powertogas)设备加强了电力和天然气网络间的耦合,减少了弃水弃光现象,但也使可再生能源在进行优化调度时发生了能源重复转换,降低了用能效率,产生能源损耗。同时,随着越来越多的微网在一定区域的聚合形成了多微网系统,其存在着微网与配网和微网间的功率交互。在此背景下,基于目标级联法,依据利益主体的不同,以生产效益最优为目标,建立了一种考虑微网内部能源重复转换,微网与配网、微网间功率交互的优化调度模型,该模型计及了对各设备出力的影响,优化得到了协调各设备的调度运行计划及系统最优运行成本。最后,在算例中对模型进行验证,结果表明所提优化调度模型能够在提高可再生能源消纳的情况下,降低系统运行成本,提高用能效率,实现了整个系统的能量优化管理。

光伏高渗透率下配网消纳能力模拟及电压控制策略研究462-469

摘要：随着大规模分布式光伏系统并入配电网,配网渗透率不断提高。光伏出力与负荷的不平衡导致线路中出现逆向潮流,引起电压越限。采用蒙特卡洛随机法模拟配网大规模光伏接入的情景,从单渗透率和整体两方面对模拟结果全面分析以充分评估配电网的光伏消纳能力;提出利用光伏系统逆变器的控制措施缓解并网节点的电压越限问题,进而提升配电网光伏消纳能力,通过计算电压灵敏度矩阵为所有并网逆变器分配无功补偿量,辅以有功缩减改善光伏并网特性。通过Matlab搭建IEEE33节点系统,仿真结果表明所述方法的有效性和可行性。

基于改进时间延迟环节的集群电动汽车参与电网调频的动态特性研究470-479

摘要：电动汽车数量的增多和其快速响应功率控制指令的优势使其在电力系统调频服务中得到广泛关注,从需求响应的角度看,考虑电动汽车参与系统调频的动态特性是增加电网弹性的有效途径之一。首先介绍了集群电动汽车参与电网调频的分层分布式控制的结构框架与市场机制;其次,基于集群电动汽车的动态响应模型,建立了基于改进时间延迟环节的集群电动汽车参与电网一、二次调频的动态模型,讨论了集群电动汽车参与电网调频的时间延迟参数设置对于调频动态特性的影响。然后,提出了计及车辆限制和用户需求个体差异性的电动汽车参与电网调频的控制策略。最后,通过3个算例进行多场景定量模拟。仿真结果表明:相比于目前已有的电动汽车参与电网调频模型中参数普遍采用平均值的方法,文中所建立的一阶时滞模型更接近实际响应情况,且能抑制频率超调。

特约主编寄语-I0002

摘要：随着可再生能源的快速发展,特别是以风电和光伏发电为代表的大规模可再生能源的开发和利用、以及以远距离传输可再生能源到负荷中心为主要目的的直流输电通道建设和投运,电力系统已呈现高比例可再生能源接入交直流混联电网的特征和发展趋势。高比例可再生能源、交直流混联电网与多类型负荷的协同优化运行已成为电力系统实际生产运行和工业界、学术界普遍关注的热点问题,具备重要的理论研究和工程实用价值。

电网技术杂志国家重点研发计划

基于多能互补的电/热综合需求响应480-487

摘要：工业园区中工业负荷稳定、自动化水平高,具有较大的需求响应潜力。工业用户对多能源存在需求差异,各个能源子系统存在耦合互补的关系。从工业用户角度出发,将用户对于冷、热、电多能流的需求纳入需求响应范围内,提出基于多能互补的电/热综合需求响应机制。以满足上级调峰需求为优化目标,在设备物理约束、能量平衡约束及新增需求响应约束下,采用混合整数线性规划法进行求解,最终得到电/热综合需求响应策略。算例分析表明,所提策略可进一步挖掘用户的响应潜力,并指导用户合理制定需求响应方案;相较传统需求响应策略,该策略用户侧损耗较小,响应程度更高,有利于实现电网公司与用户侧的共赢。

基于可消纳域的高渗透风电并网调度容量研究488-494

摘要：近年来并网风电呈现"大规模、高渗透"的特性,严重削弱了电网调度对风电功率的控制能力,常出现火电调节能力不足、风电外送受限而导致的严重弃风现象。针对此类问题,提出风电可消纳域概念,从电网调节等效负荷波动能力和网络传输能力2方面对其进行分析。在此基础上结合风电功率波动特性分析,建立了基于可消纳域的风电最优并网功率模型,以火电机组发电成本、火电机组调节裕度和传输通道剩余空间为目标函数,确定当前网架结构下的风电最优并网功率,并对风电出力能力进行分析,进而确定风电调度容量。应用CPLEX软件对模型进行求解,算例系统取东北某区域电网,通过定义风电调度评价指标,与常规调度方案进行对比,并对风电可消纳域的利用率进行评价,验证了文中所提协调调度方案的可行性与有效性。

电动汽车参与电网二次调频建模与控制策略495-503

摘要：风电等分布式电源大规模接入电网,使得电网的频率控制问题变得日益复杂。大量且分散的电动汽车通过集中式控制聚合在一起,具有提供频率调节服务的能力,为解决这一问题提供了新的途径。根据电动汽车的快速响应特性和能量受到约束的特点,通过巴特沃斯滤波器将调频信号分解,将其中的高频分量分配于电动汽车承担,同时电动汽车根据电池荷电状态按比例分配调节功率。通过单区域系统调频模型仿真,验证了策略的有效性,表明该策略能够发挥电动汽车的快速响应特点,对抑制频率偏差有显著作用。

基于改进型直流潮流算法的主动配电网分布式电源规划模型及其线性化方法504-513

摘要：以分布式电源(distributed generation,DG)运营商净收益最大为优化目标,建立多场景多时段耦合的主动配电网分布式电源规划模型。首先针对传统分布式电源规划求解方法的不足,提出一种计及电压和无功功率的改进型直流潮流模型,实现支路潮流方程中电压幅值与相角的解耦,并基于此建立了考虑储能系统和多种主动管理(activemanagement,AM)措施协调优化的分布式电源规划模型。其次,在保证模型精度和系统运行物理意义的前提下,引入网损因子法、圆形约束线性化法、McCormick凸包络线法、辅助变量等方法,将原始模型转换为混合整数线性优化模型。最后,提出了一种基于热启动(warm start)的迭代求解流程以保证模型精度。以江苏省某市经济开发区的15节点系统为测试算例,调用GAMS-MOSEK求解器对规划模型进行求解,验证了模型及算法的有效性。