基于Kriging模型优化算法的含分布式电源配电网多目标无功优化研究

分布式电源(DG)在配电网中的渗透率越来越高,使无功优化问题变得复杂。为最大限度保证系统经济安全运行和电能质量,本文构建考虑源荷不确定性及电容器组等动作次数约束的含DG配电网多目标无功优化模型,提出概率场景生成和场景削减的方法描述源荷不确定性,并提出基于Kriging模型的全局优化算法求解无功优化问题,通过MATLAB和OPENDSS搭建求解平台求解含DG配电网无功优化。通过对改造后的IEEE33节点配电系统仿真测试,和粒子群算法比较,验证模型考虑源荷不确定性和本文求解算法的适应性、可行性和有效性,本文建立的无功优化模型反映实际运行情况,基于Kriging模型的全局优化算法求解该问题可行有效。     

含风电的综合能源系统源-荷滚动优化调度模型

为了有效解决综合能源系统对强间歇性风电消纳能力较弱的问题,提出含风电的综合能源系统源-荷协同滚动优化调度方法;应用场景树分析法对综合能源系统中负荷需求响应与风电消纳等源-荷多不确定性进行定量分析;以综合能源系统运行成本最低为优化目标,构建含风电的综合能源系统源-荷协同优化调度模型,并采用滚动优化方法对模型进行求解.仿真...     

一种综合考虑暂稳态影响的FACTS选址方法

柔性交流输电系统(flexible AC transmission system, FACTS)的并网位置对电力系统的安全运行具有重要影响。本文综合考虑故障发生后的暂态与稳态过程,提出兼顾暂稳态判据的选址打分方法,在单机等面积定则基础上,推导出FACTS元件等值系统的暂态裕度量化积分,将暂态稳定裕度近似灵敏度和稳态母线电压越限危险度作为选址依据。基于FACTS元件与储能相结合技术,将有功死区控制、电池荷电状态限制和逆变器容量限制考虑进FACTS元件建模中,利用PSASP/UD自定义模块搭建具有储能作用的FACTS模型。通过电力系统分析软件PSASP中CEPRI-36节点系统进行仿真,在得分高的母线处采取FACTS元件以注入电流源形式并网参与系统紧急控制,验证本文所提选址方法的准确性及FACTS元件对抑制电力系统连锁故障扩散的影响。     

考虑源荷不确定性的风光储耦合制氢系统两阶段能量调度

为降低源、荷不确定性对系统能量调度的影响,提出了一种离网型风光储耦合制氢系统两阶段能量调度策略,并建立日前-日内两阶段滚动优化调度模型。日前调度阶段,采用电解槽分级调度策略,并以系统富余功率或过剩功率与可再生能源总功率比值最小为目标函数,建立日前系统稳定性调度模型。日内调度阶段,考虑可再生能源与负荷的不确定性,提出储能分组调度策略,建立包含源、荷预测误差的日内调度目标函数,以滚动优化方式修正日前机组出力计划。对黏菌算法改进,使用改进黏菌算法求解调度模型。算例表明：所提出两阶段稳定性调度模型可有效应对源、荷不确定性对系统能量调度影响,提高了系统应对源、荷波动时的稳定性。     

考虑不确定性的多能互补系统双层优化调度

为了降低新能源并网对电力系统影响,本文中提出了考虑源、荷不确定性的风光水火储多能互补系统调度方法。首先基于模糊机会约束法处理风电、光伏出力及负荷预测值的不确定性;然后建立了源荷相关度数学模型,以衡量联合发电系统出力与负荷的匹配程度;然后构建了多能互补系统双层优化调度模型,其中上层以源荷相关度最大为目标函数,下层以系统运行成本最小为目标函数;最后提出了改进的遗传算法求解双层调度模型。基于算例仿真验证了所提模型和算法的有效性,为互补发电系统提供可靠的调度方案。     

考虑不确定性风险及结构脆弱性的配电网网架规划

高比例分布式新能源不确定性特征增加系统运行风险，易引发电压与支路功率越限问题，增大系统网架结构脆弱性。因此提出双层多目标配电网网架规划模型，以满足多元用户对供电可靠性及电能质量要求。首先，建立源荷概率模型，并基于概率潮流量化计算配电网节点线路越限风险；其次，基于复杂网络理论，对配电网结构进行脆弱性评估；然后，提出综合考虑不确定性风险与脆弱性影响的配电网网架结构双层多目标规划模型，上层优化网络拓扑，下层规划光伏容量，采用非支配排序遗传算法与改进粒子群算法分别对上、下层模型进行优化求解；最后，采用IEEE14节点系统对方法进行验证。结果表明，该方法可以得到满足不同光伏渗透率接入要求的经济稳定的网络结构。     

计及电动汽车的综合能源系统概率潮流计算

针对电动汽车充电负荷呈现出的随机性和波动性向综合能源系统注入了大量不确定性问题,通过蒙特卡洛抽样法,建立电动汽车充电负荷概率模型、电/气/热网络和耦合元件模型;考虑了发电机阀点效应、热电联产机组的部分负荷效应以及分布式平衡节点;提出了计及电动汽车不确定性的综合能源系统概率潮流计算方法.研究结果表明:所提出的算法可以求解计及电动汽车充电负荷不确定性的概率潮流.研究结论初步突破了对传统潮流的认识,帮助电网运行人员获取全网的潮流信息.     

基于PQ曲线的风电并网系统电压稳定性评估

提出一种基于负荷节点PQ曲线的风电并网系统电压稳定性能的评估方法,并且考虑不同负荷特性及风力发电机输出功率特性对电压稳定性的影响.首先,用电力系统仿真软件得到各节点的功率信息,然后依照节点的特性构造出风力发电机不同运行状态下的节点PQ曲线图.计算出节点功率运行点到PQ边界曲线的几何距离及其相对应的概率,由此构造出一种基于PQ曲线的风电并网系统电压稳定性评估指标,并将该指标用于确定系统中的薄弱节点.最后以IEEE30系统数据为算例,应用基于PV曲线的裕度灵敏度法验证本文中所提方法的有效性.为电网的规划和运行部门在进行电力系统电压稳定性评估时提供一种新的途径.     

基于置信度机会约束规划的风电场无功优化技术

风电不确定性给其功率预测带来一定困难,功率预测误差过大容易引发电压越限问题。为了保证电压安全并兼顾运行经济性,本文以网损最小为目标函数并考虑控制电压越限风险,对系统进行无功优化,通过一定置信度下的电压约束将随机优化模型转变成机会约束规划模型,再用内点法求解。提出了三种考虑电压安全裕度的优化方法,分析了它们各自特点和适用工况,制定了根据不同风电预测精度来灵活选用的综合方法。本文利用解析化梯度矩阵和海森矩阵的改进算法来求解无功优化模型,与以往采用差分近似梯度的算法相比大幅提升了计算效率,减少了一半以上的迭代次数和计算时间。最后在含风电场的IEEE-39节点系统和我国内陆某实际风场中验证了所提方法的有效性和优越性。     

考虑电压支撑的新能源发电网的外网等值建模

提出了一种考虑电压支撑作用的外部电网等值建模方法.首先由电力系统综合分析程序(PSASP)的多重故障仿真计算外网所有边界节点的短路信息,得到电流源支路形式的外网等值模型,该模型忽略了内网运行,因而边界节点电压存在一定误差.在将该模型转化为基于戴维南支路的阻抗型外网模型后,提出了一种在边界节点的等值功率注入支路中进行以实际电网稳态电压为期望值的等值电势修正的方法,所获修正后的外网等值模型基于边界节点信息,能准确反映外部电网对内网的电压支撑作用.最后以宁夏局部新能源发电网为例,分别在长链型和环型两种内网结构下对外网建模,仿真验证了所提外网等值建模方法的正确性和有效性.     

基于mcODM-STA的风电机组变桨系统故障诊断

针对风力发电机组变桨系统故障诊断模型参数难以优化问题,提出了基于状态转移算法优化多类最优间隔分布机(multi-class Optimal Margin Distribution Machine optimized by the State Transition Algorithm,mcODM-STA)的风电机组变桨系统故障诊断方法.该方法选择风电机组功率输出作为主要状态参数,利用Pearson相关系数对风电数据采集与监视控制系统中风电机组历史运行数据进行相关性分析,剔除与功率输出状态参数相关性较低的特征,对余下特征进行二次分析,减少样本特征.将数据集分为训练集和测试集,训练集用来训练所提故障诊断模型,测试集用来进行测试.利用国内风电场实际运行数据进行实验验证.实验结果表明,与其他多种参数优化方法相比,所提方法故障诊断准确率和Kappa系数更高.     

计及源/网不确定性的区域电网有功不平衡度评估

区域电网互联可提高供电可靠性和新能源消纳能力,现有调度研究多关注全网功率平衡和联络线功率优化,忽略区域有功平衡能力。评估区域有功不平衡度,需要考虑长期运行中的不确定性因素,不能基于单个时间断面。计及风/光出力不确定性和电网随机故障,提出区域有功不平衡度指标和评估算法。首先改进K-means算法聚类风光出力场景。其次定义描述区域不平衡度的两个指标：电力不平衡度和供电能力不平衡度。考虑源/网不确定性,采用状态枚举和概率加权方法计算上述指标。将不平衡度指标分别纳入目标函数和约束条件,提出计及不平衡度的发电再调度模型。最后建立目标函数对不平衡度约束的灵敏度模型,估计放宽不平衡度约束对优化目标的影响。结果表明：所提算法以切负荷量增加为代价,可减小区域电网有功不平衡度。在不同出力/故障场景下,各区域综合不平衡度变化趋势基本一致。放松电力不平衡度约束,可减小综合优化目标。     

Risk Control of Transmission Line Overload for Wind-Integrated Power Systems

With the rapid development of the wind generation, uncertainties of random wind and load bring some inevitable impacts on the security of power system. Once the uncertainty causes line power to exceed its limit, line overload will occur. The paper presents the risk control of transmission line overload for windintegrated power systems. Firstly, a risk control model of line overload is proposed considering the uncertainties of loads , generator outputs and wind powers. The generation cost and security level of system associated with overload can be optimally controlled. Then path following interior point method is employed to carry out the optimal control. Finally the simulation is made on the modified IEEE-30 bus system. Results show that the risk of line overload is effectively reduced through the optimization of control variables.     

一种基于相关性分析的故障风机损失发电量估计方法的研究

研究并提出了一种故障风机损失发电量估计方法。该方法对故障风机的风速进行估计,结合风机的实际输出功率曲线给出故障风机故障期间损失发电量的估计值。在风速估计方面引入了相关性分析,选取与故障风机风速强线性相关的正常运行风机,对其风速应用回归分析方法获取故障风机风速的估计值。在估计方法的基础上,还给出了该方法在风机监控系统中的一个实现,并对估计效果进行了验证分析。     

含流域梯级水电的水火风联合低碳调度模型

针对大规模风电并网导致的电力系统运行风险和水电、风电出力的互补特性,提出一种计及风电出力不确定性的含流域梯级水电的水火风联合低碳调度模型。采用高斯混合模型-吉布斯采样法生成融入不同时间尺度关联特性的风电出力动态场景集。综合考虑水头、流量多重因素及多种复杂运行约束的影响,建立流域梯级水电站群耦合模型。在此基础上,构建以基准风电场景下机组发电、排放成本和风电动态场景下机组调整成本为整体优化目标的两阶段随机规划调度模型。以改进的IEEE-24节点系统为例进行仿真分析,验证了所提模型的有效性,从而为大规模水火风互补发电系统的联合优化调度提供了参考。     

基于模块化多电平换流器的直流系统故障电流分析及故障穿越测试

半桥型模块化多电平转换器(half-bridge modular multilevel converter,HBMMC)具有阻止直流链路中的短路的能力,而全桥型模块化多电平转换器(full-bridge modular multilevel converter,FBMMC)可以产生双极性电压从而阻止直流链路中的短路电流快速清除直流侧故障,是实现直流故障穿越的理想拓扑。研究极间短路故障的特征及其数学模型,提出计算故障电流的改进分析法。基于临界故障电阻分析,研究模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的传输系统的直流短路穿越的能力。分别模拟两种运行模式:第一种运行模式中MMC可以用无功功率支持交流电网,但不会传输有功功率;第二种运行模式中MMC可以在故障期间传输有功功率。在PSCAD/EMTDC软件中构建FBMMC-HVDC仿真模型,验证所提概念的可行性。     

基于GWO-CNN-BILSTM的超短期风电预测

在未来高渗透率风电场景下,超短期风电功率预测研究对于实现电力系统优化运行具有重要意义。为此,提出一种基于GWO-CNN-BiLSTM的超短期风电预测方法。首先,搭建基于卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)与双向长短期记忆神经网络(bidirectional long short term memory, BiLSTM)的组合模型,然后,为提升风电预测结果的精度,通过灰狼优化算法(grey wolf optimizer, GWO)对组合模型进行优化,使该组合模型参数能实时适应风电历史数据。最后,仿真结果验证了所提出方法的有效性和优越性。     

基于滑动窗双边CUSUM算法的风电爬坡事件检测方法

随着新能源并网进程的推进,风电装机规模逐年扩大。受区域内天气变化影响,风机出力的间歇性和波动性特征对电网的威胁亦越发显著。极端天气所引发的风电出力异常爬坡事件,易导致电网功率失衡,对电力系统机组调度、源荷平衡造成了极大压力。合理的风电爬坡事件检测以及精准的风电功率预测能为风电场运维及电力系统调度提供先验指导,有力缓解风电不确定性带来的危害。首先讨论了目前主流风电爬坡事件定义的盲点,分类并分析了3种风电爬坡场景的功率变化特性,据此提出基于滑动窗双边累计和(cumulative sum, CUSUM)算法的风电爬坡事件检测方法,提取时序耦合信息,捕捉短时间窗口内风电功率数据的异常波动,提高风电爬坡事件检测精度。其次,采用贝叶斯优化的长短期记忆(long short term memory, LSTM)神经网络,最优化模型超参数,提高模型对于爬坡事件发生时风机出力的预测性能。进一步应用所提风电爬坡事件检测方法,对模型预测区间内的风电爬坡事件进行检测实验,验证了所提方法的有效性。     

考虑光热电站与风电系统低碳经济调度研究

为提高风电消纳,平抑负荷波动,实现系统经济、低碳运行,从光热电站特性出发,提出一种考虑阶梯型碳交易机制和需求响应的光热电站联合风电系统低碳经济优化调度模型。首先,加入电加热装置,构成含风电-光热联合发电系统,提高系统整体调度灵活性。其次,采用场景法处理可再生能源及负荷不确定性,并在源侧引入阶梯型碳交易机制控制碳排放量,在荷侧通过需求响应平滑负荷曲线,建立以系统总运行成本最低的优化目标函数。最后利用CPLEX求解工具箱进行求解。算例设置不同工况对比分析,结果表明所建立的模型在提高风电消纳的同时,保证经济性并降低系统碳排放量。     

含储能系统及风电的电力系统动态经济调度

风电的随机性和波动性给传统的调度带来困难,为此在模型中引入储能系统,分析了储能系统对含风电的电力系统经济调度的影响,尤其是对系统调峰的影响。将含风电和储能系统的经济调度描述为一个非线性优化问题,建立了一个风电场与储能系统相配合的清洁经济调度模型,其目标函数在传统火电机组运行费用的基础上兼顾了火电的排污成本,寻求经济和环保总成本的最优解,采用粒子群算法对该模型进行求解。通过6机系统算例分析,表明该模型能够有效地控制储能系统的出力;储能系统的引入可明显降低系统的运行费用,尤其是火电机组调峰的费用,且提高了风能利用率。