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考虑输配协同的电网机组组合与技改计划联合优化模型

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电力自动化设备 2023年第1期43卷 174-183页

作者：蔡杰王廷涛徐小琴熊炜郭婷苗世洪廖爽国网湖北省电力有限公司经济技术研究院湖北武汉430011 华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室电力安全与高效湖北省重点实验室湖北武汉430074

进行考虑输配协同的电网机组组合与技改计划联合优化,对于提高输配整体新能源消纳率、保障系统中短期可靠经济运行具有重要意义。分别构建输电网、配电网的机组组合与技改计划联合优化模型。针对中短期优化中新能源随机性较大的问题,采... 详细信息

进行考虑输配协同的电网机组组合与技改计划联合优化,对于提高输配整体新能源消纳率、保障系统中短期可靠经济运行具有重要意义。分别构建输电网、配电网的机组组合与技改计划联合优化模型。针对中短期优化中新能源随机性较大的问题,采用机会约束规划进行处理并将约束转化为确定性约束。分析输配分立式优化、集中式协同优化、分布式协同优化求解模型的可行性,综合比较后采用基于目标级联分析法的分布式协同优化算法实现模型的输配解耦与并行求解。算例分析表明,所提模型能够合理安排输配电网的机组启停机状态及技改项目的施工计划,并验证了目标级联分析法对于解决输配协同优化问题的有效性。

关键词：输配协同机组组合技改计划 ATC 机会约束规划

考虑频率安全约束及风电综合惯性控制的电力系统机组组合

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电力系统保护与控制 2022年第11期50卷 61-70页

作者：毛颖群张建平程浩忠柳璐张程铭陆建忠上海电力大学电气工程学院上海200090 上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240 国家电网有限公司华东分部上海200122

随着风电渗透率上升,电力系统惯性响应和一次调频能力下降,频率安全问题凸显,有必要在机组日前发电计划安排中考虑频率安全约束。依据电力系统频率安全要求,提出了考虑频率跌落最低值的频率安全约束构造方法。同时引入风电综合惯性控制... 详细信息

随着风电渗透率上升,电力系统惯性响应和一次调频能力下降,频率安全问题凸显,有必要在机组日前发电计划安排中考虑频率安全约束。依据电力系统频率安全要求,提出了考虑频率跌落最低值的频率安全约束构造方法。同时引入风电综合惯性控制使风电机组参与一次调频,在此基础上建立了考虑频率安全约束及风电综合惯性控制的机组组合模型。运用M语言动态控制多机频率响应模型进行Simulink仿真,并将其嵌入到改进粒子群优化算法中迭代求解。含风电的IEEE39节点系统算例结果表明,所提模型和方法能有效提升系统频率响应能力,保证系统安全运行。

关键词：频率安全约束机组组合风电综合惯性控制改进粒子群优化算法

基于风险分摊的多风电场机会约束机组组合求解方法

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电网技术 2022年第8期46卷 2996-3006页

作者：孙艳陈雁莫东李秋文凌武能广西电网电力调度控制中心广西壮族自治区南宁市530023 南方电网科学研究院有限责任公司广东省广州市510663

在含风功率等新能源出力不确定性的联合机会约束机组组合问题中,如何将多维联合机会约束转化为确定性约束是求解此问题的关键。含多维随机变量的联合机会约束规划问题是非凸问题,难以直接求解。提出了一种考虑风电功率不确定性的基于改... 详细信息

在含风功率等新能源出力不确定性的联合机会约束机组组合问题中,如何将多维联合机会约束转化为确定性约束是求解此问题的关键。含多维随机变量的联合机会约束规划问题是非凸问题,难以直接求解。提出了一种考虑风电功率不确定性的基于改进风险分摊的联合机会约束机组组合问题求解方法。首先,建立了基于联合机会约束的考虑风电功率不确定性的机组组合模型,将机组组合的多维联合机会约束的风险水平(违反概率)按权重分摊给每个单维机会约束的风险水平,再利用散度函数和散度容差去修正每个单维机会约束的风险水平。然后,利用自适应带宽核密度估计拟合每个单维机会约束中随机变量的概率密度函数。最后,通过随机变量累积分布函数求逆的方法将这一系列的单维机会约束转化为确定性约束,从而实现将难以求解的联合机会约束转化为易于求解的确定性约束。仿真结果验证了上述方法的有效性以及相对于传统多维联合机会约束求解方法的优越性。

关键词：机组组合联合机会约束风险水平核密度估计风电场

计及一次调频死区与限幅的高比例风电电力系统机组组合

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电网技术 2022年第4期46卷 1326-1334页

作者：申家锴李卫东李正文曾辉郑慧聪大连理工大学电气工程学院辽宁省大连市116024 国网辽宁省电力有限公司辽宁省沈阳市110006 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院辽宁省沈阳市110006

高比例风电电力系统调频供需矛盾日益突出,导致运行工况变动较大,在频率安全约束中若不考虑一次调频死区与限幅影响,会导致机组组合方案难以保障系统频率稳定。对此,针对含风电电力系统频率响应模型,在模型的全响应分析的基础上,通过分... 详细信息

高比例风电电力系统调频供需矛盾日益突出,导致运行工况变动较大,在频率安全约束中若不考虑一次调频死区与限幅影响,会导致机组组合方案难以保障系统频率稳定。对此,针对含风电电力系统频率响应模型,在模型的全响应分析的基础上,通过分类聚合与分段解析推得频率时域表达式,进而构建计及一次调频死区与限幅的频率安全约束;针对所建约束的高度非线性,在机组组合中采用两阶段迭代方法将非线性规划问题转换为主子问题协同求解,并针对单方向补充优化割的不足,提出多方向并行补充优化割的方法以提升解的质量。结果表明,所建约束可更为准确地估计系统调频能力,所提算法能够向更多方向并行寻找最优解,从而使所得到的机组组合方案能有效保障高比例风电电力系统的频率稳定,且开机数量更少、成本更低。

关键词：高比例风电频率稳定大功率缺失死区与限幅机组组合

基于改进的Transformer神经网络辅助的两阶段机组组合决策方法

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电力自动化设备 2023年第3期43卷 172-179页

作者：武新章赵子巍代伟谢代钰郭苏杭王泽宇张冬冬广西大学电气工程学院广西南宁530004 广西电网电力调度控制中心广西南宁530023

为了解决大规模电力系统机组组合的“维数灾”问题,提出基于Transformer神经网络的两阶段机组组合决策方法,该方法兼顾求解精度与速度。在第一阶段,考虑机组组合时段耦合的特性,提出基于多头注意力机制的特征向量构建方法,进而基于Trans... 详细信息

为了解决大规模电力系统机组组合的“维数灾”问题,提出基于Transformer神经网络的两阶段机组组合决策方法,该方法兼顾求解精度与速度。在第一阶段,考虑机组组合时段耦合的特性,提出基于多头注意力机制的特征向量构建方法,进而基于Transformer神经网络的全局视野与并行化优势,提出一种改进的Transformer神经网络来预辨识机组启停值。在第二阶段,基于预辨识的机组状态设计置信度阈值,并将机组启停判定可信度定义为启停可信与启停不可信状态,对于启停可信机组的状态进行直接确定,对于启停不可信机组的状态,通过机组组合物理模型进行求解来保证求解的可行性。IEEE 30节点和IEEE 2 383节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。

关键词： Transformer神经网络深度学习机组组合数据驱动特征构造

考虑多风电场出力预测误差分布特征的随机机组组合

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电网技术 2023年第12期47卷 5026-5035页

作者：陈皇森石立宝海洋工程研究院(清华大学深圳国际研究生院) 广东省深圳市518055

随着风电大规模的并网发电,准确把握风电出力预测误差的特性和规律对于提升电网运行的安全性和经济性具有重要的现实意义。首先基于Pair-Copula理论,提出了一种考虑多风电场出力预测误差相关性和条件分布特性的不确定性模型,可有效提高... 详细信息

随着风电大规模的并网发电,准确把握风电出力预测误差的特性和规律对于提升电网运行的安全性和经济性具有重要的现实意义。首先基于Pair-Copula理论,提出了一种考虑多风电场出力预测误差相关性和条件分布特性的不确定性模型,可有效提高风电出力不确定性建模的准确程度。然后,在此基础上建立了计及风电风险成本和系统安全约束的随机机组组合模型。通过引入考虑风电出力区间边界的系统备用和网络安全约束,使得系统能够在设定置信区间内有效应对风电的任意波动,确保日内调度方案的可行性;此外,通过将风电区间边界当作决策变量引入到模型的优化过程中,并设置风险机会约束以限制失负荷和弃风风险概率,可有效提升调度决策的灵活性。最后,在具体算例系统仿真测试中验证了所提模型的有效性。

关键词：预测误差 Pair-Copula 多风电场机组组合风险成本

考虑频率与区间联络线功率安全约束的两区互联电力系统机组组合

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电力自动化设备 2022年第11期42卷 167-175,189页

作者：申家锴刘洋李卫东顾泰宇巴宇王海霞大连理工大学电气工程学院辽宁大连116024 国家电网公司东北分部辽宁沈阳110180 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院辽宁沈阳110006

随着电源结构与电网形态的转变,互联电力系统频率时空分布特征日益显著,区域频率差异与区间联络线功率振荡增大,基于统一频率假设的频率安全约束机组组合方法不再适用。针对考虑频率时空分布特征的两区互联电力系统安全约束机组组合,推... 详细信息

随着电源结构与电网形态的转变,互联电力系统频率时空分布特征日益显著,区域频率差异与区间联络线功率振荡增大,基于统一频率假设的频率安全约束机组组合方法不再适用。针对考虑频率时空分布特征的两区互联电力系统安全约束机组组合,推导区域频率与区间联络线功率闭式解,并基于闭式解的两项划分,推得区域频率最低点、最大变化率、准稳态值以及区间联络线功率振荡峰值、准稳态值等一系列解析安全量化指标。基于所得指标,构建考虑区域频率与区间联络线功率安全约束的机组组合模型。并根据调度模式与指标特点,提出兼顾区域能力保障与区间能力协调的两级两阶段迭代求解算法。结果表明,所得指标可准确描述两区互联电力系统的安全特征,所提模型和算法可有效保障两区互联电力系统机组组合方案的运行安全。

关键词：互联电力系统频率安全联络线功率安全解析安全量化指标机组组合

精细考虑时刻间净负荷波动不确定性的机组组合

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高电压技术 2023年第11期49卷 4839-4848页

作者：杨雪王明强胡召永薄其滨李建营廉晓阳山东电力工程咨询院有限公司济南250199 山东大学电气工程学院济南250061 国网山东省电力公司经济技术研究院济南250021

在以往对净负荷不确定性的研究中,往往从时刻点的角度对净负荷不确定性进行刻画,如对时刻点上的不确定性采用概率分布或区间描述,对时刻间净负荷波动过程的不确定性研究相对较少。为此,针对时刻间净负荷波动过程的不确定性,从净负荷波... 详细信息

在以往对净负荷不确定性的研究中,往往从时刻点的角度对净负荷不确定性进行刻画,如对时刻点上的不确定性采用概率分布或区间描述,对时刻间净负荷波动过程的不确定性研究相对较少。为此,针对时刻间净负荷波动过程的不确定性,从净负荷波动幅值和波动速度2个方面,挖掘并刻画净负荷极端波动轨线,提出精细考虑时刻间净负荷波动不确定性的机组组合模型。对时刻间的净负荷波动,发掘出4种时刻间净负荷极端波动轨线。系统只要应对这4条极端波动轨线,就能保证其对时刻间净负荷波动的鲁棒应对,从而避免过于激进的结果。与此同时,各种净负荷极端波动轨线下的支路潮流约束均被考虑,保证了净负荷波动所需备用的可传递性。算例分析表明:所提模型能够更合理地配置净负荷波动所需的机组爬坡能力,保证极端波动下的电力系统安全经济运行。

关键词：机组组合可再生能源出力净负荷波动不确定性极端波动轨线机组爬坡能力备用的可传递性

从NP-Hard到多项式时间算法的大规模机组组合近似线性规划:双重凸包模型

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中国电机工程学报 2022年第9期42卷 3261-3275页

作者：曲明丁涛李立迟方德贺元康陈天恩王凤宇电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学电气工程学院) 陕西省西安市710049 国网陕西省电力公司陕西省西安市710048 国家电网公司西北分部陕西省西安市710048 新墨西哥州立大学电气与计算机工程美国新墨西哥州拉斯克鲁塞斯88003

机组组合优化是电力系统经济运行的核心模型之一,通常以成本最小为目标函数,满足电力系统运行的物理约束和安全约束。从数学模型上讲,机组组合为混合整数规划问题,其本质是一个NP-hard问题。随着系统规模的增加,整数变量随之增加,其计... 详细信息

机组组合优化是电力系统经济运行的核心模型之一,通常以成本最小为目标函数,满足电力系统运行的物理约束和安全约束。从数学模型上讲,机组组合为混合整数规划问题,其本质是一个NP-hard问题。随着系统规模的增加,整数变量随之增加,其计算复杂度也会急剧增加。为了克服“维数灾”的挑战,该文基于单机组凸包理论将单机组凸包扩展到多机系统,建立考虑安全约束的大规模机组组合问题的凸包模型,即双重凸包模型。进而,设计双重凸包嵌入多机组机组组合的策略和多项式时间内的可行解构造方法,解决了机组对不同凸包的适应性问题和多机组凸包松弛性引起的最优解非0-1解问题。双重凸包模型将混合整数规划近似转化为线性规划,无需任何整数变量,实现机组组合求解复杂度从NP-hard到多项式时间的重要突破,适用于大规模电力系统机组组合模型。多个省级实际电力系统的仿真证明所提方法计算效率比纯混合整数规划提高1~2个数量级。

关键词：机组组合凸包混合整数规划动态规划