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考虑UPFC控制模式的n-1安全约束最优潮流及应用

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电力系统自动化 2020年第9期44卷 43-51页

作者：吴熙王梦婷王亮陶加贵陈轩徐晓轶东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 国网江苏省电力有限公司科信部江苏省南京市211103 国网江苏省电力有限公司检修分公司江苏省南京市211102

统一潮流控制器(UPFC)能有效解决电网潮流分布不均引起的一系列问题,近年来受到广泛关注。为进一步挖掘UPFC控制潜力、提高电网运行的安全性,提出了一种考虑UPFC控制模式的n-1安全约束最优潮流模型。首先,建立了考虑UPFC双回线结构的等... 详细信息

统一潮流控制器(UPFC)能有效解决电网潮流分布不均引起的一系列问题,近年来受到广泛关注。为进一步挖掘UPFC控制潜力、提高电网运行的安全性,提出了一种考虑UPFC控制模式的n-1安全约束最优潮流模型。首先,建立了考虑UPFC双回线结构的等效功率注入模型;其次,结合中国苏州南部500 kV实际电网算例,分析了UPFC控制模式对静态安全性的影响,指出了在潮流优化过程中考虑UPFC控制模式的必要性;最终,构建以静态安全裕度为目标的优化模型,并在优化的过程中充分计及UPFC控制模式对系统n-1故障后潮流分布的影响,实现系统运行参数与UPFC控制模式的共同择优。基于苏州南部电网的仿真算例表明,所提的潮流优化方法能够充分挖掘UPFC的静态控制潜力,显著提高系统的静态安全水平。

关键词：最优潮流 n-1安全约束统一潮流控制器静态安全性

考虑n-1安全约束的分布式电源出力控制可视化方法

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电力系统自动化 2016年第11期40卷 24-30页

作者：刘佳程浩忠李思韬陈金祥张逸电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市200240 国网福州供电公司福建省福州市350009 福建省电力科学研究院福建省福州市350007

配电网运行需满足n-1安全准则,而现有文献中的分布式电源(DG)优化运行模型均未计及n-1准则,所得出力策略未必满足系统安全要求。为解决这一基础性问题,提出了一种考虑n-1安全约束的DG出力控制可视化方法。首先,介绍了配电系统安全域理论... 详细信息

配电网运行需满足n-1安全准则,而现有文献中的分布式电源(DG)优化运行模型均未计及n-1准则,所得出力策略未必满足系统安全要求。为解决这一基础性问题,提出了一种考虑n-1安全约束的DG出力控制可视化方法。首先,介绍了配电系统安全域理论,给出了安全域、安全边界和安全距离的概念、模型和意义。其次,利用坐标变换技术,定义了风光转换系数,以研究以风电和光伏发电为代表的DG组合的出力特性。然后,分析了考虑节点电压限制和n-1潮流约束的DG出力上限求解方法。此外,以每条馈线为研究单位,给出了DG出力控制可视化流程。最后,通过修改的IEEE RBTS-Bus4配电系统算例进行了验证,结果表明建立的DG出力控制方法具有合理性和可视化的特点,并能满足n-1安全。在保证资产效率最大化的同时,此法为含DG的配电网在线安全监视、评价提供了一定的理论和实践凭据。

关键词：配电网 n-1安全约束分布式电源出力控制可视化

基于机会约束的考虑n–1安全约束的储能优化配置方法

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工程科学与技术 2019年第4期51卷 147-156页

作者：沙强益王维庆可再生能源发电与并网控制教育部工程研究中心(新疆大学)

为了解决公共储能在含高比例可再生能源输电网中选址定容的问题,提出了一种基于机会约束的虑及n–1安全约束的公共储能规划方法,用于计算公共储能的安装地点、额定容量和功率配置,在确保输电网安全运行的前提下,提升输电网的经济效益和... 详细信息

为了解决公共储能在含高比例可再生能源输电网中选址定容的问题,提出了一种基于机会约束的虑及n–1安全约束的公共储能规划方法,用于计算公共储能的安装地点、额定容量和功率配置,在确保输电网安全运行的前提下,提升输电网的经济效益和新能源消纳比例。该方法综合考虑常规电厂、可再生能源电站和储能投资者三方利益,以输电网发电成本、弃风光惩罚最小和储能收益最大为目标函数,在考虑常规发电机组开、停状态和出力约束的同时考虑储能的充、放电状态及充、放电功率约束,在考虑输电网正常状态下安全约束的同时考虑输电网n–1状态下的安全约束。针对发输电可靠性测试系统IEEE RTS–96建立了仿真算例,以典型日负荷、风电和光伏预测出力数据作为依据,利用改进广义Benders分解法进行求解,并使用灵敏度分析法对优化结果进行对比分析,分析结果表明,所得储能优化方案可有效消除n–1故障时的支路潮流越限,能够保证输电网n–1状态下的安全运行,相较于不考虑n–1网络安全约束,本文方法所得优化结果虽然经济性略有降低,但是在线机组最大容量、负载率均衡度等安全指标均得到明显提高,提升了储能整合后输电网运行的安全性。所得储能规划方案实现了确保输电网n–1安全性的经济性最优,可用于指导对安全性要求较高的储能规划,具有一定的工程实用价值。

关键词：储能优化机会约束机组组合 n-1安全约束 Benders分解

考虑n-1安全约束的风—火—蓄联合优化调度模型及仿真

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水电能源科学 2019年第8期37卷 202-206页

作者：张翔宇李丹张予燮谭忠富国网山西省电力公司经济技术研究院山西太原030001 国网天津市电力公司电力科学研究院天津300392 国网新源控股有限公司北京100761 华北电力大学经济与管理学院北京102206

为缓解风电随机性对系统安全运行的影响,引入风电惩罚成本,建立了风电与抽水蓄能电站联合调度优化模型,模型以总发电成本最小为目标函数,考虑了n-1条件下的网络安全约束及风电、火电、抽水蓄能等一系列约束条件,并采用简化n-1安全验证... 详细信息

为缓解风电随机性对系统安全运行的影响,引入风电惩罚成本,建立了风电与抽水蓄能电站联合调度优化模型,模型以总发电成本最小为目标函数,考虑了n-1条件下的网络安全约束及风电、火电、抽水蓄能等一系列约束条件,并采用简化n-1安全验证的方法,提高了求解效率。以改进的IEEE30节点系统作为仿真系统,分析了不同情景下系统调度结果。结果表明,所提模型可防止因机组出力调节不及时带来的线路越限问题,并在满足相应的安全约束条件下,可有效降低系统运行成本,减少弃风。

关键词：抽水蓄能 n-1安全约束风电机组组合

基于机会约束及n-1安全约束的储能选址定容优化研究

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基于机会约束及N-1安全约束的储能选址定容优化研究

作者：孟源新疆大学

学位级别：硕士

由于未来可再生能源出力具有间歇性、随机性与波动性等问题,必然会给电力系统的可靠经济运行带来很多不利影响。同时,并网风电场与光伏电站对电力系统影响的研究还没有开展。伴随储能技术的不断发展,电力系统的运行决策对风电场与光伏... 详细信息

由于未来可再生能源出力具有间歇性、随机性与波动性等问题,必然会给电力系统的可靠经济运行带来很多不利影响。同时,并网风电场与光伏电站对电力系统影响的研究还没有开展。伴随储能技术的不断发展,电力系统的运行决策对风电场与光伏电站中储能资源的优化配置提出了新的需求。为了适应电力系统实际运行的要求,解决储能系统选址定容规划的难题,本文提出一种考虑机会约束及n-1安全约束的储能选址定容优化方法,该方法可以求解储能系统的安装位置、额定功率与容量,在保证电力系统可靠运行的条件下,可有效提高可再生能源消纳比例与电力系统的经济性。该方法整体虑及发电厂、储能系统与投资人三方利益,将电力系统发电费用、弃风光惩罚因数最小与储能系统获利最大作为目标函数,在虑及火电机组开机、停机状态与功率约束的同时虑及系统的充电、放电状态与出力约束,在虑及电网正常运行安全约束的同时虑及电网n-1运行的安全约束。利用检测系统IEEE RTS-96构建了仿真算例,以日负荷、风光预计功率为参考数据,使用改进广义Benders分解算法进行计算,同时利用灵敏度法对求解结果进行比较。算例结果验证所提出的储能规划方法能够消除n-1故障发生时各支路潮流超限的问题,可确保电网n-1运行状态下的可靠性,对比不虑及n-1电网安全约束,该结果尽管经济效益略有下降,然而常规机组安全性能都显著提升,确保了储能系统整合以后电力系统的可靠运行。该储能方法确保了电力系统n-1状态下的经济效益最大,以期为可靠性较高的储能优化提供参考,有较大的应用价值。本文重点研究内容描述如下:为了解决大规模风电储能选址定容的问题,通过研究风电出力波动性与随机性对电力系统的影响,提出一种考虑机会约束及n-1安全约束的风电储能优化配置模型与方法。利用检测系统IEEE RTS-96构建了仿真算例,使用改进广义Benders分解算法进行计算,同时利用灵敏度法对求解结果进行比较。该方法可以求解风电储能的安装位置、额定功率与容量,在保证电力系统可靠运行的条件下,可有效增加可再生能源消纳比例与电力系统的经济性。针对大规模光伏接入储能系统选址定容的问题,从规划角度提出了一种考虑电网结构特点与n-1安全约束的储能系统选址定容共同规划方法,同时建立了考虑机会约束的光伏储能优化配置模型。算例分析表明:所提方法在保证电力系统可靠运行的条件下,可有效提高可再生能源消纳比例与电力系统的经济性,能够消除n-1故障发生时各支路潮流超限的问题,可确保电力系统n-1运行状态下的可靠性。通过对含高比例可再生能源储能共性的探讨与抽象,以风光联合储能系统为对象,通过深入研究风电与光伏储能选址定容优化问题,整体虑及发电厂、风光联合储能系统与投资人三方利益,以电力系统发电费用、弃风光惩罚因数最小与储能系统获利最大作为标准,构建了考虑机会约束的风光联合储能选址定容优化配置模型。算例分析表明:该结果尽管经济效益略有下降,然而常规机组安全性能都显著提升,确保了储能系统整合以后电力系统的可靠运行。基于以上三方面工作,提出一种考虑机会约束及n-1安全约束的储能选址定容规划方法,构建了储能选址定容优化配置模型。该方法在储能规划开始就虑及n-1安全约束对储能优化的作用,能够消除n-1故障发生时各支路潮流超限的不利影响,保证了电力系统n-1运行状态下的可靠性。在应用过程中,本文所提出的储能选址定容规划方法,必须对电力系统中全部的发电机与线路逐个进行n-1安全检验,求解量极大,后续研究中,将利用并行求解技术对该问题进行深入研究,以提升计算效率。

关键词：机会约束 n-1安全约束储能优化广义Benders分解

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考虑n-1安全网络约束的输电网结构优化

电力自动化设备 2018年第2期38卷 123-129页

作者：张衡程浩忠曾平良张建平陆建忠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 中国电力科学研究院北京100192 国家电网公司华东分部上海200002

输电网结构优化是控制输电阻塞的手段之一。且当负荷处于较低水平、系统裕度较高时,也可以通过结构优化提高设备的利用率。为了在开断部分线路的同时保证系统安全性,建立考虑n-1安全网络约束的输电网结构优化模型。通过对可开断线路潮... 详细信息

输电网结构优化是控制输电阻塞的手段之一。且当负荷处于较低水平、系统裕度较高时,也可以通过结构优化提高设备的利用率。为了在开断部分线路的同时保证系统安全性,建立考虑n-1安全网络约束的输电网结构优化模型。通过对可开断线路潮流方程进行线性化,将原有模型转化成混合整数线性规划形式。为了应对负荷的短期波动及风电出力不确定性对电网结构优化结果的影响,采用吸引子传播(AP)聚类算法构建不同的运行场景。以修改的IEEE-RTS 24节点系统为例对所提模型进行验证和分析,结果表明,在满足一定的安全约束条件下,断开某些输电网线路可以减轻输电阻塞、降低系统的运行成本、提高线路的负载率水平。

关键词：结构优化 n-1安全约束负载率混合整数线性规划 AP聚类

考虑n-1安全和抽水蓄能机组运行约束的多目标有功优化调度研究

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考虑N-1安全和抽水蓄能机组运行约束的多目标有功优化调度研究

作者：黄庶华南理工大学

学位级别：硕士

随着全球能源形势和环境污染问题的日益严峻,电力工业的节能减排备受关注。为了实现节能减排,单纯以发电成本最小为目标的经济调度还难以满足电网运行要求,发电调度计划的制定需要综合考虑发电成本、污染气体排放量、购电费用等多个目... 详细信息

随着全球能源形势和环境污染问题的日益严峻,电力工业的节能减排备受关注。为了实现节能减排,单纯以发电成本最小为目标的经济调度还难以满足电网运行要求,发电调度计划的制定需要综合考虑发电成本、污染气体排放量、购电费用等多个目标以及新能源接入和电网安全等因素。本文针对含风电场和抽水蓄能电站且兼顾安全性、经济性和环保性的大型电力系统多目标有功优化调度问题展开研究。主要研究内容和成果如下:建立了考虑n-1安全和抽水蓄能机组运行约束的多目标有功优化调度数学模型。以总燃料耗量、污染气体排放量和购电费用最小为目标,并考虑基态和n-1条件下的网络安全约束和抽水蓄能机组的运行调度约束。采用直流潮流模型考虑网络安全约束,并在直流潮流模型基础上考虑网损的影响,功率平衡方程因而更加精确。引入正/负旋转备用容量,应对风电出力随机性对调度的影响。引入满足互补条件的两个连续变量(即发电功率和抽水功率)来描述抽水蓄能机组的运行特性,避免引入离散变量,并通过对抽水蓄能机组各个时段的工况约束的累加来减少不等式约束个数。采用“校验-添加-再校验-再添加”的思想处理n-1安全约束(以下简称n-1校验-添加法),提高了求解效率。并将由n-1校验-添加法获得的结果与将所有n-1安全约束一次性添加到模型中求解的计算结果作对比,验证了n-1校验添加法的正确有效性。采用法线边界交叉法、原对偶内点法和n-1校验添加法求解上述多目标优化问题,首先借助法线边界交叉法将多目标优化问题转化为一系列单目标优化问题,一系列单目标优化问题采用原对偶内点法和n-1校验添加法进行求解,从而获得均匀分布的Pareto最优解集。然后,采用熵权双基点法从Pareto最优解集中选出折中最优解,为运行人员提供决策参考。最后,对算法中可并行计算部分进行并行计算,提高了算法的计算速度和实用性。对某省级167机2299节点系统进行仿真计算,计算结果表明,所提出的方法获得的调度计划能够综合考虑发电计划在安全性、经济性和环保性之间的最优折中,并发挥抽水蓄能电站削峰填谷和应对风电场出力随机性的作用,计算速度达到实际工程应用要求。

关键词：有功优化调度 n-1安全约束抽水蓄能机组运行约束风电场多目标优化法线边界交叉法并行计算

基于改进多中心—校正内点法的可用输电能力计算

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电力系统自动化 2014年第16期38卷 47-52页

作者：孙国强任宾卫志农何桦孙永辉可再生能源发电技术教育部工程研究中心河海大学江苏省南京市210098 南京南瑞继保电气有限公司江苏省南京市211102

针对采用预测—校正内点法求解可用输电能力时可能出现的校正方向错误的缺点,提出基于改进多中心—校正内点法的可用输电能力计算方法。该方法保留了多中心—校正内点法的校正步,解决了计算过程中因校正方向错误而产生的迭代发散问题。... 详细信息

针对采用预测—校正内点法求解可用输电能力时可能出现的校正方向错误的缺点,提出基于改进多中心—校正内点法的可用输电能力计算方法。该方法保留了多中心—校正内点法的校正步,解决了计算过程中因校正方向错误而产生的迭代发散问题。选择以预测校正方向作为预测步的仿射方向,并通过预设逻辑判断,有选择地对预测校正过程中校正方向进行加权优化,进一步提高了计算的收敛性。通过对IEEE标准测试系统和某省电网实际系统的仿真计算,验证了该算法的可行性。

关键词：可用输电能力最大输电能力预测校正多中心校正 n-1安全约束

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基于输配全局的城市电网供电能力研究

电力自动化设备 2018年第11期38卷 100-106页

作者：孙晓艳刘俊勇魏震波郭焱林蒋乐四川大学电气信息学院四川成都610065 国网四川省电力公司四川成都610041

提出一种基于输配全局的城市电网供电能力分析模型。采用基于直流潮流的线性规划模型对城市电网输电网络供电能力进行求解并将其作为系统上层约束;将传统配电网模型细化至中压馈线,分别构建高、中压配电网供电能力模型;计算n-1安全约束... 详细信息

提出一种基于输配全局的城市电网供电能力分析模型。采用基于直流潮流的线性规划模型对城市电网输电网络供电能力进行求解并将其作为系统上层约束;将传统配电网模型细化至中压馈线,分别构建高、中压配电网供电能力模型;计算n-1安全约束下高压配电线路、中压配电变压器及中压配电线路在不同转供方式下对应的最大供电能力,选取其中最小值作为系统最大供电能力。算例结果表明:基于输配全局的分析方法可以有效量化输电网对城市电网供电能力的影响,同时根据不同转供方式下的供电能力差异能够直观地对变压器故障情况下的负荷转移方式做出选择,验证了所提模型的有效性。

关键词：供电能力城市电网 n-1安全约束负荷转移