风电项目建设地点和启动时间受自然、人为因素影响,存在较大不确定性,对电网规划产生重要影响。针对风电扩建的不确定性提出了电网规划方案概率化评价指标与方法。分析了风电扩建不确定性,然后提出电网扩建概率、电网扩建成本期望、规划方案对风电建设适应性等指标,并提出了基于电网扩展双层随机规划模型的概率化适应性评价方法。算例验证了所提指标及方法的有效性。

针对当前二级电压分区未能较好实现动态无干预调节的现状,基于电压/无功灵敏度及模块度函数,该文提出一种随电网运行工况实时变化的自适应动态分区和主导节点选择方法。以每个无功源为分区中心,根据电压/无功灵敏度大小将负荷节点映射到对应的无功源;构建考虑无功裕度的改进模块度函数,以其为衡量指标进行区域合并自动形成最佳分区。引入其他区域节点对本区主导节点的抗干扰指标,结合主导节点在本区域的可观性和可控性指标,确定主导节点选择方案。从区域内无功源控制灵敏度、无功裕度及主导节点的可观性出发,对分区结果进行评估验证。最后,以IEEE39节点系统为例进行仿真分析,验证了所提方法的有效性和优越性。

可开放容量评估是配电网规划与运行的主要工具之一,对于提升配网可靠性、制定升级和改造策略具有重要参考价值。针对传统可开放容量评估过度简化、无法有效处理多联络馈线的缺陷,该文建立了考虑N-1安全和网络重构的配电网可开放容量评估模型。该模型同时考虑了正常运行状态的潮流约束和故障状态下的开关操作约束,具有解的质量高、计算结果可行等优点。为求解该模型,提出基于广义Benders分解-二分逼近的双层混合算法。该算法利用上层逼近、下层检验、双层互动的思想,通过交替迭代的方式不断收缩解空间,直至获得最优解。22节点和70节点系统的测试结果验证了该模型和算法的正确性和有效性。

高受电比例城市电网中电源严重缺额,电网故障和失负荷风险极高,而用户负荷和系统风险关系密切。需求侧管理(demand side management,DSM)采取分时电价等方式来指引用户调整用电习惯,实现削峰填谷。研究了DSM对城市电网风险的影响,通过能效负荷优化和可中断负荷调度建立了需求侧综合管理模型,在此基础上,建立风险评估模型及指标体系,采用蒙特卡洛法对元件状态抽样,进而计算风险评估指标。结合某典型高受电比例城市电网实际进行风险评估,将考虑DSM风险指标与传统风险指标进行对比,结果表明DSM手段可以有效降低城市电网的失负荷风险,明显提升城市电网运行的安全水平。

针对风电场接入互联系统后产生的暂态稳定性问题,分析了低频振荡产生的原因,提出将多频段电力系统稳定器(multi-band power system stabilizer,MB-PSS)与静止无功补偿器(static var compensator,SVC)联合运行的控制策略,并对二者设置目标函数进行优化,从而提高系统运行的稳定性。将风电场接入IEEE两区域四机互联系统,在MATALB仿真平台对4种工况进行了仿真验证,结果表明所提策略在抑制区间低频振荡和稳定系统电压方面性能优越,能有效提高电力系统的暂态稳定性和电能质量。

风电、光伏发电等新能源电力的强波动性、弱支撑性给电力系统稳定性带来不利影响。为此,在研究风电、光伏出力随机波动特性的基础上,通过离散傅里叶变换(DFT)分析补偿风、光电联合出力的电力曲线功率频谱密度,提出利用火电、水电、储能等多能源分频补偿控制模式以应对高比例新能源并网波动问题。首先利用两次小波包分解将波动补偿量分解为低频、中频与高频分量;然后以年运行成本最小化为目标在引入波动量罚系数的基础上根据不同能源机组出力特性优化不同补偿机组容量。通过对西部某地区风电场群及光伏电站数据进行分析,验证了所提调度优化方法的正确性和可行性。

随着经济发展和城市化水平的提高,家庭能耗在国民总能耗中的占比不断增加,成为能源消费新的增长点,引起越来越多的关注。针对城市家庭能源需求及供应,结合国内外学者的相关研究,从技术角度对居民区综合能源系统的构成与框架进行分析,提出了面向城市居民区的用户-社区两级能源体系。介绍了支撑系统运行的信息交互技术,并结合综合能源交易模式对系统的优化运行和调度算法进行归纳和总结。最后,从居民区综合能源系统向能源互联网发展,以及用户用能预测、能源供应及能量流动、需求侧响应、系统搭建与推广和能源交易等方面进行了展望。

光伏发电发展迅速,其间歇性与波动性使传统机组频繁处于深度调峰状况,借助光热电站可有效缓解。从光伏光热发电特性出发,建立了光伏光热联合发电模型,并对其接入后的电力系统进行优化。以光伏光热联合系统的收益最大以及跟随负荷能力最大为目标,并采用权重法对目标函数进行处理,可知优化模型满足光伏光热电站的主要运行约束与传统安全约束。IEEE 30节点的算例结果证明了该模型的有效性与可行性。

针对我国“三北”地区冬季供暖期的高热负荷、低电负荷问题,在构建多区域热电厂侧配置蓄热式电锅炉作为可控负荷的热电联合调度模型的基础上,利用改进的粒子群优化算法迭代寻优,对弃风电量供热、风电就地接纳、风电并网水平等问题进行探究。建立计及弃风因素与可控负荷影响的电网优化调度的双层优化模型:上层优化是可控负荷的负荷优化问题,通过优化调度可控负荷的方式,以可控负荷购电成本最小化为目标;下层优化是电网的发电优化问题,通过电网调度的方式,以全网发电成本最小化为目标,为上层优化提供电网实时电价。对所建模型进行算例仿真,通过KKT条件将双层优化模型转换为具有均衡约束的单层优化模型后使用MATLAB软件优化求解。结果表明:在负荷低谷的弃风时段蓄热及区域间协调送电供热能够高效利用蓄热罐的蓄放热能力,提升风电接纳与优化机组成本。

科学合理的微电网规划设计可以有效降低投资成本,也是确保其运行时发挥优势的基础和先决条件。该文计及规划与运行的耦合特性和能源互联网背景下供需双侧资源协调互动的重要特征,提出了考虑广义需求侧资源的微电网综合规划设计。首先,建立广义需求侧资源数学模型,在此基础上构建微电网综合资源规划的数学优化模型。然后,采用动态自适应粒子群优化算法求解此高维优化问题。最后,由仿真结果和对比分析可知,所提方法可降低系统峰荷,实现微电网规划设计的经济性目标,从而验证了考虑广义需求侧资源的微电网规划设计的优越性和所提算法应用的可行性、有效性,为需求侧资源主动参与微电网规划和运行提供了借鉴。

并网逆变器引入的谐振问题将直接影响并网电流质量和系统的稳定运行。该文从并网逆变器系统稳定性分析方法、稳定性影响因素和谐振分析方法三方面进行综述。首先介绍了并网逆变器拓扑和控制方法。其次,对比了状态空间法和阻抗分析法在并网逆变器系统稳定性分析中的应用,研究了并网逆变器输出阻抗建模方法。然后,分析了电网阻抗、逆变器参数、锁相环、逆变器并联数量等因素对并网逆变器系统稳定性的影响。最后,采用传统频域分析法和模态分析法分别分析了多并网逆变器系统的谐振失稳机理,探索了模态分析法在多并网逆变器系统谐振分析中的优势及应用前景。

集生产、转化、储存和消费于一身的能源枢纽使电网和天然气系统的协同规划与运行成为可能,同时多种不确定性是电气互联系统调度面临的最大问题。为此构建了一种含多个能源枢纽的电气互联综合能源系统机会约束规划。首先,充分挖掘气管网的储能特性,在分别对能源枢纽、电力系统和天然气系统精细建模的基础上,考虑风电和负荷不确定性,建立了含机会约束的日前调度模型。然后,将气网潮流线性化,采用Bernstein近似将此模型转化为确定性整数混合线性凸优化问题,可利用商业软件有效求解。最后,在一个含3个能源枢纽的IEEE RST24电力系统和比利时20节点天然气系统的耦合系统中进行仿真,结果表明,气网动态特性能为综合能源系统调度提供缓冲,同时此种确定性转化方法能有效体现机会约束规划的鲁棒性。

针对目前中长期电量交易的安全校核问题,该文提出月度弹性预校核和日前校核相结合的分步安全校核方法。在月度市场开市前,调度机构向各区域的市场主体公布典型日发电量空间,并依此对机组的中长期交易电量和计划电量进行弹性预校核,形成预校核结果和相关风险提示,发用主体可自主决策是否对超过该限值的电量进行交易。在日前阶段,基于计划电量安排、市场交易的月分日电量,以最小化虚拟发电成本为目标,考虑最新的电网拓扑及线路约束、负荷预测、清洁能源出力预测、机组运行约束等,建立日前校核模型对日电量进行安全校核。最后,以IEEE14节点系统为例,模拟中长期市场交易的分步安全校核流程,验证了所提方法和模型的有效性。

为解决火电厂参与直购交易挤占风电上网空间的问题,该文提出了风火打捆参与大用户直购交易新模式。首先,分析了可再生能源强制配额机制背景下,风火打捆参与大用户直购的双边博弈关系。然后,基于动态非合作博弈理论,以风火打捆系统的直购电价和大用户直购电量为决策变量,建立了以双方收益均衡且最大化为目标的博弈模型,并论证了纳什均衡存在性。最后,基于纳什谈判方法,以双方发电和风险损失成本为基础,综合考虑双方满意度,提出了风-火利益分配方法,并通过具体算例验证模型的可行性和实用性。结果表明,风火打捆系统参与直购交易,有利于增加各参与方直购收益,促进了受阻风电消纳,改善了系统灵活性,为优化含大规模风电系统的电力市场模式提供了新方法。