考虑间歇性能源接入和运行安全的多目标有功优化调度

摘要

有功优化调度是保证电力系统安全、经济、节能、高效运行的重要环节。近年来,能源危机和环境污染问题日益严峻,电网大停电事故频繁发生,传统的以提高经济效益为单一目标的有功优化调度已经不能满足新形势下电网调度运行的需求。在此背景下,本文针对考虑间歇性能源接入和电网运行安全的多目标有功优化调度问题展开研究,主要工作归纳如下。
　　 建立了求解电力系统多目标优化问题的一般框架。求解过程分为两个阶段,在第1阶段,提出一种自适应多目标差分进化算法来获取问题的帕累托(Pareto)最优解集,为各目标函数之间的权衡提供丰富的信息;在第2阶段,若Pareto最优解的数量较多,则首先采用聚类方法对Pareto最优解集进行分类,进而根据电力系统运行特性或应用多属性决策方法辅助决策者选择出折中方案。
　　 针对大规模风电接入对电力系统运行带来的不确定性因素,建立了基于机会约束规划的含风电场环境经济调度的随机优化模型。该模型采用威布尔分布描述风电出力的概率特性,以降低燃料成本和污染气体排放量为目标函数,引入正、负旋转备用约束以应对风电出力预测误差给系统调度带来的影响。利用风电出力的分布函数将随机模型转化为确定性模型进行求解。算例结果表明,所提环境经济调度策略可实现风电并网系统运行的经济性和清洁性综合最优。
　　 为避免电动汽车规模化应用后给系统运行带来的负面影响,建立了计及插电式混合动力汽车(Plug-inHybridElectricVehicles,PHEVs)接入的动态优化调度模型。该模型将调度周期内各时段的PHEVs充电功率和燃煤机组出力作为决策变量,以降低燃料成本和日负荷曲线方差为目标函数,并引入考虑PHEVs行驶特性的约束条件。10机测试系统的计算结果表明,PHEVs有序充电可起到削峰填谷的作用。此外,算例中还探讨了PHEVs接入后的电力系统节能减排措施。
　　 针对电网运行中面临的随机故障以及传统确定性安全准则的缺点,将风险理论引入到有功优化调度中。从支路过载和节点电压越限的角度定义运行风险指标,采用效用函数度量故障后果以反映不同故障间的相对严重程度。以此为基础,建立了基于运行风险的经济调度模型。该模型以降低燃料成本和运行风险为目标函数,以系统N安全准则为运行约束条件,并在预想故障集中考虑了发生概率极小、后果却十分严重的多重故障。IEEERTS-79测试系统的计算结果表明所提调度方法能给出全面的关于系统运行风险水平的量化信息,并且可辨识出电网中的薄弱环节。
　　 鉴于继电保护的不正确动作是导致电压崩溃的重要因素,建立了考虑距离保护动作特性的电压稳定约束最优潮流模型。该模型以降低燃料成本、有功网损和提高静态电压稳定裕度为目标函数,并计及距离Ⅲ段保护动作裕度约束。IEEE30节点测试系统的计算结果表明所提控制策略可有效降低重载网络中距离Ⅲ段保护不正确动作的风险。