電網(wǎng)可用輸電能力的計(jì)算方法研究.pdf

1、可用輸電能力(Available Transfer Capability，ATC)不僅是指導(dǎo)電力市場(chǎng)交易順利進(jìn)行的重要指標(biāo)，也是評(píng)估系統(tǒng)安全可靠性的重要測(cè)度，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行與規(guī)劃建設(shè)具有重要的指導(dǎo)作用。近年來，與ATC相關(guān)的輸電斷面辨識(shí)、確定性ATC計(jì)算、概率性ATC計(jì)算等問題在分析計(jì)算領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注，但在大型區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)、新能源發(fā)電系統(tǒng)廣泛接入的條件下，傳統(tǒng)方法在全面考慮各方面的影響因素、計(jì)算速度與計(jì)算精度的平衡、不確定性因素

2、的處理等方面遇到了新的挑戰(zhàn)。一方面，弱互聯(lián)的大型電網(wǎng)存在更多的穩(wěn)定性問題，為了考慮暫態(tài)穩(wěn)定性等動(dòng)態(tài)約束條件，傳統(tǒng)確定性方法的計(jì)算時(shí)間將大幅度增加，難以滿足實(shí)用需求；另一方面，系統(tǒng)運(yùn)行方式的復(fù)雜多變導(dǎo)致不確定性因素大幅度增加，傳統(tǒng)概率分析方法在計(jì)算速度上遇到了瓶頸，而且針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站等新增不確定性因素也需要建立更加適用的概率分析模型。本文以輸電斷面辨識(shí)、確定性ATC計(jì)算和概率性ATC計(jì)算為研究重點(diǎn)，從計(jì)算方法的角度開展研究。

3、　　提出了一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的輸電斷面快速辨識(shí)方法。該方法基于電網(wǎng)的小世界特性提出了輸電介數(shù)指標(biāo)用于從輸電線路中辨識(shí)關(guān)鍵輸電環(huán)節(jié)，然后采用GN算法對(duì)電網(wǎng)分區(qū)得到與關(guān)鍵輸電環(huán)節(jié)相關(guān)的分區(qū)斷面，最后通過分區(qū)斷面的優(yōu)化組合快速辨識(shí)輸電斷面同時(shí)給出重要性排序。對(duì)CEPRI-36系統(tǒng)與某省級(jí)電網(wǎng)的算例表明，新算法計(jì)算量小，辨識(shí)結(jié)果能夠完整地反映出電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與運(yùn)行方式的特點(diǎn)并計(jì)及不確定性因素的影響，對(duì)于復(fù)雜多變的大電網(wǎng)具有很好的適應(yīng)性。

4、　　提出了一種考慮方向性和風(fēng)險(xiǎn)性的大型互聯(lián)電網(wǎng)ATC快速計(jì)算方法。該方法在以重復(fù)潮流為基本框架的ATC計(jì)算過程中，引入了3種具有實(shí)際指導(dǎo)意義的功率增長方向以考慮不同功率增長過程對(duì)ATC計(jì)算結(jié)果的影響，同時(shí)考慮暫態(tài)失穩(wěn)概率，求取系統(tǒng)在承擔(dān)不同失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)的ATC。此外，該方法還通過優(yōu)化校驗(yàn)過程與自適應(yīng)步長控制提高了計(jì)算速度。某省級(jí)電網(wǎng)的算例表明，所提算法能夠滿足大型互聯(lián)電網(wǎng)在線應(yīng)用需求，不同功率增長方向和失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)下的ATC結(jié)果將為運(yùn)行人員提

5、供更加全面的輸電能力信息。
　　提出了一種重復(fù)潮流與連續(xù)潮流相結(jié)合的主從迭代ATC改進(jìn)算法。該方法以重復(fù)潮流為主迭代過程，自適應(yīng)地計(jì)算迭代步長和功率增長方向，當(dāng)潮流不收斂時(shí)轉(zhuǎn)入連續(xù)潮流的從迭代過程，并將重復(fù)潮流的步長與方向作為連續(xù)潮流的功率調(diào)整目標(biāo)，從而既發(fā)揮了重復(fù)潮流靈活性的特點(diǎn)，也確保了潮流軌跡的收斂性和穩(wěn)定性。此外，還將連續(xù)潮流應(yīng)用到N-1約束校驗(yàn)過程和多斷面功率控制。CEPRI-36系統(tǒng)和華中-華北聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的算例結(jié)果表明，

6、改進(jìn)算法能夠靈活地考慮多方面影響因素，計(jì)算速度快，而且對(duì)潮流收斂性較差的大型電網(wǎng)具有很好的適應(yīng)性。
　　提出了一種基于拉丁超立方采樣和聚類思想的概率ATC快速計(jì)算方法。該方法在蒙特卡羅仿真的采樣過程中，采用拉丁超立方采樣提高采樣效率，并利用Cholesky分解處理輸入隨機(jī)變量的相關(guān)性；對(duì)于得到的大量樣本，采用聚類分析技術(shù)得到相似度較高的分類場(chǎng)景，推導(dǎo)出最優(yōu)潮流靈敏度快速計(jì)算這些分類場(chǎng)景的ATC。IEEE-RTS系統(tǒng)的算例結(jié)果表明，

7、所提算法計(jì)算速度快，計(jì)算結(jié)果精度高、魯棒性好，并且針對(duì)不同的應(yīng)用需求可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算精度與計(jì)算時(shí)間的協(xié)調(diào)。此外，算例結(jié)果還表明風(fēng)速相關(guān)性增強(qiáng)了ATC的波動(dòng)性，需要在計(jì)算模型中予以考慮，以確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　提出了一種基于隨機(jī)響應(yīng)面法的概率ATC快速計(jì)算方法。該方法將隨機(jī)響應(yīng)面法應(yīng)用到概率ATC計(jì)算中，將輸入隨機(jī)變量和輸出響應(yīng)表達(dá)為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)隨機(jī)變量的函數(shù)關(guān)系，利用小規(guī)模的采樣快速得到ATC的概率分布。為了處理分布函數(shù)未知且具有相

8、關(guān)性的連續(xù)隨機(jī)變量，引入了多項(xiàng)式正態(tài)變換結(jié)合正交變換技術(shù)；在考慮離散隨機(jī)變量時(shí)，將ATC概率分布分解為連續(xù)部分與離散部分分別求取。對(duì)含風(fēng)電場(chǎng)的IEEE-RTS系統(tǒng)的算例表明隨機(jī)響應(yīng)面法計(jì)算速度快，計(jì)算精度滿足實(shí)用需求。
　　針對(duì)考慮時(shí)序特性的概率ATC計(jì)算，提出了一種基于馬爾科夫鏈蒙特卡羅仿真的風(fēng)光發(fā)電功率時(shí)間序列模擬方法。該模型直接對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的發(fā)電功率進(jìn)行時(shí)序狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程建模，采用Gibbs抽樣生成單個(gè)或多個(gè)間歇性電源的