计及无功-电压安全与场景可实现性的可再生能源发电可调度域评估方法研究

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近年来随着电力系统中大规模可再生能源例如风电场的接入,避免运行中的输电阻塞和维持实时功率平衡变得越来越困难。在实时调度方面,电网消纳这些可再生能源的不确定性需要更多的储备、上下调容量。有学者研究在已知预调度策略的条件下实施实时调度的可行性。可再生能源发电可调度域指在给定预调度策略情况下,电力系统容纳可再生能源偏离预测值的能力。由于电力系统中分布式设备的增加,运行人员对有功无功潮流的精确描述提出了更高要求。现有的可调度域计算中大多采用直流潮流模型,忽略了节点的电压约束和无功潮流的约束带来的影响,可能导致电压和输电线潮流越限等系统不安全的运行状态。然而,交流潮流固有的非线性约束在鲁棒优化中难以直接求解。传统的可再生能源发电可调度域主要考虑了实时调度中电网运行约束,而没有考虑可再生能源出力场景的可实现性,忽略了实际机组出力分布特点。因此,本文研究了无功功率电压幅值约束对可再生能源发电可调度域的影响。同时通过加入历史数据点,考虑了可再生能源场景的可实现性,对可调度域模型和算法提出了改进。本文主要工作分为以下两个方面:(1)由于无功潮流和电压幅值的越限会阻止电力系统进一步容纳可再生能源,而对可再生能源发电可调度域的现有研究主要采用直流潮流模型,我们提出了一种考虑交流潮流方程的可调度域模型。该模型中包含的非线性约束难以求解,本文使用了线性化的潮流方程和二次约束的多边形近似,然后使用列约束生成算法求解。通过在两个算例上的仿真实验,验证了本文计算可调度域的准确性和适用场景的广泛性。(2)目前可再生能源发电可调度域的计算中没有利用可再生能源出力场景的特点灵活地生成约束,本文考虑了可再生能源场景的可实现性,提出了一种新的考虑场景可实现性的可再生能源发电可调度域模型。我们使用历史数据点代替可再生能源的出力场景,通过二进制变量和大M法的转化加入可调度域模型。我们使用列约束生成算法求解,能够在每次迭代中最大程度地将可调度域外的出力场景分离。我们还分析参数的选择和并行算法对加速收敛过程的作用。在改进的IEEE 30节点、118节点算例上进行了数值仿真实验,验证所提出算法的准确性和计算效率。
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