發(fā)布時間：2017-12-29 05:25

  本文關鍵詞：大電網(wǎng)時空協(xié)調(diào)恢復決策研究與應用　出處：《山東大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：隨著新一輪能源革命的到來和“兩個替代”的逐漸深入,電網(wǎng)在能源輸送和配置中的作用愈發(fā)凸顯。電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行對于保障能源供應、維持社會穩(wěn)定和正常生產(chǎn)生活秩序具有重要意義。然而,近年來,極端自然災害逐漸增多,電網(wǎng)運行的外部環(huán)境日趨惡化;同時,隨著交直流混聯(lián)和大規(guī)模新能源發(fā)電的接入,其網(wǎng)絡結構和動態(tài)特性也愈加復雜,電力系統(tǒng)安全防御形勢不容樂觀。在該背景下,強化電力應急管理,提高電力部門應對大面積停電事故的能力,就顯得尤為必要。為了實現(xiàn)大停電后快速、安全地恢復,需要對恢復過程中存在的各類技術問題進行深入研究,制定出科學、完備的恢復計劃。不同于局部停電,由連鎖故障引發(fā)并波及多個區(qū)域的大面積停電是一種更加極端的事故場景,屬于小概率、高風險事件。在進行恢復時,通常的策略是利用分布在各地的黑啟動電源,“自下而上”逐步拓展帶電范圍。但考慮到我國電網(wǎng)實行垂直化管理,且北方許多省份黑啟動資源比較匱乏,在大停電后,由上級調(diào)度主導,統(tǒng)籌利用有限的電源容量,通過主干網(wǎng)架向各地區(qū)送電,實施一種“自上而下”的恢復,往往成為一種更優(yōu)選項�！白陨隙隆被謴偷臅r間與空間跨度大,需要多級、多地調(diào)度部門協(xié)同配合,會面臨復雜的協(xié)調(diào)問題。同時,其操作的安全風險更高,面臨的不確定因素更多,恢復決策的難度更大。本文基于我國電網(wǎng)現(xiàn)實背景,在全面綜述現(xiàn)有研究成果基礎上,主要圍繞“自上而下”大電網(wǎng)恢復過程中的協(xié)調(diào)控制與優(yōu)化決策問題,從理論方法和工程應用兩個層面展開研究。首先,以提高恢復效率和確保恢復安全為出發(fā)點,構建了大電網(wǎng)恢復控制的總體框架。然后,基于該框架,對相關的控制策略、協(xié)調(diào)機制以及決策方法進行了深入研究,并重點針對網(wǎng)架恢復方案、負荷恢復方案的制定問題,綜合運用組合最優(yōu)化、圖論、多目標決策等理論,進行了優(yōu)化模型的構建和算法設計。最后,以相關理論成果為支撐,面向工程實際需求,完成了一個軟件系統(tǒng)的開發(fā)。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新成果如下:1)提出了一種大電網(wǎng)恢復的時空協(xié)調(diào)控制策略。針對“自上而下”大電網(wǎng)恢復分層操作、多方參與且充滿不確定性的特點,結合我國電網(wǎng)實際,建立了大電網(wǎng)恢復的廣域協(xié)調(diào)和序貫控制機制,從空間和時間兩個維度對恢復問題進行拆分,通過解耦控制和動態(tài)決策觸發(fā),實現(xiàn)了不同恢復子任務的獨立并行操作以及對各類不確定性事件的靈活、有效應對。進而,從決策層面,對分解后形成的各個子問題進行了模型構建并給出了相應的求解算法,通過在在線環(huán)境下靈活調(diào)用不同的模型并求解,能夠基于多個線索動態(tài)生成恢復方案,實現(xiàn)一種時空協(xié)調(diào)的恢復控制。山東電網(wǎng)實際算例驗證了所提方法的有效性。2)提出了一種輸電網(wǎng)架恢復的分層協(xié)同優(yōu)化方法。在所提時空協(xié)調(diào)控制策略基礎上,為了獲取全局最優(yōu)的網(wǎng)架恢復方案,構建了輸電網(wǎng)架恢復的雙層優(yōu)化模型,綜合計及不同決策主體的恢復偏好以及各類操作安全約束,將主干網(wǎng)架恢復、地區(qū)網(wǎng)架恢復、發(fā)電廠內(nèi)的機組恢復以及過電壓調(diào)整統(tǒng)籌考慮。為了實現(xiàn)對模型的快速求解,提出了一種混合求解策略,將路徑規(guī)劃、潮流校驗和電壓優(yōu)化嵌套在對上層決策變量的全局搜索過程中,并通過靈活選擇采用回溯算法或遺傳算法,在確保計算效率的同時,實現(xiàn)了對三個層級恢復方案的協(xié)同尋優(yōu)。山東電網(wǎng)實際算例驗證了所提方法的有效性。3)提出了一種計及風電場恢復的源荷協(xié)調(diào)恢復優(yōu)化方法。在所提時空協(xié)調(diào)控制策略基礎上,針對負荷恢復決策問題,構建了源荷協(xié)調(diào)優(yōu)化模型,將負荷出線投入、風電場恢復以及常規(guī)機組出力同時作為控制變量納入決策。該模型將單步負荷投入量最大和恢復操作時間最短作為目標,并綜合計及了暫態(tài)頻率安全約束、常規(guī)機組出力約束、系統(tǒng)備用約束以及潮流約束等。通過使用多目標分層序列法,并引入交流潮流近似線性化處理方法,將其轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)線性規(guī)劃問題求解,顯著提高了計算效率。IEEE 118節(jié)點算例和山東電網(wǎng)實際算例驗證了所提方法的有效性。4)開發(fā)了一個大電網(wǎng)恢復輔助決策與仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備全過程恢復決策支持、暫穩(wěn)態(tài)安全校驗與優(yōu)化調(diào)整、交互式恢復案例制作與管理、操作票自動生成以及調(diào)度指令仿真預演等功能。在離線環(huán)境下,基于所提解耦控制策略,能夠輔助調(diào)度員基于多個不同的線索制作電網(wǎng)恢復方案,并對所制作的方案進行仿真與演示。在在線環(huán)境下,能夠基于EMS接口獲取實時電網(wǎng)數(shù)據(jù),自動進行系統(tǒng)狀態(tài)和停電場景的識別,通過多級目標篩選和靈活地決策觸發(fā),在線生成恢復方案并輸出。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM732

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