電力市場(chǎng)環(huán)境下互聯(lián)電網(wǎng)恢復(fù)控制的優(yōu)化.pdf

1、電力系統(tǒng)恢復(fù)控制是保障供電可靠性的重要手段，其任務(wù)是在大停電發(fā)生后安全、快速、經(jīng)濟(jì)地恢復(fù)供電。隨著大電網(wǎng)的互聯(lián)以及負(fù)荷的迅猛增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來(lái)越龐大，局部的故障容易波及到全網(wǎng)引發(fā)大面積停電。同時(shí)電力工業(yè)的市場(chǎng)化改革使得系統(tǒng)的運(yùn)行越來(lái)越接近其極限，也增加了大停電發(fā)生的概率。近年來(lái)，世界各地發(fā)生多起了由于自然災(zāi)害或相繼故障導(dǎo)致的大面積停電事故，例如美加8.14大停電，2006年11月4日的西歐大停電等，對(duì)于電力系統(tǒng)恢復(fù)控制的研究引起了

2、廣泛的關(guān)注。 本文首先闡述現(xiàn)代互聯(lián)電網(wǎng)對(duì)恢復(fù)控制的要求；比較不同的恢復(fù)控制策略，如自下至上(bottom-up)、自上至下(top-down)及混合策略；討論其優(yōu)化與協(xié)調(diào)。根據(jù)各種恢復(fù)策略涉及的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)因素，討論決策支持系統(tǒng)應(yīng)具備的功能。指出應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一考慮負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性和系統(tǒng)的安全性，提出基于風(fēng)險(xiǎn)的自適應(yīng)決策優(yōu)化。分析市場(chǎng)環(huán)境對(duì)啟動(dòng)電源(包括黑啟動(dòng))服務(wù)和恢復(fù)控制的影響，提出經(jīng)濟(jì)層面的優(yōu)化及其與技術(shù)層面的協(xié)調(diào)。強(qiáng)調(diào)以量化指標(biāo)反映啟動(dòng)

3、電源服務(wù)的技術(shù)性能及停電風(fēng)險(xiǎn)，兼顧啟動(dòng)電源的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。 恢復(fù)控制的模型中一般按照固定的門檻值來(lái)定性判斷功率、功角、電壓和頻率等的穩(wěn)定性。一方面，由于不能正確地反映失穩(wěn)的臨界條件，故無(wú)法對(duì)安全穩(wěn)定性進(jìn)行量化；另一方面，由于很難量化由越限造成的損失，因此安全穩(wěn)定性只能作為不等式約束出現(xiàn)在數(shù)學(xué)模型中，而不能以經(jīng)濟(jì)量出現(xiàn)在目標(biāo)函數(shù)中。本文基于EEAC，指出采用最優(yōu)控制措施的費(fèi)用來(lái)反映不穩(wěn)定現(xiàn)象的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，進(jìn)而根據(jù)故障概率就可以計(jì)算

4、過渡電網(wǎng)的原有風(fēng)險(xiǎn)和執(zhí)行恢復(fù)措施所引入的風(fēng)險(xiǎn)值，并加入目標(biāo)函數(shù)，從而使恢復(fù)方案的失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)與負(fù)荷收益具有可比性，將恢復(fù)控制問題的安去性與經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一在貨幣這個(gè)目標(biāo)函數(shù)上，實(shí)現(xiàn)恢復(fù)控制安全性和經(jīng)濟(jì)性之間的協(xié)調(diào)。 恢復(fù)控制是帶有極其復(fù)雜動(dòng)態(tài)約束的非線性非自治混合規(guī)劃問題，尚無(wú)多項(xiàng)式計(jì)算量的算法。一般研究自下至上(bottom-up)的恢復(fù)策略，通過啟發(fā)式方法求解，包括多代理方法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，基于案例的專家系統(tǒng)，基于規(guī)則的專家系統(tǒng)等。一

5、般均以負(fù)荷恢復(fù)量最大為目標(biāo)函數(shù)，忽略不同負(fù)荷在停電損失上的差別。本文基于自適應(yīng)、負(fù)荷停電損失、風(fēng)險(xiǎn)管理等觀點(diǎn)以及協(xié)調(diào)優(yōu)化理念，建立了統(tǒng)一考慮負(fù)荷恢復(fù)的收益、控制代價(jià)及恢復(fù)過程中的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的恢復(fù)控制優(yōu)化模型。提出2層優(yōu)化框架，按“分區(qū)獨(dú)立優(yōu)化、協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)分區(qū)”的方式自適應(yīng)優(yōu)化，克服離線預(yù)案依據(jù)的場(chǎng)景及措施優(yōu)先順序不變的缺點(diǎn)。同時(shí)將研究從bottom-up策略拓展到top-down策略和混合策略，包括各類策略內(nèi)部的優(yōu)化和不同策略之間的協(xié)調(diào)。基

6、于自適應(yīng)優(yōu)化和風(fēng)險(xiǎn)決策的觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)或改進(jìn)各模塊的算法，其中采用蒙特卡羅仿真模擬恢復(fù)措施執(zhí)行的不確定性。按大停電防御體系的信息、分析、控制三要素，設(shè)計(jì)在線決策支持系統(tǒng)的框架模型，闡明各功能模塊間的邏輯關(guān)系，并用仿真驗(yàn)證了該決策支持系統(tǒng)的有效性。 壟斷體制下，啟動(dòng)電源的指定、電網(wǎng)間的緊急功率支援、演習(xí)、執(zhí)行、成本核算都發(fā)生在同一經(jīng)濟(jì)利益主體內(nèi)，故較易協(xié)調(diào)。但在各參與方分屬不同利益體的市場(chǎng)環(huán)境下，必須通過經(jīng)濟(jì)激勵(lì)及懲罰等市場(chǎng)機(jī)制來(lái)優(yōu)化

7、資源，保持黑啟動(dòng)能力并組織啟動(dòng)電源服務(wù)。本文分析了市場(chǎng)環(huán)境對(duì)于系統(tǒng)恢復(fù)控制的影響，通過與其它輔助服務(wù)市場(chǎng)的比較，闡述黑啟動(dòng)服務(wù)市場(chǎng)的特點(diǎn)。進(jìn)而，將研究范圍從黑啟動(dòng)電源擴(kuò)展到可用的啟動(dòng)電源，分析啟動(dòng)電源服務(wù)所需的各種資源及參與方的成本?；陲L(fēng)險(xiǎn)觀點(diǎn)，建立啟動(dòng)電源服務(wù)的優(yōu)化購(gòu)買模型并提出相應(yīng)的求解策略與算法流程。其中綜合考慮了啟動(dòng)電源參與方的技術(shù)性能與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，所確定的服務(wù)費(fèi)除補(bǔ)償服務(wù)商成本外，還包含合理引導(dǎo)服務(wù)商改進(jìn)其啟動(dòng)能力的市場(chǎng)激勵(lì)信