本文關(guān)鍵詞：大電網(wǎng)時(shí)空協(xié)調(diào)恢復(fù)決策研究與應(yīng)用　出處：《山東大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著新一輪能源革命的到來(lái)和“兩個(gè)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(yùn)行對(duì)于保障能源供應(yīng)、維持社會(huì)穩(wěn)定和正常生產(chǎn)生活秩序具有重要意義。然而,近年來(lái),極端自然災(zāi)害逐漸增多,電網(wǎng)運(yùn)行的外部環(huán)境日趨惡化;同時(shí),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(luò)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)特性也愈加復(fù)雜,電力系統(tǒng)安全防御形勢(shì)不容樂(lè)觀。在該背景下,強(qiáng)化電力應(yīng)急管理,提高電力部門(mén)應(yīng)對(duì)大面積停電事故的能力,就顯得尤為必要。為了實(shí)現(xiàn)大停電后快速、安全地恢復(fù),需要對(duì)恢復(fù)過(guò)程中存在的各類技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行深入研究,制定出科學(xué)、完備的恢復(fù)計(jì)劃。不同于局部停電,由連鎖故障引發(fā)并波及多個(gè)區(qū)域的大面積停電是一種更加極端的事故場(chǎng)景,屬于小概率、高風(fēng)險(xiǎn)事件。在進(jìn)行恢復(fù)時(shí),通常的策略是利用分布在各地的黑啟動(dòng)電源,“自下而上”逐步拓展帶電范圍。但考慮到我國(guó)電網(wǎng)實(shí)行垂直化管理,且北方許多省份黑啟動(dòng)資源比較匱乏,在大停電后,由上級(jí)調(diào)度主導(dǎo),統(tǒng)籌利用有限的電源容量,通過(guò)主干網(wǎng)架向各地區(qū)送電,實(shí)施一種“自上而下”的恢復(fù),往往成為一種更優(yōu)選項(xiàng)�！白陨隙隆被謴�(fù)的時(shí)間與空間跨度大,需要多級(jí)、多地調(diào)度部門(mén)協(xié)同配合,會(huì)面臨復(fù)雜的協(xié)調(diào)問(wèn)題。同時(shí),其操作的安全風(fēng)險(xiǎn)更高,面臨的不確定因素更多,恢復(fù)決策的難度更大。本文基于我國(guó)電網(wǎng)現(xiàn)實(shí)背景,在全面綜述現(xiàn)有研究成果基礎(chǔ)上,主要圍繞“自上而下”大電網(wǎng)恢復(fù)過(guò)程中的協(xié)調(diào)控制與優(yōu)化決策問(wèn)題,從理論方法和工程應(yīng)用兩個(gè)層面展開(kāi)研究。首先,以提高恢復(fù)效率和確�；謴�(fù)安全為出發(fā)點(diǎn),構(gòu)建了大電網(wǎng)恢復(fù)控制的總體框架。然后,基于該框架,對(duì)相關(guān)的控制策略、協(xié)調(diào)機(jī)制以及決策方法進(jìn)行了深入研究,并重點(diǎn)針對(duì)網(wǎng)架恢復(fù)方案、負(fù)荷恢復(fù)方案的制定問(wèn)題,綜合運(yùn)用組合最優(yōu)化、圖論、多目標(biāo)決策等理論,進(jìn)行了優(yōu)化模型的構(gòu)建和算法設(shè)計(jì)。最后,以相關(guān)理論成果為支撐,面向工程實(shí)際需求,完成了一個(gè)軟件系統(tǒng)的開(kāi)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(fù)的時(shí)空協(xié)調(diào)控制策略。針對(duì)“自上而下”大電網(wǎng)恢復(fù)分層操作、多方參與且充滿不確定性的特點(diǎn),結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)實(shí)際,建立了大電網(wǎng)恢復(fù)的廣域協(xié)調(diào)和序貫控制機(jī)制,從空間和時(shí)間兩個(gè)維度對(duì)恢復(fù)問(wèn)題進(jìn)行拆分,通過(guò)解耦控制和動(dòng)態(tài)決策觸發(fā),實(shí)現(xiàn)了不同恢復(fù)子任務(wù)的獨(dú)立并行操作以及對(duì)各類不確定性事件的靈活、有效應(yīng)對(duì)。進(jìn)而,從決策層面,對(duì)分解后形成的各個(gè)子問(wèn)題進(jìn)行了模型構(gòu)建并給出了相應(yīng)的求解算法,通過(guò)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(gè)線索動(dòng)態(tài)生成恢復(fù)方案,實(shí)現(xiàn)一種時(shí)空協(xié)調(diào)的恢復(fù)控制。山東電網(wǎng)實(shí)際算例驗(yàn)證了所提方法的有效性。2)提出了一種輸電網(wǎng)架恢復(fù)的分層協(xié)同優(yōu)化方法。在所提時(shí)空協(xié)調(diào)控制策略基礎(chǔ)上,為了獲取全局最優(yōu)的網(wǎng)架恢復(fù)方案,構(gòu)建了輸電網(wǎng)架恢復(fù)的雙層優(yōu)化模型,綜合計(jì)及不同決策主體的恢復(fù)偏好以及各類操作安全約束,將主干網(wǎng)架恢復(fù)、地區(qū)網(wǎng)架恢復(fù)、發(fā)電廠內(nèi)的機(jī)組恢復(fù)以及過(guò)電壓調(diào)整統(tǒng)籌考慮。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)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(yàn)和電壓優(yōu)化嵌套在對(duì)上層決策變量的全局搜索過(guò)程中,并通過(guò)靈活選擇采用回溯算法或遺傳算法,在確保計(jì)算效率的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了對(duì)三個(gè)層級(jí)恢復(fù)方案的協(xié)同尋優(yōu)。山東電網(wǎng)實(shí)際算例驗(yàn)證了所提方法的有效性。3)提出了一種計(jì)及風(fēng)電場(chǎng)恢復(fù)的源荷協(xié)調(diào)恢復(fù)優(yōu)化方法。在所提時(shí)空協(xié)調(diào)控制策略基礎(chǔ)上,針對(duì)負(fù)荷恢復(fù)決策問(wèn)題,構(gòu)建了源荷協(xié)調(diào)優(yōu)化模型,將負(fù)荷出線投入、風(fēng)電場(chǎng)恢復(fù)以及常規(guī)機(jī)組出力同時(shí)作為控制變量納入決策。該模型將單步負(fù)荷投入量最大和恢復(fù)操作時(shí)間最短作為目標(biāo),并綜合計(jì)及了暫態(tài)頻率安全約束、常規(guī)機(jī)組出力約束、系統(tǒng)備用約束以及潮流約束等。通過(guò)使用多目標(biāo)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(wèn)題求解,顯著提高了計(jì)算效率。IEEE 118節(jié)點(diǎn)算例和山東電網(wǎng)實(shí)際算例驗(yàn)證了所提方法的有效性。4)開(kāi)發(fā)了一個(gè)大電網(wǎng)恢復(fù)輔助決策與仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備全過(guò)程恢復(fù)決策支持、暫穩(wěn)態(tài)安全校驗(yàn)與優(yōu)化調(diào)整、交互式恢復(fù)案例制作與管理、操作票自動(dòng)生成以及調(diào)度指令仿真預(yù)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(gè)不同的線索制作電網(wǎng)恢復(fù)方案,并對(duì)所制作的方案進(jìn)行仿真與演示。在在線環(huán)境下,能夠基于EMS接口獲取實(shí)時(shí)電網(wǎng)數(shù)據(jù),自動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)和停電場(chǎng)景的識(shí)別,通過(guò)多級(jí)目標(biāo)篩選和靈活地決策觸發(fā),在線生成恢復(fù)方案并輸出。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM732

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本文編號(hào)：1348999