[發明專利]一種基于二階錐優化的熱穩定安全域邊界搜索方法

在審

• 申請號: 202211616653.3
• 申請日: 2022-12-15
• 公開（公告）號: CN116073397A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 劉石川;安東;雷軻;閆桂紅;宋新堯;任斌;郭裕;邢華棟;李丹丹;任思宇;武海燕
• 申請（專利權）人: 內蒙古電力(集團)有限責任公司內蒙古電力科學研究院分公司;內蒙古電力(集團)有限責任公司電力調度控制分公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;G06F30/20;H02J3/06;H02J3/48;H02J3/50;G06F113/04
• 代理公司: 北京中創博騰知識產權代理事務所(普通合伙) 11636
• 代理人: 李艷艷

本發明涉及電力系統運行與優化技術領域，具體涉及一種基于二階錐優化的熱穩定安全域邊界搜索方法：建立基于二階錐優化的熱穩定安全域邊界點搜索模型；根據設定的約束條件建立節點注入功率平衡約束模型、支路交流潮流約束模型、節點電壓幅值約束模型、機組容量約束模型、支路電流幅值約束模型；在注入功率空間內均勻生成n個邊界搜索方向；將支路交流潮流模型通過二階錐松弛方法轉換為等效的不等式約束模型；以基態潮流對應的參數為初始變量，對模型求解；對n個熱穩定安全域邊界點進行最小二乘擬合，得到熱穩定安全域邊界的解析表達式。所述方法可較快確定當前運行點在指定注入功率空間內的熱穩定安全域邊界。

技術領域

本發明涉及一種基于二階錐優化的熱穩定安全域邊界搜索方法，屬于電力系統運行與優化技術領域。

背景技術

為了實現人類社會的可持續發展，我國制定了實現能源革命的宏偉目標，從能源的生產、消費、技術和體制四方面對未來的能源系統提出了明確的要求。作為現代社會能源供應體系的重要組成部分，電力系統承擔著義不容辭的重要責任。為了實現能源革命，要求未來的電力系統必須能夠接納高比例的可再生能源。然而，風力發電等可再生能源發電出力具有間歇性、波動性與不確定性的重要特征，隨著可再生能源的高比例開發利用，使得電力系統日常運行面臨的不確定性顯著增加，電網的運行特性更加復雜多變，極大的增加了電力系統方式分析、校核與調控的難度；其次，風能與太陽能光伏發電等可再生能源發電設備需通過電力電子變換裝置實現并網運行，其動態特性完全不同于傳統的同步機，再能源的大規模發展使得內蒙古電網的運行方式更加復雜多變，穩定機理愈發復雜，給電網安全穩定運行提出了嚴峻挑戰，對電網運行方式分析提出了更高的要求。

傳統的電網運行方式分析與安全校核是基于“逐點法”的，即給定某一具體的電網拓撲、發電方式、負荷水平及預想事故后，通過潮流計算和時域仿真，得出在該方式下，電網是否安全的結論；一旦系統的運行方式發生變化，需用重新進行仿真分析；并且“逐點法”難以實現多維度的電網安全裕度評估。傳統電力系統在進行安全性和穩定性分析時通常基于歷史潮流數據，選取實際電網的典型離線方式數據并針對預先設定好的故障進行方式計算和分析，并在這種離線方式計算結果的基礎上進一步地規劃電網調度運行方式、制定相關的預防或緊急控制策略等。以風電和光伏發電為代表的可再生能源發電的出力一般具有波動性、間歇性與不確定性的本質特性，使得電力系統的運行狀況更加多變，并且大量電力電子裝置并網后導致系統的穩定機理更加復雜。為了應對高比例可再生能源接入對電網安全穩定運行帶來的挑戰，需要在目前電力系統中廣泛采用基于“逐點法”的n-1、n-k確定性安全分析方法的基礎上，引入風險分析方法，并且考慮到可再生能源出力難于準確預測，需對系統的安全裕度進行有效評價。在此背景下，傳統的“逐點法”無法有效滿足復雜運行環境下電網運行方式安全性分析的需要，需要更為科學和高效的電網方式分析方法與工具。

公告號為CN103106338B的中國專利申請中公開了決策空間上電力系統熱穩定安全域的邊界快速生成方法，該方法選取負荷節點有功、無功注入與發電機節點有功注入量作為決策變量空間，隨后單獨選取某條線路獲取其中一個熱穩定安全域邊界點，在選定的運行點轉移方向上搜索邊界，但是該方法中的運行點轉移方向生成與實際系統內節點數據有關，且求解過程中需要生成大量矩陣以及方程的計算，過程較為繁瑣，不能較好滿足電力系統實時性要求。

公告號為CN105356447B的中國專利申請中公開了一種電-氣互聯綜合能源系統靜態安全域分析方法，該方法參照電力系統靜態安全域的定義與模型，提出電-氣互聯綜合能源系統靜態安全域的概念，隨后通過重復能量流的計算獲取一組邊界運行點，但是該方法主要考慮電-氣互聯系統的靜態安全域構建，實際求解方法依然為傳統的逐點求解方法，且每次運算僅得到邊界上一點，需要進一步計算才可得到實際安全域邊界，運算效率較低。