考虑负荷特性的电压崩溃及其市场化预防方法研究

论文摘要

本文在考虑负荷特性对电压崩溃影响的基础上,围绕如何通过市场化方法协调经济效益和电压崩溃裕度等多目标问题及如何定量评估市场参与各方对多目标贡献等问题进行研究,论文主要内容如下:首次提出了一种基于最优潮流(OPF)并考虑负荷特性及其增长不确定性的电压崩溃临界点算法。以各节点负荷预测的最小和最大期望值为边界将负荷增长模糊化,描述了负荷增长具有的随机性和模糊性的不确定属性,从两种不同系统安全要求实现电压崩溃临界点算法。一种是临界点静态安全约束下的电压崩溃临界点算法并讨论了负荷特性、发电机无功备用和SVC补偿的影响;另一种是兼顾当前运行点和临界点静态安全约束下的电压崩溃临界点算法,并定义了节点注入功率对临界点影响的指标。上述算法可确定考虑电压崩溃预防的各负荷节点对应的负荷区间。分析了市场参与各方的物理特征及经济特征对电压崩溃裕度的影响。基于连续潮流(CPF)仿真分析了负荷群体效应对电压崩溃裕度的影响,从动态仿真的角度分析了市场各方影响电压崩溃裕度的主要物理特征及经济特征,提出了一种基于WAMS的发电机无功备用和输电线路传输能力的在线电压崩溃指标。在电压崩溃临界点算法确定负荷增长区间的基础上,首次提出了一种基于OPF并考虑负荷特性的交易计划及其电压崩溃裕度和市场参与者贡献的定量评估方法。定义了一个负荷节点电压对目标函数的灵敏度指标,从而可定量评估特定交易下负荷节点需求水平、价格和特性等特征对经济效益影响。同时,基于最优交易对应的降阶潮流雅可比矩阵的模态分析,提出了针对特定交易计划的电压崩溃裕度和市场各方贡献的定量评估方法。在进一步考虑交易计划与定价的经济、安全及环保多重属性的基础上,首次提出了不同安全约束下,基于OPF并考虑负荷特性和电压崩溃预防的两种多目标交易计划和定价方法。一种是在电压崩溃临界点算法确定的负荷竞标区间基础上兼顾经济、环保及有功网损等综合优化的多目标交易模型。基于KKT条件定义了一种广义节点实时电价,从而能够定量评估发电商对多目标的贡献;通过多目标最优解对应的潮流雅可比矩阵的奇异值分析,提出了电压崩溃裕度及市场各方贡献的定量评估方法。另一种是兼顾当前运行点和临界运行点系静态安全约束,以电压崩溃裕度和经济效益综合最大化的多目标交易模型。定义了一种计及负荷特性和电压崩溃裕度的节点边际安全电价,用于定量评估特定交易下各节点对系统经济效益和电压崩溃裕度的贡献。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电压稳定及电压崩溃问题的国内外研究现状
• 1.2.1 电力系统电压稳定性的分类
• 1.2.2 电力系统电压崩溃问题的分析方法
• 1.2.3 电压稳定控制措施的研究现状
• 1.3 市场环境下电力系统电压崩溃相关问题研究现状
• 1.3.1 无功备用对电压崩溃裕度影响
• 1.3.2 负荷的物理特征和经济特征及其对电压崩溃裕度的影响
• 1.3.3 市场环境下经济安全等多目标问题的协调优化
• 1.4 本文的研究内容和主要贡献
• 第二章 考虑负荷特性及其增长不确定性的电压崩溃临界点算法..
• 2.1 引言
• 2.2 负荷增长的不确定性的数学描述
• 2.3 考虑负荷特性及其增长不确定性的电压崩溃临界点算法
• 2.3.1 临界点静态安全约束下的电压崩溃临界点算法
• 2.3.2 兼顾当前运行点和临界点静态安全约束的电压崩溃临界点算法
• 2.4 小结
• 第三章 市场参与各方影响电压崩溃裕度的物理和经济机理分析..
• 3.1 引言
• 3.2 市场运营机制对系统物理和经济耦合性考虑情况的分析
• 3.2.1 市场结构考虑系统物理和经济耦合性的分析
• 3.2.2 价格机制考虑系统物理和经济耦合情况的分析
• 3.2.3 ATC计算中考虑系统物理和经济耦合性的分析
• 3.3 市场参与各方影响电压崩溃裕度的物理和经济分析
• 3.3.1 独立发电商影响电压崩溃裕度的物理和经济分析
• 3.3.2 输电商影响电压崩溃裕度的物理和经济分析
• 3.3.3 需求侧影响影响电压崩溃裕度的物理和经济分析
• 3.3.4 市场参与各方影响电压崩溃的动态仿真分析
• 3.4 小结
• 第四章 考虑负荷特性的交易定价及电压崩溃裕度评估
• 4.1 引言
• 4.2 考虑负荷静态电压特性的交易和定价模型
• 4.2.1 数学模型
• 4.2.2 模型求解算法
• 4.2.3 负荷静态电压特性对基于OPF交易和实时定价影响的机理分析
• 4.3 基于计及负荷特性模态分析的电压崩溃裕度评估
• 4.4 算例仿真及结果分析
• 4.5 小结
• 第五章 基于考虑负荷特性多目标交易及定价的电压崩溃预防方法
• 5.1 引言
• 5.2 计及负荷特性的多目标交易计划及其电压崩溃裕度评估
• 5.2.1 数学模型
• 5.2.2 模型求解步鄹
• 5.2.3 模型机理分析及广义节点实时电价定义
• 5.2.4 基于计及负荷特性奇异值分解法的多目标交易电压崩溃裕度评估
• 5.2.5 算例仿真及结果分析
• 5.3 兼顾经济效益和电压崩溃裕度综合最大的多目标交易及定价模型.
• 5.3.1 数学模型
• 5.3.2 兼顾经济效益和电压崩溃预防的节点边际安全定价
• 5.3.3 算例仿真及其结果分析
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读博士学位期间发表的学术论文