计及预想故障的电力系统风险调度模型与方法研究

传统的安全约束调度是一种确定性的、不具备风险感知和预控能力的调度方式。本文针对计及预想故障的电力系统风险调度问题开展深入研究,在模型中耦合电力系统基态、故障后短期紧急／长期紧急等多个受控状态,其所制定的调度方案不仅要求满足系统安全约束还需将运行风险控制在可接受范围内,对于提升调度员对电网运行形态的认知水平,增强电网防御和应对安全运行风险的能力具有重要意义。主要研究内容及研究成果包括：(1)提出一种可对电网调度方案离线进行经济性、安全性与风险性多维决策分析的多目标优化方法。分析发现传统的安全约束调度方式得到的解仅为所得出Pareto曲线上的特殊解。所提出方法为系统调度员进行调度决策分析提供了一种新的思路,调度员依据Pareto曲线能够清晰纵览不同调度策略的经济成本、安全等级和风险水平,从而辅助制定安全、经济、低风险的发电计划。(2)提出一种预防控制和校正控制相协调的电力系统风险调度模型与方法。把对发电机组的预防控制从正常状态拓展到故障后短期紧急状态,以合理控制事故后短期紧急状态的运行风险水平,减轻调度员在校正控制阶段的压力。计及天气状态对输电线路故障率的影响,以使风险调度模型能够跟踪系统在不同天气状态下的运行风险,并在高风险天气状态时对调度方案做出动态调整。求解该模型可同时得出基态最优的预防调度方案,以及事故后的机组再调度和切负荷措施。(3)为体现调度员对“最严重”故障的风险厌恶偏好,保障最严重故障的风险值在可容忍范围内,提出一种可抑制最严重故障风险的多阶段可调节风险调度方法。建立了一种具有min-max-min数学规划框架且耦合多阶段控制措施的风险优化模型,在目标和约束中都引入风险因子。调度员可依据其在不同运行方式下的风险容忍态度恰当设置风险因子的值,以得到更为灵活的调度策略,实现发电成本与运行风险的折中。(4)提出一种计及分布式储能校正控制策略的增强型风险调度模型与方法。将分布式储能电池作为一种新的控制对象来提供事故后短期校正控制服务：事故一旦发生,分布式储能电池可以立即调整其注入或吸收功率以将严重过载的线路潮流降低到短期紧急限值以内。该策略可以保障在调度员再调度发电机组之前这一短暂时间尺度内系统仍然安全可靠运行。建立了该问题的数学优化模型,提出了基于Benders分解的求解算法,并对算法的收敛性判据作了改进,在对运行风险进行最优性校验的同时保障方案的经济性。(5)面向具有多级电力调度中心的分层分区互联电力系统,提出一种分散协调的风险调度模型与方法。给出了预防型风险调度问题的分散协调架构和区域分解机制,以及基于目标级联分析的上下级调度中心风险优化模型和求解算法。上级电力调度中心优化问题为主问题,负责区域之间共享变量(联络线潮流)的协调处理；下级电力调度中心的风险优化问题构建为子问题,分别求解满足各区域电网运行风险约束的发电调度方案。分散协调风险调度实现了各区域电网运行风险的分散自治调控,并通过上级联合调度中心对整个互联系统的经济性进行集中协调管理。