城市电网负荷削减优化模型的研究

论文摘要

城市电网风险评估的主要目的就是评价电网在各种运行状态下所可能导致的失电风险,其中的运行状态既包括各节点负荷水平整体偏高对系统的影响（如迎峰度夏期间）,也包括系统检修或故障造成多元件退出运行后网络结构的改变。在城市电网风险评估流程中,需要采用大量的数学模型和计算方法,除了需要研究元件停运、负荷曲线、状态选择与分析、以及指标计算等各种模型外,还要评价电网在给定某种运行状态下是否需要切负荷以及负荷削减量。负荷削减最优,是指在给定的系统N-k状态下,通过调节发电机出力和负荷转移尽量避免负荷削减,或者在无法避免时使负荷削减最小。负荷削减优化模型是城市电网风险分析的重要组成部分,也是对静态安全分析的补充和完善。由于通过状态枚举或蒙特卡罗模拟给出的系统状态不计其数,运算速度是对该模型的基本要求。本文根据电力系统风险分析的相关理论,结合城市电网的具体要求,建立了两种基于线性规划的负荷削减优化模型。负荷削减优化模型的目标函数考虑了由于负荷性质不同而赋予各负荷节点的不同权值;等式约束条件为直流潮流的功率平衡约束（全网功率平衡,节点功率平衡,支路功率平衡）;不等式约束条件包括网络支路功率约束,发电节点出力约束,负荷节点削减量约束。为了验证模型和算法的有效性,本文编制了相应的计算机求解程序,采用5节点算例分析了系统在三种状态下的负荷削减情况;还对具有几百节点规模的佛山城市电网进行了应用计算,获得了较好的效果,解决了电网风险分析工程项目中的实际问题。本文结尾还对该模型的工程应用领域方面进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1.绪论
• 1.1.论文的研究背景
• 1.2.电力系统风险评估及负荷削减最优的概念
• 1.3.国内外电力系统风险评估研究现状
• 1.3.1 电力系统风险评估的研究历程及分类
• 1.3.2 电力系统风险评估的研究内容
• 1.4.负荷削减优化模型的研究意义
• 1.4.1 负荷削减优化模型与静态安全分析的区别
• 1.4.2 负荷削减优化模型在电力系统运行中的作用
• 1.5.本文的主要工作及成果
• 2.相关的基础模型和数学理论
• 2.1.最优化理论在电力系统中的应用
• 2.1.1 最优化理论在电力系统中的通用数学模型
• 2.1.2 城市电网负荷削减优化的问题描述
• 2.2.电力系统直流潮流模型
• 2.2.1 直流潮流支路方程推导
• 2.2.2 直流潮流的节点功率方程推导
• 2.2.3 直流潮流的节点功率与支路功率关系矩阵推导
• 2.2.4 直流潮流的应用范围
• 2.3.线性规划相关理论知识
• 2.3.1 线性规划的一般形式
• 2.3.2 线性规划的标准形式与典则形式
• 2.3.3 线性规划的单纯形算法
• 2.3.4 线性规划的修正单纯形及其他算法
• 3.负荷削减最优化模型研究
• 3.1.负荷削减最优化的数学模型
• 3.1.1 变量
• 3.1.2 目标函数
• 3.1.3 约束条件
• 3.2.第一种负荷削减线性规划模型
• 3.2.1 变量
• 3.2.2 目标函数
• 3.2.3 等式约束
• 3.2.4 区间约束
• 3.2.5 界约束
• 3.2.6 具体表达形式
• 3.3.第二种负荷削减线性规划模型
• 3.3.1 变量
• 3.3.2 目标函数
• 3.3.3 等式约束
• 3.3.4 区间约束
• 3.3.5 界约束
• 3.3.6 具体表达形式
• 3.4.小结
• 4.模型和算法的验证
• 4.1.5节点系统算例
• 4.2.两种线性规划模型的表达式
• 4.3.采用STYRP1.10线性规划包的直接调用过程
• 4.4.编程调用STYRP1.10线性规划包的过程
• 4.5.模型结果分析与验证
• 5.负荷削减优化模型在城市电网风险评估中的应用
• 5.1.佛山电网风险评估项目主要内容
• 5.2.佛山电网运行方式及负荷需求
• 5.3.佛山市西江分区电网基本情况
• 5.4.负荷削减优化结果分析
• 6.结论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A:算例输入输出数据
• A.1 输入数据
• A.2 输出数据
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间参与科研情况