电力系统最优运行的电压安全成本研究

论文摘要

电压安全成本(Voltage Security Cost)一词源于加拿大的Rosehart等人对电压稳定约束最优潮流的研究。该研究将电压稳定指标与传统最优潮流相结合，提出了几种基于不同方法的电压稳定约束最优潮流模型，实现了对系统电压稳定与优化运行同时进行研究的目的。但由于所提模型对权重系数的依赖性，该研究仅给出了不同权重系数取值下由不同方法获得的系统综合运行成本，并没有对优化得到的系统电压安全成本进行深入分析与讨论。电力市场化改革使系统的安全稳定运行由系统统一调度管理转变为以经济利益驱动各市场主体积极参与维护，因此，对安全成本的评估、为安全定价成为市场化进程中一个非常重要的问题。电压安全成本作为维持系统电压安全、稳定需要额外付出的经济代价，成为市场环境下成本分析与研究中的一个重要内容。 本文针对已有电压安全成本估计方法所存在的不足，对考虑电压安全裕度指标的优化问题进行了深入研究，提出三种优化问题模型以估计系统优化运行的电压安全成本，并对各种优化方法得到的系统电压安全成本进行了详细分析与讨论。在此基础上，根据市场环境下各市场主体的技术、经济特性，分析了电力市场下的电压安全成本构成问题。本文主要的研究成果如下： (1)在基于目标规划的多目标最优潮流模型基础上，提出一种计及理想负荷裕度指标的多目标最优潮流通用模型。所提模型将负荷裕度偏差的平方加入目标函数，以尽量减少权重系数造成的结果不确定性，同时达到实际负荷裕度偏离理想负荷裕度越大、目标函数中对该指标的惩罚度越大的目的。该模型的提出不仅简化了优化问题模型，而且使得系统偏离理想负荷裕度运行时，对实际负荷裕度的偏移量具有二次惩罚作用，更加有利于最小化系统总发电成本并确保系统电压安全裕度的目的。在此模型基础上，提出一种确定电力系统最优安全运行点的新方法。该方法不仅能根据给定的系统网络结构与系统参数确定当前负荷条件下的系统最优运行策略，而且能够跟踪系统负荷增长过程，通过对所提模型的优化运行结果与单目标最优潮流优化运行结果的纵向比较，确定系统的理想负荷运行点，为系统运行人员和市场参与者提供重要的安全、经济信息。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究目的和意义
• 1.2 结合静态电压稳定指标的优化问题的国内外研究现状
• 1.2.1 静态电压稳定性指标综述
• 1.2.2 电压稳定约束最优潮流（VSCOPF）问题的数学模型
• 1.2.3 电压稳定约束最优潮流（VSCOPF）问题的求解方法
• 1.2.4 电压稳定约束最优潮流（VSCOPF）的应用
• 1.2.5 小结
• 1.3 安全成本分析与安全定价的相关研究
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 电力系统最优安全运行点的确定
• 2.1 引言
• 2.2 电压安全裕度指标
• 2.3 计及理想负荷裕度指标的改进的优化问题模型
• 2.4 系统理想负荷运行点的确定
• 2.4.1 优化方法采用的负荷增长模型
• 2.4.2 分布式松弛节点模型
• 2.4.3 确定系统理想负荷运行点的算法实现
• 2.5 算例分析
• 2.5.1 IEEE-57节点系统仿真结果分析
• 2.5.2 IEEE-118节点系统仿真结果分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 电力系统优化运行的电压安全成本研究
• 3.1 引言
• 3.2 理想负荷裕度范围
• 3.3 计及理想负荷裕度范围的多目标最优潮流模糊建模
• 3.3.1 计及理想负荷裕度范围的多目标最优潮流模型
• 3.3.2 目标函数与可松弛约束的模糊化处理
• 3.3.3 计及理想负荷裕度范围的多目标最优潮流模糊模型
• 3.4 计及理想负荷裕度范围的模糊多目标最优潮流算法实现
• 3.4.1 优化问题模型
• 3.4.2 预测—校正原对偶内点法求解
• 3.5 仿真算例
• 3.5.1 IEEE-9节点系统电压安全成本分析
• 3.5.2 IEEE-57节点系统电压安全成本分析
• 3.5.3 仿真结论
• 3.6 计及最小电压安全裕度指标的最优潮流模糊建模与仿真分析
• 3.6.1 计及最小电压安全裕度指标的最优潮流模糊模型
• 3.6.2 仿真算例
• 3.7 本章小结
• 第四章 电力市场下各主体的电压安全成本分析
• 4.1 引言
• 4.2 电力市场下各主体的电压安全成本构成分析
• 4.2.1 独立发电企业的电压安全成本构成分析
• 4.2.2 输配电网络的电压安全成本构成分析
• 4.2.3 电力用户对维持系统电压安全的贡献
• 4.3 各市场主体之间的有效协作与利益均衡
• 4.4 发章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要研究成果和结论
• 5.2 今后研究内容展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表或待发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表