FACTS在电力市场输电阻塞中的应用研究

摘要

随着电力工业的快速发展和市场化的深入，现代电力系统的安全和经济运行面临着巨大的挑战。输电网的开放使得阻塞管理成为电力市场环境下输电网管理的核心问题。消除阻塞主要有经济上和技术上两类方法。经济上的方法主要是利用价格机制;技术上主要依靠使用先进合理的调度手段和控制方法。柔性交流输电系统(Flexible Alternating Current Transmission Systems，FACTS)技术的快速发展为系统潮流的调节提供了新的控制手段，FACTS控制器可以快速改变网络的参数，灵活调节系统的潮流分布，使系统的阻塞状况得以消除或缓解。在电力市场环境下，如何合理利用FACTS来解决输电网络阻塞具有重要的理论研究和实际应用意义。 本文从解决电力市场输电阻塞的技术手段入手，对FACTS在潮流控制中的等效模型、控制方式、优化算法、最优配置等问题进行了系统、深入的研究，最后在上述研究的基础上重点研究了FACTS在不同电力市场交易模式下的阻塞管理应用。主要内容如下： 对FACTS在优化潮流控制中等效模型和控制方式进行了研究。详细推导了FACTS应用于潮流控制的功率注入模型，并定义了适用于潮流控制的各FACTS功率注入模型的控制参数。重点研究了FACTS控制器对潮流约束、支路有功传输功率、线路功率损耗的影响，在此基础上总体阐述了FACTS对输电阻塞数学模型的影响，提出了含FACES的输电阻塞的完整数学模型。指出可以将含FACTS的阻塞管理模型分为两个部分，有利于在现有的算法和程序中实现FACTS的控制作用。 对当前应用于最优潮流的经典优化算法和智能优化算法进行了比较综述。详细讨论了内点法在含有FACTS的最优潮流中的应用，并给出了具体的求解步骤和算法流程图。算例结果表明：跟踪中心内点法具有收敛迅速，鲁棒性强，对初值的选择不敏感等优点。基于本文提出的FACTS功率注入模型和FACTS控制参数，采用该算法求解含有FACTS的电力系统潮流优化问题是有效的、可行的。 对FACTS在电力市场下的最优配置进行探讨。提出了一种新的FACTS最优配置方法，首先基于目标函数对FACTS控制参数的灵敏度系数方法，提出了电力市场环境下FACTS的最优选址方法，然后待FACTS位置固定后，采用跟踪中心轨迹内点法对FACTS的控制参数进行优化。算例结果表明本文提出的FACTS最优配置方法是有效可行的，且与其他方法相比有大大节省时间、收敛性能好等优点。 对FACTS在不同电力市场交易模式下的阻塞管理应用进行分析研究。基于不同的电力市场模式(电力联营库模式、双边交易模式、混合模式)，提出了基于最优潮流的含FACTS控制器的最优调度模型，这些模型适用于不同的电力市场模式下的阻塞管理分析。利用跟踪中心内点法研究了FACTS在不同电力市场模式下的控制方法和控制作用。研究结果表明，FACTS作为一种先进的潮流调节和控制手段，可以有效的缓解甚至消除输电阻塞，FACTS技术是阻塞管理的一种行之有效的技术手段。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文研究背景及意义

1.2输电阻塞研究综述

1.2.1输电阻塞简述

1.2.2输电阻塞研究现状

1.3FACTS在输电阻塞中的应用研究现状

1.3.1 FACTS等效模型研究

1.3.2含FACTS优化分析计算

1. 3.3电力市场环境下FACTS优化配置

1.4本文主要研究工作

第二章FACTS在输电阻塞中的模型研究

2.1引言

2.2FACTS简介

2.3FACTS功率注入模型

2.3.1可控串联补偿器(TCSC)

2.3.2静止同步串联补偿器(SSSC)

2.3.3可控移相器(TCPST)

2.3.4统一潮流控制器(UPFC)

2.3.5其它组合型FACTS控制器

2.4FACTS对阻塞管理数学模型的影响

2.4.1 FACTS对潮流约束的影响

2.4.2 FACTS对传输功率的影响

2.4.3 FACTS对功率损耗的影响

2.4.4 FACTS对阻塞管理数学模型的影响

2.5本章小结

第三章含FACTS的最优潮流优化算法研究

3.1 引言

3.2优化算法综述

3.2.1经典优化算法

3.2.2智能优化算法

3.2.3优化算法比较

3.2.4内点法

3.3跟踪中心内点法在含FACTS的OPF中的应用

3.4算例分析

3.5.1 IEEE14节点系统

3.5.2 IEEE30节点系统

3.5.3算例结果分析

3.5本章小结

第四章FACTS在电力市场环境下的最优配置

4.1引言

4.2FACTS的最优选址

4.3FACTS的参数优化

4.4算例分析

4.4.1简单两机五节点系统

4.4.2 WSCC三机九节点系统

4.4.3算例结果分析

4.5本章小结

第五章FACTS在电力市场输电阻塞中的应用研究

5.1引言

5.2FACTS在联营库模式下的阻塞管理

5.2.1联营库模式简介

5.2.2联营库模式阻塞管理模型

5.2.3节点电价理论

5.2.4算例分析

5.3FACTS在双边交易模式下的阻塞管理

5.3.1双边交易模式简介

5.3.2双边交易模式阻塞管理模型

5.3.3算例分析

5.4FACTS在混合模式下的阻塞管理

5.4.1混合模式简介

5.4.2混合模式阻塞管理模型

5.4.3算例分析

5.5本章小结

第六章总结与展望

6.1全文工作总结

6.2有待进一步开展的工作

致谢

参考文献

附录

作者在攻读硕士学位期间完成的学术论文