综合协调控制范文
综合协调控制范文（精选7篇）
综合协调控制 第1篇
作为国家能源与经济命脉,电力在各行业不断发展中起着至关重要的支撑作用。几十年间,我国的经济发展迅速且势头强劲,系统总的负荷量与总容量变得越来越大,因此电力系统的实际电能质量和其安全性被提到越来越重要的位置进行研究。过去一直采取的有功和无功解耦控制模式必然会随着自动发电控制(Automation Generation Control,AGC)和自动电压控制(Automation Voltage Control,AVC)技术的成熟而发生改变[1,2],在硬件和软件技术逐渐突破的情况下,将来新电力系统的实际运行控制模式必然将系统的有功与无功功率协调优化控制,同时这也是智能电网研发整合各种智能设备和控制系统的发展趋势[3,4]。
在当前智能电网发展的潮流驱动下,AGC与A VC组成了电力系统控制的2个重要部分。当前由于各种问题制约,系统有功无功优化方式多以解耦分开优化方式运行[5,6,7,8],但是所用的传统解耦控制模式依然存在许多缺点:电网负荷和有功调度都是实时变化,无功电压控制只能被动控制,不能实时跟踪变化,特别是对于重载的输电线路和地区;忽略了有功频率和无功电压两者之间的可协调性,目前两者都是完全独立的闭环控制系统,分别有独立的控制方式、控制目标以及实现方法,但是各自的控制指令和目标交叉影响,不利于电网的安全性和经济性的协调统一[9]。
对此提出了AGC与AVC协调控制策略,将系统分为综合优化控制模型和预测控制模型2部分,在综合优化控制模型中,协调使用了AGC与AVC控制的目标函数以及相应的约束,优化后给出综合经济性最优的参考设定值;在预测控制模型中结合相应的负荷预测[10,11]对超前AGC机组的有功调节指令与AVC分区内的可控发电机的电压调节指令进行协调优化,基于改进的超前AGC控制策略以及配合超前AGC的AVC控制策略,采用交叉迭代法[12]对控制策略进行修正[13,14,15,16]。
1 综合优化控制模型
1.1 目标函数
以往的方法中,有功优化采取以各发电机的有功出力按照二次线性相加的形式构成目标函数。即:
式中:f1为发电机组的总发电成本;Ng为发电机节点数;ai、bi、ci为发电机相应的经济参数;Pgi为发电机i的有功功率值。
而无功优化通常采用网损和节点电压均满足最优构成目标函数。即:
式中:λ1、λ2、λ3分别为目标函数中的有功功率网损、电压偏差值与发电机无功功率越限的权重值;Vi、分别为节点电压值、规定的电压值、节点电压允许的最大偏移值;Qgi为发电机节点所发出的无功功率;Qlim为发电机所发的无功功率极限值;Ploss为全网的有功网损值,以节点注入功率的和表示:
式中:Gij为节点i和j之间的电导;Vj为节点j的电压幅值;θij为节点i和j之间的电压向量角度差值。
在综合优化模型中有2个目标函数,且量纲也不一样,因此需要采用模糊理论中的隶属函数将目标函数和量纲进行统一。
目标函数f1、f2的隶属函数分别为线性函数μ(f1)、μ(f2),给出每个目标函数的最大值fimax和最小值fimin,目标值应该在定义的范围内。μ(f1)、μ(f2)为单调递减函数:
式中fimin、fimax分别为最佳期望、最不期望获取的目标函数值。
采用线性化加权处理,得到单目标函数,即综合协调优化模型的目标函数为:
式中:ωi是相应子函数的权重系数,且有下列关系:
1.2 约束条件
需要满足等式约束:
式中:为节点的集合;s为平衡节点。
不等式约束为:
式(8)中的各个不等式方程分别表示为发电机有功和无功出力上下限约束、各节点电压幅值约束以及每条线路上通过的最大潮流的限制。
2 预测控制模型
综合优化模型后,对变量范围初步优化完成,进入预测控制模型,在此模型中先对各个时刻的负荷因子进行预测,之后采用配合改进超前AGC的AVC来完成模型的优化策略。
2.1 改进的超前AGC控制策略
控制区域的总有功调整功率如式(9):
式中:为预测时刻的联络线上的功率计划值,以外送的方向为正;为系统目前的网损:为超短期负荷预测值;SG为区域AGC机组的集合;为经过综合最优控制层给出的各个发电机的有功功率的出力参考值;n为迭代的次数。
式(10)为超前AGC机组的数学分配模型,它充分考虑了发电机发电费用和有功网损这2个实际中需要花费的因素。
式中:PR为区域AGC机组有功总调节量;σ1、σ2为权重系数;SaAGC为区域内的超前AGC机组的集合;Ei为发电机组i的购电费用;Si为发电机组i的网损灵敏度;分别为控制周期T内发电机组可调功率的下限值与上限值,由式(10)计算得:
式中:为综合最优控制层给出的发电机组i的有功功率出力参考值;分别为发电机组i的有功出力上、下限值;分别为发电机组的上调速率、下调速率。
迭代求解上述优化问题,直至满足要求。
2.2 配合超前AGC的AVC控制策略
发电机有功出力和系统负荷在发生变化时,同时会影响到发电机本身的无功出力,进一步对系统的电压质量产生影响。系统性地将超前AGC机组的调节作为扰动,依据AVC各分区中的无功备用量与电压状态,将区域内的各个无功电源协调优化控制,对相应的主导节点电压值做出及时调整更新,使系统的无功分布更为合理。
按照之前的扰动,在AVC系统下将控制区域的稳态响应模拟出来,此时将控制机组的无功出力水平Qlev与各分区内的中枢母线电压作为输入,把控制各个发电机的无功功率出力作为需要优化的变量,由式(12)计算发电机的无功功率出力调整量,即:
式中:Qlev为各个发电机组无功功率出力水平;为发电机所在的控制区域无功出力的水平参考值,由上层综合最优潮流计算给出;R、W为权重矩阵;Qg、分别为控制发电机无功功率出力的当前值、下限值与上限值;Vg、分别为发电机机端电压的当前值、下限值与上限值;Vp、分别为中枢母线电压的当前值、下限值、上限值和综合最优层下发的参考值;Vps、分别为控制区域内各关键节点的当前值、下限值与上限值;Cg、Cp、Cps分别为发电机无功功率出力对于机端电压、中枢母线电压与关键节点电压的灵敏度矩阵。
2.3 基于交叉迭代法的AGC与AVC协调控制策略
AVC控制系统会改变系统的网络损耗,影响超前AGC控制联络线功率效果,不利于他们的协调控制。基于有功功率与无功功率交叉迭代的思想,超前AGC与AVC的控制指令交叉计算,直到控制目标收敛为止。交叉迭代算法的流程图如图1所示。
3 算例分析
IEEE5机14节点系统包括5台发电机,其中平衡节点设为节点1,PV节点有2、3、6、8,负荷节点有1 1个,20条支路,3台可调变压器。将14节点系统与2机4节点系统通过1条联络线构成互联区域,如图2所示。
其中控制区域为14节点系统,对本文提出的控制策略进行了计算机仿真分析。控制区共有3个电压控制区:{1,2,5}、{3,4,7,8}、{9,10,11,12,13,14},选取发电机节点2、6、8作为超前AGC机组,系统基准容量设为100 MVA,基准电压设为23 kV,各个节点电压上下浮动范围为0.9～1.1 p.u.。各预测时刻的负荷比例因子设定见表1。
3.1 综合优化控制层分析
优化结果如表2所示,在综合最优控制模式下,发电机的发电费用较常规控制模式下略微有所增加,增加了0.36%,但是系统有功网损的降损效果更加明显,较常规控制模式下减少了9.42%,此外各个节点电压都在系统要求的阀值内,系统综合经济指标达到最优,验证了综合最优控制模式的可行性和有效性。
3.2 预测控制层优化结果
使用综合优化控制层的结果作为基值,基于超短期负荷预测,结合改进超前AGC控制策略和配合超前AGC的AVC控制策略,基于交叉迭代法在下层对上层的输出指令进行修正,3种控制模式设定见表3。图3为3种控制模式下的发电费用,图4是3种控制模式下的网损。
由仿真分析可知:以预测时间达到30 min为例(其他时间具有同等变化性),系统负荷达到峰值,此时在电力系统综合节能的AGC与A VC协调控制策略的作用下,模式1的系统发电费用较模式2与模式3分别增加了0.29%和0.16%,但是系统的降损效果更加显著,较模式2和模式3依次降低了7.35%和9.23%,对于联络线上交换功率偏差的控制,模式1要优于模式2,模式2优于模式3。
4 结语
通过上述仿真分析,可知模式2的控制效果优于模式3,体现了综合优化层的良好优化效果,模式1的控制效果优于模式2,体现了预测控制层的良好控制效果。由此说明了本文所提出的电力系统综合节能的AGC与AVC协调控制策略在节能降损上的优越性,使系统的综合经济性指标达到了最优,体现了整个策略的先进性和有效性。
摘要：为了解决电力系统在有功无功采取解耦控制方式下,自动发电控制系统(AGC)与自动电压控制系统(AVC)均按照各自的方式、目标以及约束进行优化,缺乏协调控制的问题,采用AGC与AVC协调控制策略将有功和无功同时分层协调优化。控制策略将系统分为综合优化控制模型和预测控制模型2个模型:综合优化控制模型协调使用了AGC与AVC控制的目标函数以及相应的约束,优化后给出综合经济性最优的参考设定值,在预测控制模型中对超前AGC机组的有功调节指令与AVC分区内的可控发电机的电压调节指令进行协调优化,基于改进的超前AGC控制策略以及配合超前AGC的AVC控制策略,采用交叉迭代法对控制策略进行修正,最后在IEEE 14节点系统作了有效的验证,协调优化效果明显。
土建与安装工程综合协调模式研究 第2篇
协调管理是以人为中心,以参建者的创造力为核心,具有知识化、团队化特点的一种全员参与的管理思想与管理模式。[1]建筑工程项目工序多、工艺复杂,其中土建与安装工程涉及数百项工艺、工序,且各专业有特定技术、结构安全和功能要求。另一方面,现代建筑的开发趋于时尚化、个性化,呈现出千变万化的建筑内部结构和装饰的特有性。项目及项目管理的发展与引用已经进入到一个全新的时代,也给协调配合带来新的调配难点。[2]
1 土建与安装协调配合的现状分析
1.1 土建与安装工程工艺、工序协调
工程实践中,土建与安装工程联系最为紧密,技术协调难度大,体现在以下几方面:1)事前忽视洞口预留、管道预埋,事后在墙体上开设口、槽,同时给后期粉刷造成空鼓、开裂等隐患。2)土建与电气工程中,电气进户管道与楼层梁或者地梁结构相互冲撞;电气线管在土建施工过程中被堵塞的现象。3)土建与给排水工程中,给排水管与梁或者板相冲撞;卫生间的给排水管线预留孔洞的位置与施工后卫生洁具的安放位置不相对应等。4)土建与暖通工程中,出现暖气管道与楼层梁或者地梁相冲撞;在施工中没有预留空调管线的出墙预留孔,最后不得不砸墙,而导致破坏原有结构的情况。而我国工程项目信息管理的发展比较滞后,对于大多数工程项目的实施,还无法实现土建与安装工程配合的集成管理。
1.2 土建与安装工程协调配合意识
工程惯例中,安装工程一般配合土建工程进度而展开。因此,参建人员往往将土建工程主导于安装工程。一般情况下,土建工程从工程量、工程造价到资金占用等方面所占比重大于安装工程,因此,项目管理人员往往重土建轻安装。再者,很多管理者错误地认为安装工程仅是配合性的小分项,这也是一种意识的误解。土建与安装工程同属于工程建设项目专业的重要组成部分,两者的工艺、工序有先后也有交叉,没有明显的主次之分。重土建轻安装或反之都是不正确的协调配合意识,应当在工程实践中予以消除。
1.3 土建与安装工程的协调组织
工程项目管理中关于土建与安装工程的组织问题主要体现在管理人员、从业人员跨专业能不不强,专业各自为政,缺乏有效沟通。建筑施工组织管理系统不健全,不同专业人员责任不明确,或者专业人员有意推脱责任,存在“只见树木,不见森林”的工作作风。另外,项目管理人员、相关技术人员的能力良莠不齐,这些都会给建设过程中的专业的协调配合工作带来很多问题。专业分包单位工作范围难以明确界定,各专业人员素质参差不齐;各参与单位缺乏有效的沟通机制,致使土建与安装脱节。
2 土建与安装综合协调配合机制构建
工程建设项目是一个开放的复杂巨系统,其结构多变、层次多、随机因素多、系统开放性强,系统构成包括土建工程子系统、安装(电气、给排水、暖通、消防等)工程子系统、装饰装修子系统等。[3]各子系统之间必须协调配合一致,才能达到建设工程的预定目标。应当根据系统特征,从时间上、空间上合理安排工艺工序衔接与配合,使内、外部元素之间协调有序地实现目标。基于系统理论的综合协调模式,如图1所示。其中组织管理系统包括建设方、监理方、总承包方、各专业分包方。
2.1 组织管理机构的建立
首先应当建立项目管理的组织机构。基于项目整体的概念,组织机构由建设方、监理方、设计方、各专业分包方等参见单位。各单位应当根据“目标约束”,在工程各施工阶段参与土建与安装工程的冲突协调与处理。如总承包单位对工程项目总体负债,统筹土建工程与安装工程;设计单位对土建与安装工程的冲突负有出具可行方案的责任。为有效协调土建与安装工程,各单位还应当建立适应各自专业的项目管理组织机构,并备案与监理方。
2.2 目标管理
在组织机构建立的基础上对项目目标进行定义和分解。目标分解中注意土建工程与安装工程对于目标的贡献值。进度、成本、安全管理等目标的实现不是单一的土建或安装工程作用的结果,综合评判土建工程的目标与安装工程目标的一致性和相协性。同时还应当编制目标实现的资源需求计划,当土建与安装过程资源需求有冲突时,应当建立有效的分配机制。综合考虑目标系统的要求合理分配人力、物力、资金等资源。
2.3 综合协调工作机制
2.3.1 加强技术协调
确保各专业的施工图纸保质、保量,尽量避免界面模糊情况。不同专业的设计者不仅对自身专业的图纸负责,还要综合考虑与其他相关专业的协调配合问题,尤其是土建工程的预留预埋与设备安装的衔接问题。在施工过程中,一旦施工图纸有不妥之处,施工单位可以提出修改意见,但必须经过设计单位同意后才能施工。同时,技术交底可以帮助施工单位更好的理解设计单位的设计意图,减少协调配合问题的发生。
2.3.2 加强沟通协调
根据工程的复杂程度、规模,配以相应的组织管理机构,机构中包括一个项目管理负责人、各个专业的小组长和各个组的专业管理人员。同时要明确相关人员的责任,建立责任制度,制定相应的组织协调计划。并根据实际需要召开相应的组织协调例会,加强各个专业的协调配合,解决协调中的难题。另外,组织协调不但包括直接跟工程设计、施工相关的组织之间的协调和各个专业之间的协调配合。跟外部环境的协调配合工作做好了,对内部专业的协调配合工作也会有很大帮助的,比如相关的外部监督、社会舆论等。
2.3.3 完善管理制度
管理制度是项目管理参与者共同的行动准则和基础,采用灵活有效的管理制度,进行土建工程与安装工程的协调管理。管理协调制度不仅包括设计单位、施工单位、监理单位内部的管理协调,还包括建设单位、监理单位、设计单位、施工单位等之间的相互管理协调。管理制度应以工程建设的目标为核心的,遵守客观工程规律,结合相应的管理理论和科学有效的工程实践经验。建立与土建与安装工程协调冲突有关的安全评价机制,并建立《工程施工生产安全风险辩识与防范手册》[4]。
2.3.4 以监理单位协调为核心
组织协调是工程建设监理方的重要工作。通过监理的组织协调,使项目参与各方彼此沟通,促进相互了解和理解,在总目标和各分目标之间寻求平衡,达到统一思想与行动,使各项工作能够顺利进行。通过业主与监理的总体协调作用,联合各参与单位的力量,实现项目目标。应当提高土建与各安装工程专业方的“配合度”,加强程序化管理[5]。监理方应当:1)建立完善的工地管理制度,保证协调管理工作的正常开展;2)针对协调过程都应有详细记录,尤其是进度、质量、安全协调;3)摆正与项目参建各方的关系。
3 结论
本文分析了工程建设项目管理中土建与安装工程协调、配合中存在的诸多弊病,基于系统工程理论构建了土建与安装工程的综合协调模式。从组织、管理制度、技术协调等角度分析与阐述了综合协调模式的可行性和科学性,为土建与安装工程协调配合提出了一些管理建议,有利于指导工程实践。
参考文献
[1]石碧娟,郭峰,方东升.建设项目目标管理的新制度经济学分析—基于协调管理的视角[J].经济与管理,2008(12):34-36.
[2]陈黎明,赵辉.大型工程项目管理度的多层次灰色模型探析[J].统计与决策,2012(349):74-75.
[3]陈勇强,姜琳.大型工程建设项目集成管理概念模型研究[J].北京科技大学学报:社会科学版,2009(1):20-23.
[4]文杰.水利水电工程施工现场安全管理[J].水利水电技术,2012,43(5):25-26.
综合协调控制 第3篇
关键词：周期时长,绿信比,相位差,模糊控制
城市干道是城市交通的主要载体。干道的畅通对提高城市道路的通行能力、缓解交通拥挤起着至关重要的作用。最近几年,模糊控制、神经网络控制,遗传算法在交通工程领域的应用中取得了一定的进展。针对我国目前大多数城市交通信号控制系统处于单点、定周期运行而且引进系统未能很好适应我国城市交通混合流的状况,对城市自适应信号控制系统的研究和开发应用将具有十分广阔的发展前景和应用价值[1]。
本文采用智能控制当中的模糊控制方法对城市干道交通信号进行控制,并结合合肥市芜湖路的交通状况,给出具体的交通信号优化控制方案,最后用Vissim进行了仿真。
1 传统数解法协调控制
1.1 干道交通控制问题的描述
芜湖路是安徽省城合肥一环内东西向的主干道,承担着很大的交通量,是合肥市对外活动的重要窗口。选取芜湖路上7个路口组成的交通干线如图1所示,东西向为主干道,为了进行线控,需要选一个路口作为相位差基准参考点,这个路口通常叫作关键交叉口。芜湖路干线采用双向协调控制。设交叉口的信号机运行的是“2”相位的方案(实际上不一定),第1相位(即协调相位)的绿灯时间为gi1,第2相位绿灯时间(即非协调相位)为gi2,i=1,2,3,4,5,6,7。
为了使干道上行驶的车辆尽可能不遇红灯或少遇红灯,干道上各路口的信号灯应具有相同的信号周期,而且相应绿灯信号的开启时间应相互错开。同时调整各路口的信号周期和绿信比,使各路口的等待延误最小。
1.2 干道的信号优化计算
要解决芜湖路干道交通的协调控制问题,首先需要得到干道各交叉口的周期时长和绿信比,以及相邻交叉口之间的相位差,进而实现优化协调控制。
根据实地调查的交通量数据,计算各相位的临界车道流量,采用Webster最佳周期公式计算各路口的信号周期时长[1]:
各相位的有效绿灯时间及绿信比采用式(2)、(3)计算。
式中:tEGij为第i个路口j个相位的有效绿灯时间,s; yij为第i个路口j个相位的关键流量比;λij为第i个路口j个相位的有效绿信比。
干线各路口的公共周期
通过优化计算得到芜湖路各个路口的信号控制情况如表1所列。
关键交叉口的绿信比计算方法与单点优化绿信比计算方法相同,非关键交叉口的算法与单点优化绿信比计算算法不同,要根据关键交叉口的实际情况进行调整,具体步骤如下:
1) 确定线控系统中协调相位的最小绿灯时间。协调相位就是协调方向的相位。各交叉口协调相位所必须保持的最小绿灯时间就是关键交叉口协调相位的绿灯显示时间,其计算式[2]:
2) 确定非关键交叉口非协调相位的最小绿灯时间[2]。
3) 确定非关键交叉口协调相位的有效绿灯时间[2]。
1.3 确定相位差
依据干道交通信号的协调控制原理,用数解法[2]确定相位差。数解法通过寻找使得系统中各实际信号位置距理想信号位置的最大挪移量最小来获得最优相位差控制方案。
将7个交叉口自西向东依次设为A、B、C、D、E、F、G,他们相邻的间距见表2所列,其中绿信比是通过式(1)、(4)、(5)、(6)计算得到的在公共周期126 s下的协调相位的绿信比。在表2中,合用一个理想信号的左右相邻实际交叉口间采用同步式协调;其他各实际交叉口间都采用交互式协调。
2 干道交通模糊控制
城市交通系统是一种对象不确定的,结构十分复杂的大系统。对象的不确定性和复杂性决定了系统建模和模型求解的难度,以致很难用数学模型来描述。基于某些控制规则的模糊控制技术具有较强的实时性、鲁棒性,便于结合人的思维经验,为城市的交通信号控制提供了一条切实可行的途径。
2.1 交通干线的模糊控制
2.1.1 相位时间g1,g2的调整
大量的研究表明:当交叉口放行车辆的饱和度约在0.9时,交叉口的通行能力最大。当放行的饱和度小于0.9时,说明放行时间比实际的交通需求要长,应减少绿灯时间;当饱和度大于0.9时,应增大绿灯时间。
将饱和度X作为模糊控制的输入变量,其论域为:
X={0.80,0.82,0.84,0.86,0.88,0.90,0.92,0.94,0.96,0.98,1.00}
其语言值设定为:PB(正大)、PM(正中)、PS(正小)、ZE(零)、NS(负小)、NM(负中)、NB(负大)。
绿灯时间的增量Δg作为模糊输出变量,语言值同上,其论域为:
ΔG={-8,-6,-4,-2,0,2,4,6,8}
饱和度隶属度如表3所列。
绿灯时间调整量录属度表如表4所示。
利用Matlab中的模糊工具箱设计控制器,根据实际经验采用的控制规则为:
IF(车辆饱和度is PB) THEN (绿灯时间增量is PB);
IF(车辆饱和度is PM)THEN (绿灯时间增量is PM);
IF(车辆饱和度is PS) THEN (绿灯时间增量is PS);
IF(车辆饱和度is ZE) THEN (绿灯时间增量is ZE);
IF(车辆饱和度is NS) THEN (绿灯时间增量is NS);
IF(车辆饱和度is NM)THEN (绿灯时间增量is NM);
IF(车辆饱和度is NB)THEN (绿灯时间增量is NB)。
采用面积重心法去模糊化得到模糊关系输出查询表,通过离线计算得到绿灯调整量精确控制查询如表5所示。
协调相位的绿灯时间gi1和非协调相位的绿灯时间gi2都按上述过程确定。由此可以得到各路口的周期时间Ci,选择7个路口的最大周期时间作为(包含所有的非协调相位)周期时间C。将差值(C-Ci)加到干线绿灯时间上,于是协调相位的绿信比得到优化调整。
2.1.2 相位差的调整
干线绿波带的形成完全取决于各交叉口之间的相位差,而影响相位差的主要因素是相邻交叉口之间的距离和两交叉口之间车流运行速度。车流密度是影响车流速度的重要因素。我们知道车流速度随着车流密度的增加而降低,当交通流密度趋向于零时,车流密度趋向于自由流速度;当交通流密度趋向于阻塞密度时,车流速度趋向于零,而此时各车辆的速度等于或接近这个车队的速度。车流速度的快慢以及车流密度的大小均是模糊的概念。因此,可根据车流密度运用模糊控制规则来对车流速度实施控制,进而优化相位差。
将区段内的车流密度作为模糊变量m,其论域为M:
M={0,30,60,90,120,150,180,210,240,270,300}
其语言值设定为:SS(非常小)、VS(很小)、S(小)、M(中)、B(大)、VB(很大)、SB(非常大)。
模糊控制的输出变量为该区段的区间车速记为V,其论域为:
V={100,92,84,76,68,60,52,44,36,28,20}
其语言值的设定同上。根据实际经验分别对车流到达密度和区间车速的隶属度进行定义。采用的模糊控制规则见表6,通过离线计算[4]得到的区间车速精确控制查询表,见表7。
设dij为i交叉口和j交叉口之间的距离,vij为其间的区间车速,Oij为i交叉口和j交叉口之间未经调整时的相位差。于是i交叉口和j交叉口之间相位差需调整为:
3 仿真分析及评价
本节运用德国PTV公司的Vissim交通仿真软件[5]来仿真[6]芜湖路干线的交通运行状况。交通仿真实验室配置此软件的版本是Vissim4.10。
首先在Vissim中依据芜湖路整个干线的道路条件和交通条件建立路网模型,并选取合适的位置设置相应的评价参数检测器,将仿真时长和评价时长均设为3 600 s,然后运行软件,将生成的结果文件进行整理,得到芜湖路分别采用以下3种控制方案的总体运行效果对比情况见表8。
由表8可见,对芜湖路干线实施模糊协调优化方案以后,干线上各交叉口总体的车辆平均延误和停车率都有较大程度的减少,平均排队长度也有所减小。通过仿真的输出画面可以看出芜湖路堵车的问题明显地得到了改善,车辆在整个干线上基本上能形成“绿波”交通。根据表9中信号控制交叉口的机动车延误与服务水平的关系[1],可知现状芜湖路干道的总体服务水平为C级,传统数解法协调控制方案和模糊协调控制方案的服务水平达到B级,并且模糊协调优化控制方案的改善效果更佳。由此可见,对芜湖路干线实施模糊协调优化控制能够更有效地协调干道交叉口群,使车辆在各个路口上的延误时间大大地降低,提高通行效率,干线的整体服务水平有较大程度的改观。
4 结 语
论文在芜湖路历史交通量的基础上,对各个路口进行了信号配时优化,并结合模糊控制算法对绿信比和相位差分别进行了调整和优化。通过Vissim软件仿真分析,得知模糊协调优化控制方案能够更有效地协调干道交叉口群。但是若要使芜湖路真正起到快速干道的作用,必须增加一些其它的交通管制措施,比如说在芜湖路沿线建立健全的道路语言系统,全线的监控以及交通诱导措施等等。
参考文献
[1]杨佩昆.交通管理与控制[M].北京:人民交通出版社,1995
[2]徐建闽.交通管理与控制[M].北京:人民交通出版社,1995
[3]刘智勇.智能交通控制理论及其应用[M].北京:科学出版社,2003
[4]闻新.MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用[M].北京:科学出版社,2001
[5]李灵犀.两相临路口交通信号的协调控制[J].自动化学报,2003,29(6):947-952
二级电压协调控制优化模型研究 第4篇
二级电压控制是分级电压控制中的重要一环,其主要任务是协调控制区域的无功电源和电压控制设备,使其作用达到最优化。有些较大的扰动仅靠一级电压控制不能奏效,需要二级电压控制来处理。二级电压控制的响应时间一般较长,可达3~5 min。二级电压控制对于提高电压水平和防止电压崩溃具有非常重要的作用[1]。
1 协调二级电压控制策略
协调二级电压控制策略(Coordinated Secondary Voltage Control,CSVC)的基本原理是从全局角度充分调用无功电源,使主导节点上的电压维持在整定值。纵观现有的二级电压控制策略的研究,主要存在如下问题:
(1)所选择的二级电压控制设备大多为连续调节的无功电源,如发电机、静止无功补偿器等,对应的二级电压控制优化模型符合二次规划模型,一般采用二次规划法求解。对于快速投切电容电抗器组等离散型无功源,其处理方法是先把这些无功电源当作可连续调节设备,再把计算结果和实际的调节挡位相比较,按接近的挡位调节。这样做就有可能得到调节的次优解,而并非最优解。
(2)没有选择有载调压变压器作为二级电压控制设备。虽然有载调压变压器不是无功源,但可以改变系统无功的分布,是系统电压调节的有效手段。故选择有载调压变压器作为等级电压控制中的电压控制设备是必要的。
2 改进的二级电压控制模型
在传统CSVC的基础上,参考文献[2]提出了改进的CSVC优化控制模型。但是该模型只考虑连续无功调节设备,并且去掉了使无功电压控制设备端电压离初始设定值的偏差最小的项,无论是控制手段还是控制目标都有所欠缺。本文在此基础上,在控制设备中加入离散调节设备,并考虑无功控制设备的端电压偏离值指标,采用以下优化模型:
约束条件:
式中,Vi,,Vm表示控制发电机的端电压,脚标m表示其台数;C1,,Cn表示无功补偿器(如电抗器)的分接头位置,脚标n表示其台数;T1,,Tk表示有载调压变压器的分接头位置,脚标k表示其台数。Vi,ref、Vi分别表示节点的电压参考值和实际电压值。αP、αG、αC分别表示主导节点、无功电压控制设备节点和关键节点的集合,关键节点为本区域的边界点。λq、λC、λG为权重系数。Qi、Qi,max分别表示注入节点i的实际无功和无功最大限制。qref为相对无功发电量参考值:
gi,a(x,u)=0,i=1,,n;gi,r(x,u)=0,i=1,,n分别为节点i的有功和无功等式约束。对于该优化模型,控制量是目标函数Z的隐函数,对控制量发电机端电压,变压器分接头,电容器电抗器投入组数的调节,可以通过潮流计算后求得的Vi、Qi反映出来。
该目标函数体现的是四个不同优先级的控制目标的一个折中。即消除主导节点的电压偏差(这也是二级电压控制的基本目标);使每台控制机组的无功出力接近于区域内的平均出力水平;使关键节点的电压离初始值偏差最小,以减小本区域的调节对相邻区域的影响;使无功控制设备端电压偏差最小。同时在目标函数中最小化主导节点的电压偏移量的优先级要高于其它三项指标,这一点可以通过合理选择权重系数λq、λC、λG来实现。
3 改进模型的特点
与传统的协调二级电压控制相比,此模型具有如下优点:
(1)定义了关键节点(即控制区域的边界节点),考虑了二级电压控制区域间的影响,通过对关键节点电压的控制来缩小区域间的影响。
(2)增加了使无功电压控制设备端电压离初始设定值的偏差最小的指标,更接近传统模型的控制目标。
(3)改进的二级电压控制目标函数中去掉了含灵敏度矩阵的项,其它各项均为计算潮流后得到的对应的量,因此结果将更符合实际。由于传统模型只选择连续变量,可以用二次规划法求解该优化问题,而控制量中加入离散变量后,二次规划法不再适用。求解本模型可以采用智能算法,如蚁群算法、遗传算法。从本质上说,智能算法是一种迭代式优化算法,对于每次的目标函数计算前,各个待求量的值是已知的,相当于每次计算潮流也是电压控制器调节后的结果,所以不需要再考虑主导节点电压调整对其它节点影响的含灵敏度矩阵的项,因此目标函数中去掉了含灵敏度矩阵的项,这样所得的计算结果更为准确。
4 仿真分析
为验证二级电压控制的效果,用Matlab编写了二级电压控制程序,对新英格兰10机39节点系统进行仿真分析。由于并联电容器、电抗器和有载调压变压器的控制相似,算例只选择了发电机和有载调压变压器作为控制对象。采用参考文献[3]的分区结果,如图1所示,系统分为4个控制区域:区域1由{1,9,39}构成,主导节点为节点1;区域2由{28,29,38}构成,主导节点为28;区域3由{4,5,6,7,8,10,11,12,13,14,31,32}构成,主导节点为7和10;区域4由{2,3,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,30,33,34,35,36,37}构成,主导节点为16和18。
以电压控制区域3为研究区域,则关键节点为4、8、14,控制设备选择31和32发电机和11~12、12~13、6~31、10~32之间的有载调压变压器。
系统参数:节点3 1和3 2的电压调节范围为0.9 5~1.1 0(p.u.),无功出力上限为250 Mvar和300 Mvar;变压器变比的调节范围为1±81.25%(p.u.)。各节点的电压上下限为0.95~1.10(p.u.)。负荷节点作为PQ节点处理,发电机节点作为PV节点处理。采用牛顿拉夫逊法进行潮流计算。
控制设备只选择发电机31和32。目标函数中权重系数λq=0.01、λC=0.6、λG=0.01。
假设系统初始状态已经达到三级电压控制的参考值,在某时刻节点12的无功负荷增加70 Mvar,这不仅导致节点12的电压大幅下降,而且导致主导节点和关键节点电压的下降。通过智能算法求得控制方案[4],经过二级电压控制后仿真系统结果如表1所示。
由结果分析得到:经过二级电压控制后,除扰动节点(节点12)外,所有的主导节点和关键节点电压均基本恢复到初始状态,误差为10-4。由于参与调节的控制变量有限,发电机端电压偏离值分别为0.428%和1.211%。扰动节点12的初始电压为0.999,扰动后下降到0.975 1,经过二级电压控制后,电压为0.981 9,有了一定程度的恢复,较初始值偏离1.71%。
5 结语
改进型离散二级电压协调控制(CSVC)的数学模型中增加了有载调压变压器等离散设备,同时考虑了二级电压控制区域间的影响以及无功控制设备端电压的偏离值,使得该模型更加符合实际的电力系统。用Matlab语言编写了程序并对新英格兰39节点系统进行仿真分析。结果表明与传统的二级电压控制相比,在增加了有载调压变压器等离散控制设备后的二级电压控制的效果明显提高。
参考文献
[1]Lefebvre H,Fragnier D,Boussion J Y.Secondary coordinated voltage control system:feedback of EDF[C]//IEEE/PES Summer Meeting.Seattle,USA:IEEE/PES,2000,1:290-295.
[2]盛戈皞,涂光瑜,罗毅,等.基于多Agent的二级电压控制系统[J].电力系统自动化,2002,26(5):20-25.
[3]范磊,陈珩.二次电压控制研究(二)[J].电力系统自动化,2000,24(12):20-24.
综合协调控制 第5篇
项目团队保持创意性思维;强调要素的重要性;将设计方向要素与体验式购物相结合;融合区域特色;寻求专业的设计单位合作具有重要的意义。
我们是一家总部位于美国加州洛杉矶, 过去33年主要专注于商业地产项目的建筑公司。
从设计的角度来看, 在项目前期, 明确的项目定位, 明确的功能区别, 以及要注重地区的精神是非常重要的关注因素。
一、明确的定位是项目成功的一个试金石
1. 新的项目L-A-LIVE, 它是集高端餐饮、娱乐及酒店住宿的洛杉矶时尚聚集地。
另外一个项目是过去在美国建成的项目, 它的定位是尊重区域特色和历史人文, 以服务家庭消费为导向, 提供社区消费者餐饮、购物、散步、聚会、娱乐等集合的社区中心。这两个项目都提供了餐饮、购物娱乐、聚会等功能, 但由于针对的特色和功能不同, 在设计的方向上也不同, 造成最终项目的成品完全不一样。
2.
我们在福州做的购物中心的项目, 位于一大片政府所要求的功能景观内, 我们给它的定位是从设计的角度出发, 让它紧邻公园, 定位为商业是公园的延伸, 公园也是商业的一部分, 进而形成商业和公园充分融合在一起的设计效果。
3.
在深圳郊区规划一个生态养生基地, 这个项目内商业的部分, 从设计出发点给它的定位是要打造一个人与人之间, 人与自然景观之间, 进而达到自然与商业之间的互动。
4. x
在深圳郊区规划一个生态养生基地, 这个项目
5. 在美国加州过去完成的项目, 是希望把自然景观和户外的空间有很多的对话。
凸显这个项目的特色, 从而找出过去每一个项目的同质性和差异性是非常重要的。
二、设计启动前要先有可行的、经过调研的功能业态分析
这里强调的是有经验的商业设计师虽然可以提出功能的建议, 但我们是要给业主提供看得见摸得着的数据, 把这些数据做成看得见摸得着的设计形式。
1. 项目设计启动前应强调研究项目辐射的范围, 以及内部的各种结构, 找出消费者的需求。
项目设计启动前寻找辐射范围市场内缺少什么东西, 十分重要。我们专注于将各个单项纯粹的使用功能作为基础, 通过有机的结合创造独特功能, 创造出让人流连忘返的体验场所。
2. 在设计方面着重的要素。
首先谨慎评估项目所在地的潜力和周边的情况很重要, 以我们杭州的项目为例, 在先天左邻河道, 右下方临主干道的位置, 就决定了项目以后发展的方向。先天项目的一个情况造就了休闲景观为主的项目形势。成功的商业项目应该是外向活泼的, 而不是内向害羞的, 所以要激活项目的周边。
由于交通和停车的重要性, 所以在前期做设计规划上面必须要对人流、车流、公共交通做水平及垂直评估。
结合室内外的空间, 在设计上进一步模糊室内外的空间也是提升空间体验的一个要素。
消费行为与光线有绝对的关系, 实践证明, 在设计上尽量把自然光导入到项目的各个角落, 甚至是地下层的部分。尽量看看周边有没有良好的景观和视线作为项目的特色。比如, 在洛杉矶好莱坞附近的一个项目, 我们把好莱坞的一个景观和重点与项目的出入口互相结合。
三、注重区域精神
要充分了解项目所在地的区域精神, 从而萃取出项目自己的独特性。在欧洲的一个小型的改造项目, 它其实在材质、屋顶线和建筑比例上都是取于法式建筑, 但取得的结果完全不同。
从周边环境中寻找项目的特色及灵感, 在位于山东省东营市临近与黄河出海口的办公酒店和商业项目, 在配合甲方的市场调研, 以及项目前期的探讨中, 我们认为取黄河奔流入海的景象最能体现项目的精髓。购物区里的水流的意象、沙子形状的外墙, 也体现了与黄河的互动, 对购物意向产生了影响。
在一个和谐的社区内, 引进一个比较新颖的综合体, 必须要先融合区域的精神, 减少对现有社区的影响。
在加州洛杉矶郊区的一个合作项目中就充分研究新的城镇中心缺乏什么, 原有的市政基理和需求的功能结合在一起, 打造出新的政府办公, 以及市政中心的融合区。
综合协调控制 第6篇
另一方面, 结合我国综合交通运输与区域经济发展现状, 不难得知, 我国综合交通运输系统一体化运作机制不但受到运输基础设施等硬件因素的影响, 还受到票价机制、清算机制等软件因素的影响。因而, 对区域综合交通运输的研究必须因地、因时制宜, 并结合经济、制度等因素, 以运作效率为标准进行选择, 以实现区域综合交通运输的高效一体化为目标, 促进综合交通运输与区域经济的协调发展。具体而言, 可从以下几个方面来分析:
一、综合交通运输系统的含义。
综合交通运输为地域生产综合体 (全国、大区域地区生产综合体) 的一个重要环节其分布图式大体与其所在区域的对外运输联系及区内各地间运输联系的总格局相近似;并且, 综合交通运输系统在运输部门结构上具有一定的组合特点, 且取决于所在区域的资源开发、经济发展、交通位置和自然条件等方面的特征;其次, 综合交通运输系统由若干地位、作用与功能不同的交通线路 (全国主干线路、开发或先锋线路) 所组成, 有一定的地域等级层次, 除最高一级的全国综合交通运输网外, 尚有大区、省区和地区等其他一些较低等级或层次的综合交通运输网。
二、综合交通运输与区域经济发展的关系。
由于交通运输系统是区域社会基础产业中最重要的组成部分之一, 是各项产业发展的基础条件, 是区域投资环境的主要构成部分。一方面, 综合交通运输的发展不仅能强化其对区域经济发展的支持作用, 推进区域经济的发展;另一方面, 区域经济的发展又增加了对综合交通运输的需求, 因此, 经济系统和交通运输系统是相互影响的, 应该相互匹配, 协调发展。而综合交通运输系统与区域经济发展的有效协调性, 除反映在区域范围的大小之上外, 还反映在设施规模、技术装备水平和结构特点等方面的明显差别之上, 并需要以此来适应不同层次地域经济体系的发展对交通运输所提出的种种不同需要。
三、促进综合交通运输与区域经济的协调发展。
交通运输与经济协调发展是区域发展的重要条件之一, 结合本文所列的上述两方面的研究不难得出, 综合交通运输与区域经济两个系统如何协调发展是实现区域健康发展的关键所在。要达到区域经济系统与交通运输系统的协调发展, 就要找寻综合交通运输系统与区域经济系统协调发展的评价方法与实现手段, 具体对策如下: (1) 理论方面。可建立协调发展的评价模型与指数模型:利用合理的评价模型计算出综合交通运输系统对区域经济系统发展的协调程度;建立高效合理的两系统协调发展指数模型, 确定综合交通运输系统与区域经济系统各指标之间的相互影响程度, 以分析区域经济系统是否有力地支持和推动综合交通运输的发展。这样, 既能对现有的综合交通运输系统与区域经济系统的协调性进行客观地评价, 又能清晰地反映出二者之间的相互适应程度, 为是否做进一步的调整奠定了可靠的理论基础。 (2) 实践方面。随着社会的不断进步, 如今区域经济发展对其相应的综合交通运输的需求不断增大, 综合交通运输系统的发展明显滞后于区域经济的发展速度, 现阶段实现区域经济系统与交通运输系统协调发展的主要矛盾是综合交通运输系统的工程建设。因此, 政府相关部门有必要实施对区域经济系统与综合交通运输系统的协调发展管理, 并以综合交通运输管理为重点, 构建网络设施配套衔接、技术装备先进适用、运输服务安全高效的总额和交通运输体系, 以达到更加全面地促进两系统的协调发展的目的, 具体可从改善综合交通运输的基础设施、加强交通运输与信息技术管理、改进运输工具、完善交通运输管理政策支持等方面来大力加强综合交通运输系统建设。
总之, 综合交通运输与区域经济的协调发展对促进区域经济长期平稳较快发展、全面建设小康社会具有十分重要的意义。综合交通运输是国民经济和社会发展的重要基础, 综合交通运输与区域经济发展的协调研究必须因地、因时制宜, 并结合各区域具体的经济、制度等因素, 以运作效率为标准进行选择, 以实现区域综合交通运输的高效一体化为手段, 以促进区域经济发展为目标, 大力促进综合交通运输与区域经济的协调发展。
参考文献
[1]徐宪平, 编.我国综合交通运输体系构建的理论与实践.人民出版社, 2012年[1]徐宪平, 编.我国综合交通运输体系构建的理论与实践.人民出版社, 2012年
[2]孛·毕理克巴图尔, 著.区域综合交通运输一体化.经济管理出版社, 2012年[2]孛·毕理克巴图尔, 著.区域综合交通运输一体化.经济管理出版社, 2012年
[3]孙文久.区域经济规划[M].北京:商务印书馆, 2004年[3]孙文久.区域经济规划[M].北京:商务印书馆, 2004年
综合协调控制 第7篇
输电阻塞(包括静态及动态)是指电网的稳定约束(包括热稳定及动态稳定)影响了电力市场效率的情况,这是经济领域的电力市场与技术领域的电力系统之间相互影响的途径之一。至今的研究主要针对静态阻塞,而对动态阻塞的研究则并不多。
文献采用暂态能量函数来分析失稳故障,通过能量裕度对于功率转移的灵敏度分析,调度功率以消除动态阻塞。文献在实时市场中设立动态阻塞的管理市场,市场成员对其动态稳定控制措施报价,独立系统操作员(ISO)以动态阻塞管理的综合费用最小为管理目标。文献[5,6]提出,由ISO根据发电商针对实时调整出力的报价来管理动态阻塞,其中取暂态功角值小于某经验值为动态安全约束,将问题描述为调整发电机出力使购电费用增加最小的非线性规划,并以机组对暂态稳定指标的贡献因子来分摊动态阻塞费用。上述文献不但采用了不合适的暂态稳定评估方法,而且没有反映监管者的引导作用与发电商的市场行为的影响。因此,需要构建一个能全面反映阻塞及其管理对经济市场及物理系统影响的研究框架[1,7]。
阻塞管理的本质是停电风险的控制。文献探讨了经济稳定性和物理稳定性的内在联系,指出输电价格应该正确反映电力系统停电风险。绝大多数关于阻塞管理的研究采用了确定性方法,不能反映系统工况、故障地点和类型、失稳损失以及参与者博弈等不确定性因素。涉及风险概念的研究都采用故障概率与所造成停电损失的乘积来反映风险。由于难以预估那些并未实际发生的失稳故障所引起的停电范围及损失,这样的风险分析仅适用于事后的统计分析,而无法用于在线预警及预防控制决策。
文献提出了稳定控制的优化算法,可以快速搜索到控制代价最小的紧急控制策略来保证电力系统的稳定性。文献提出用最小紧急控制代价代替停电损失的概念,将停电风险定义为故障概率与最优紧急控制代价的乘积。由于紧急控制方式为主动实施,其最小代价可在事前计算,故风险分析成为可行,从而将稳定性与经济性统一在货币量纲上。
文献[3,5-6单纯依靠故障前的预防控制手段来消除动态阻塞;文献则完全不考虑预防控制,只依靠故障后的紧急控制。文献指出:单纯依靠预防控制或单纯依靠紧急控制,都会过度配置控制资源或过度降低市场效率。文献利用2种控制方式在控制特性及经济代价各方面的互补性,通过非线性规划来协调预防控制量及紧急控制量,较好地解决了垂直体制下的风险管理问题,但该文并未解决在市场环境下如何使发电商的市场行为与技术经济优化的结果相符合的问题。
本文在文献的基础上提出:监管部门在技术、经济、市场的整体框架中,评估并分摊输电动态阻塞风险(即电力市场中的预防控制措施),从而引导统一出清结果对应的物理工况趋于最优(即协调电力系统的预防控制与紧急控制)。该阻塞管理模式使发电商的博弈结果与电力系统稳定的最优控制决策互相协调一致。通过电力市场与电力系统的交互动态仿真,研究输电动态阻塞与市场交易的相互影响。此思路也可用于静态输电阻塞及排放阻塞等的管理。
1 总体思路及关键技术
故障停电是不确定性事件,其对应的损失应该用风险来评估。某预想故障对应的停电风险是下面2个量的乘积:该故障的概率及为了使系统在该故障下不停电所需紧急控制的最小代价。系统的总停电风险是所有潜在故障的停电风险之和,实际应用时往往忽略那些风险较小的故障。
基于文献提出的关于广义阻塞与市场力的模型框架,图1中用实线表示与输电动态阻塞问题有关的部分。本文提出的输电动态阻塞管理模式的要点是:按物理机理分摊风险,按市场规则迭代报价。它较好地协调了风险型的预防控制与前馈型的紧急控制。由监管者将停电风险分摊给相应责任者,改变其交易上网的成本。经过预交易的迭代,得到预防控制成本与停电风险之和最小的工况。该结果既能被各交易者接受,又是经济性和可靠性相协调的最优方案。其关键技术在于:①停电风险的计算;②责任者的识别;③风险在责任者之间的分摊;④搜索效率。
风险管理部门逐个分析各预想故障的风险,并在临界机群内按出力分摊该风险值。换句话说,根据电力系统的物理规律,在电力市场中设置输电动态阻塞,通过改变发电商竞争力的方法来引导他们调整报价。在新一轮的预出清后,原失稳机组的出力被转移到其他机组,由于统一出清电价的升高,市场效率将有所降低,但电力系统稳定性得到改善,动态阻塞得以缓解。为此,需要协调电价的升高和停电风险的降低。
电价必须合理考虑故障停电的风险成本。忽视或过分夸大风险成本都会严重影响电力市场(甚至社会)的稳定性。并且,完全消除潜在的阻塞风险所需的代价往往太高,甚至在物理上不可行。因此,这个紧急控制与预防控制在电力市场环境中的均衡问题,就是监管机构通过监管型市场力对市场风险实施预防控制,使电力市场的竞争结果与电力系统稳定控制的优化结果一致。它可以被形式化为以市场运营成本与剩余阻塞风险之和最小为目标函数的规划问题。
由于稳定性随工况而变,而工况还与市场行为有关,故最优风险值必须在线分析,并以公正、公平、透明的交易规则来引导市场成员的竞争行为。由失稳群的识别、紧急控制的优化[9,12]、停电风险的评估、阻塞风险的分摊、发电商报价的修正、市场预出清与电力系统工况、系统稳定的量化评估等环节构成了一个有负反馈的离散型闭环。这保证了电力市场出清的结果与电力系统最优紧急控制的决策一致。
从技术角度看,系统稳定控制的优化是预防控制与紧急控制之间的协调问题;从市场角度看,输电动态阻塞的管理则是购电成本的增加与停电风险的降低之间的协调。两者交互影响的关键是停电风险的分摊机理。监管者按照谁引起风险就由谁承担的原则,及时向市场参与者公布风险分析与分摊的结果。
2 输电动态阻塞风险及其分摊
采用两层框架计算每个交易时步的输电动态阻塞风险代价。下层用确定性方法计算失稳故障的最优紧急控制代价;上层用风险概念聚合下层结果。针对市场预出清后的运行工况,用稳定性量化分析软件FASTEST逐个分析预想故障,求取失稳故障k的最优紧急控制代价Ek。设故障k的概率为λk,则对应的阻塞风险为Rk=λkEk。
根据稳定性量化理论扩展等面积法则(EEAC)揭示的暂态稳定机理,故障k的领前群Sk中的机组是该项动态阻塞的责任者。将λkEk在Sk中按实际出力Pj(j∈Sk)的比例分摊。
在该次预出清结果所确定的运行工况和给定的预想故障集下,机组j应承担的动态阻塞风险成本rj为:
3 动态阻塞管理机制
3.1 风险分摊的预交易迭代模式
基于风险分摊的预交易迭代竞价模式如下:交易预出清后,若阻塞总风险与最优值相差太大,则要求参与者根据新承担的风险再次报价,市场再次预出清,如此迭代,直到购电费与阻塞风险之和出现最小值。它可以公平、合理地管理网损、静态输电、动态输电、排放等阻塞,具有较高的市场透明度。
3.2 风险分摊缓解动态阻塞的机理
各机组根据所分摊到的风险成本报价,风险成本的增高会将相应机组在市场预出清中的出力份额部分转移到风险成本较低的机组。以故障集中包含i,j这2个失稳模式为例(见图2)。图2中S和A分别表示领前群和余下群机组,下标i,j表示失稳模式i,j。
除了非阻塞机组Ai∩Aj外,其余均为阻塞机组,需承担阻塞风险,特别是Si∩Sj将承担更大风险。理性报价在考虑风险成本后,Si∩Sj的部分出力将优先转至Ai∩Aj。按EEAC揭示的稳定机理,S群向A群转移有功功率将改善该失稳模式的稳定性。因此,风险分摊机制对机组报价的影响有助于缓解动态阻塞。
3.3 阻塞风险的优化目标
在交易时步t,采用阻塞风险分摊、迭代报价的管理方式,将剩余的动态阻塞降低到R(t)的同时,也增加了购电成本C(t)。若以C(t)最小为优化目标,相当于要全部依靠检测到故障后才启动的紧急控制来稳定所有的故障,这对于较大概率故障的控制效率很差。若以R(t)最小为优化目标,相当于要依靠预防控制来稳定那些小概率、大风险的故障,显然极不经济,甚至技术上不可行。因此,阻塞风险管理的优化目标应该取购电风险总成本U(t)=C(t)+R(t)最小。
3.4 预交易迭代流程
在每个交易时步,执行以下步骤。
步骤1:发电商报价。
步骤2:市场预出清得到系统的预想工况,ISO在阻塞风险评估的基础上分摊风险,并予公布。
步骤3:发电商根据预出清结果和风险成本再次报价。
步骤4:重复步骤2和步骤3,直到满足停止条件,取各次预交易中的购电风险总成本最低者为最终出清结果。
ISO收取并管理各发电商承担的阻塞风险,并支付紧急控制的执行费用。上述过程不但从市场竞争角度保证了公开、公平和公正原则下的风险管理,也从物理机理角度体现了预防控制与紧急控制的协调。
4 仿真实验
基于电力市场与电力系统的交互动态仿真[7,13],研究上述输电动态阻塞管理机制的影响。
4.1 仿真环境
1)电力系统为IEEE39节点系统,但每条发电母线由不同经济特性的机组组成。预想故障集包含所有线路首末三相短路,清除时间为0.2 s,线路故障概率为0.02次/(kma)。
2) 市场环境:设节点31的机组为平衡机组,不参与竞价,其他9个发电节点代表9个发电厂商。各发电节点上的机组组成与成本参数见附录A,总装机容量为6 192 MW。负荷与系统装机容量之比以0.05为步长,在区间0.40～0.90内改变,各节点负荷等比例增长。采用分段水平报价,发电厂商按其边际成本与分摊的阻塞风险成本理性报价。
4.2 负荷水平对输电动态阻塞风险的影响
仿真结果表明,输电动态阻塞风险值与系统负载率基本呈同方向变化。但如果领前群机组数较少,而机组成本参数又相差很大,则由于分段水平报价曲线的离散程度太大,可能当负载率增加时,主要或全部由余下群机组承担。此时,由于领前群的出力相对于余下群降低了,因此动态阻塞程度可能反而降低。如果领前群机组数增加或成本参数差别减小,则上述局部非单调性将消除。
4.3 输电动态阻塞管理
4.3.1 不同市场状态下的动态阻塞管理
1)最优控制措施为预防控制的情况
系统负载率为0.70时,购电风险总成本在预交易迭代过程中的变化情况见图3。ISO的购电风险总成本逐步降低,在第3次迭代后达到最低,此时系统阻塞风险也降低至0。因此,最优决策仅使用预防控制,即通过分摊阻塞风险实现阻塞机组的功率向非阻塞机组转移的预防控制。
承担阻塞风险的发电商的出力减少,但由于统一出清价的增加,其利润仍有可能增加。这反映了机制对发电商参与的激励。
2)最优控制手段为预防控制加紧急控制的情况
系统负载率为0.75时,购电风险总成本在预交易迭代过程中的变化情况见图4。经过4次迭代竞价,阻塞机组的出力减少,而非阻塞机组的出力增加,在第4次预交易后,阻塞风险降为0(即仅采用预防控制)。但由于此时购电成本大量增加,ISO的购电风险总成本并非最低。ISO按购电风险总成本最低,即第2次预交易竞价结果出清。此时,ISO通过阻塞风险的分摊缓解了部分输电动态阻塞风险,剩余风险则采用紧急控制应对,对应于预防控制和紧急控制的协调。
从承担阻塞风险的发电商角度来看,第2次预交易结果中的利润高于第1次(见图5),说明发电商有意愿接受该阻塞管理结果。
3)最优控制手段为紧急控制的情况
系统负载率为0.80时,购电风险总成本在预交易迭代过程中的变化情况见图6。迭代报价后,由于非阻塞机组的发电成本比阻塞机组高得多,故购电风险总成本反而增加。因此,采用首次预交易结果作为最终出清结果,即通过紧急控制手段保证系统稳定的成本最小。
4.3.2 预交易迭代报价规则对于动态阻塞管理的影响
1)对于机组报价无限制
以系统负载率0.75为例仿真。节点37机组按边际成本首次报价,预出清后发现自己为非阻塞机组,在消除阻塞的管理过程中具有市场力,故在后续报价中报出高价。由于购电成本的增加,购电风险总成本反而提高(见图7),破坏了阻塞管理有效性。
2)不允许非阻塞机组提高报价
图4就是在非阻塞机组不得提高报价的市场规则下所得结果。由于非阻塞机组无法实施市场力,因此,可以通过综合采用预防控制和紧急控制来降低购电风险总成本。这说明在正确的监管规则下,通过阻塞风险的分摊和预交易迭代,有利于实现阻塞管理目标。
5 结语
本文提出的“按物理机理分摊风险,按市场规则迭代报价”的输电动态阻塞管理方式,较好地协调了电力市场风险的预防控制(阻塞风险分摊)与电力系统的紧急控制(切机、切负荷)。这是文献提出的研究框架的一个应用。监管者根据物理系统风险分析的结果,在市场经济中设置监管型阻塞;后者在降低市场效率的同时,削弱了风险引入者的竞争力,进而影响物理系统的工况。新工况对经济市场效率降低的负面影响,由于电力系统输电动态阻塞风险的降低而得到补偿。仿真表明:本文建议的阻塞管理机制统一了原本孤立研究的市场经济性与电力可靠性,也为其他广义阻塞的管理提供了借鉴。
采用稳定控制的优化技术,求取使系统在某预想故障下稳定的最小紧急控制代价。取其与故障概率的乘积作为该故障引入的动态阻塞风险,按照由风险引起者承担风险成本的原则,将该风险分摊给临界群中的机组(和/或余下群节点上的负荷)。这使临界机群的入网成本(和/或余下群负荷的购电价)增加,通过电力市场的报价和预出清,使各节点功率改变,缓解动态阻塞。按照物理系统与市场交易的交互机理,通过风险管理与重新报价之间的迭代,以市场效率降低最少的代价消除输电动态阻塞。
附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx)。
摘要：为在电力市场环境下管理动态阻塞风险,提出风险分摊的预交易迭代模式。针对电力市场预出清所得的工况,用故障概率与紧急控制代价的乘积来定义失稳风险。以该风险值最小为目标,搜索最优紧急控制。将得到的最小风险值在失稳机群中按发电功率分摊,并实时公布以引导竞争者计及自己的风险成本重新报价。迭代后得到统一出清购电费与失稳风险之和最小的决策。此时的出清结果(反映了电力系统的预防控制)与电力系统紧急控制达到最优协调。该模式可以公开、公平、公正地引导参与者降低动态阻塞风险。通过市场竞争与系统分析之间的动态交互仿真,分析影响输电动态阻塞风险的因素,研究物理领域中的电力系统稳定控制与经济领域中的市场交易阻塞管理之间的影响机理。
综合协调控制范文
声明：除非特别标注，否则均为本站原创文章，转载时请以链接形式注明文章出处。如若本站内容侵犯了原著者的合法权益，可联系本站删除。
