基于虚拟变电站的配电网薄弱区域集群双层规划研究

位于配电网末端的偏远山区常常由于存在供电可靠性不足的问题而被视为配电网薄弱区域,为了提高此类地区的供电可靠性,引入虚拟变电站和集群规划的概念和方法,提出了一种基于虚拟变电站的分布式电源与储能双层选址定容规划模型。上层模型以集群效能指标最大为目标,从结构性和功能性两方面对配电网薄弱区域进行集群划分,规划结果为各集群的划分方案;下层模型以考虑用户损失费用的年综合费用最小为目标,在各集群内部建设虚拟变电站,规划结果是集群内分布式电源的接入位置及容量、储能装置的接入容量及功率;针对集群规划模型的特性,文章提出计及孤岛运行的用户停电损失费用计算方法,并以双层迭代的混合粒子群算法进行求解。算例部分以云南含分布式小水电的某典型场景为例,验证了所提模型的可行性和求解方法的有效性。     

基于集群划分的配电网分布式光伏与储能选址定容规划

针对传统分布式电源规划方法难以满足未来含高比例分布式电源的配电网在运行阶段的分区控制需求问题,该文提出分布式电源集群规划的概念和方法。首先,根据系统网架结构和节点负荷特性对配电网进行集群划分,构成配电网—集群—节点多层级网架结构;其次,基于集群划分结果,建立分布式光伏与储能双层协调选址定容规划模型。上层模型以年综合费用最小为目标,决策变量为各集群的分布式光伏总容量、储能容量和功率;下层模型以系统网损最小为目标,决策变量为集群内各节点接入的光伏分容量和储能的并网位置;针对该模型特性,采用嵌入潮流计算的双层迭代混合粒子群算法进行求解。以某示范区10kV实际配电网的光储系统容量和布点优化为例,验证所提模型的可行性和求解方法的有效性。     

考虑微电网接入下的配电网优化规划

在能源紧缺、污染严重的时代背景下,分布式电源迅速普及。含分布式电源的配电网规划研究日益增多,而将分布式电源以微电网的形式考虑到配电网规划之中还鲜有研究。将不同类型的分布式电源、储能装置以微电网的形式接入配电网,充分考虑微电网加入对变电站规划和网架规划产生的影响。基于微电网系统模型,分别建立配电网规划中变电站选址定容模型及网架规划模型,利用改进粒子群算法求解上述两个多目标非线性化模型,并计算由微电网带来的变电站容量削减量及配电网故障时的可避免停电损失费用。以IEEE50节点为算例验证此模型,算例验证了所提模型有利于提高系统的可靠性和经济性,优化了网架结构,具有实际工程参考意义。     

考虑集群划分的配电网网源协调扩展规划

针对接入高渗透率分布式能源配电网扩展规划与分布式电源选址定容问题,建立了考虑集群划分的网源协调扩展规划模型.模型分为两层:上层规划模型以年综合成本最小为目标,优化网络结构、分布式电源接入位置及容量;下层集群划分模型以兼顾电气距离和有功平衡度的综合性能指标为依据,对上层规划结果进行集群划分;优化过程交互迭代进行,采用改进混合遗传算法求解.以某10 kV配电系统为例,验证了该网源协调双层优化模型的有效性.     

有源配电网中储能双层精细优化配置方法

提出了一种储能的双层精细优化配置方法,结合运行与规划两个维度,实现储能容量和位置的精细配置;建立了双层规划模型,提出了对应求解方法,优化求解得到精细配置结果。精细配置模型以有源配电网成本收益为目标,针对不同的储能投资运营主体,制定了不同的成本收益模型,形成差异化目标优化配置。针对高渗透率分布式电源接入的配电网,提出的储能精细配置方法能够解决配电网电压合格率低、可再生资源浪费等问题,从而有效提高配电网可靠性和电能质量。     

含分布式电源的配电网供电可靠性评估方法研究

配电网接入分布式电源后部分区域稳定性会下降,但是含有DG电源的配电网是多电源供电系统,在网络出现故障或者检修时启动分布式电源供电可以起到提升可靠性的作用。根据负荷点容量大小和负荷重要程度将不同负荷划分不同的等级,给等级赋予一定量的权值,设定负荷容量和负荷权值的乘积作为目标函数,按照DG供电路径搜索目标函数的最大值,得出DG电源的供电区域。基于风力发电和光伏发电分布特性,建立DG供电概率模型,考虑到负荷接收DG电能的随机性,将供电的概率考虑到供电过程进行可靠性指标计算。比较未接入DG电源和接入DG电源的配电网的可靠性指标,结果表明配电网接入DG以后可以提升网络的可靠性。     

计及分布式电源集群不确定性的配电网分散鲁棒电压控制

随着光伏、储能等分布式电源广泛接入,导致配电网区域电压波动频繁。针对分布式电源分散接入带来的不确定性问题,提出了一种计及分布式电源集群不确定性的配电网分散鲁棒电压控制方法。将大规模分布式电源聚合成相互关联的集群,对电压控制进行分区域调节。首先,针对配电网结构复杂和分布式电源点多面广的问题,设计一种基于改进Louvain算法的配电网集群划分方案,利用模块度函数并兼顾了集群的电压灵敏度和分布式电源调控容量。然后,由于分布式电源接入后配电网潮流更加复杂多变,在划分集群的基础上提出一种考虑不确定性的分散鲁棒控制方法,协同各分布式电源集群的调控能力,抑制由于模型参数及功率波动等不确定性导致的配电网电压波动。最后,通过算例分析验证了所提方法的可行性和有效性。     

主动管理模式下含分布式发电的配电网网架规划

为了适应未来大规模分布式电源接入后的新型配电系统规划要求,考虑主动管理模式,建立了含分布式发电的配电网网架双层规划模型,上层规划以年综合费用最小为目标,下层规划是以分布式电源出力切除量最小为目标,并在约束中考虑了分布式发电加入后对配电网可靠性的影响。计及风电光伏等间歇式电源出力及负荷不确定性,分别利用树形结构编码的单亲遗传算法和原对偶内点法对上下层规划模型进行求解。通过29节点配电网算例验证了所提模型的合理性和有效性。     

基于时序特性含储能装置的分布式电源规划

基于风力发电、光伏发电和5类不同负荷的时序特性,以配电网的投资成本、维护成本、购电费用、可靠性成本、环境污染补偿费用之和最小为目标函数,建立分布式电源和储能装置的选址定容规划模型。该模型采用负荷、分布式电源和储能装置协调优化的策略,对钠硫蓄电池储能装置的容量及功率进行优化配置,以在不过多装设储能装置及保证配电网经济性、可靠性的前提下,提高配电网对分布式电源接纳能力。采用粒子群优化算法对典型算例进行求解,结果验证了所提模型和方法的正确性和有效性。     

考虑电压约束的分布式电源接入配电网最大准入容量计算方法

研究了分布式电源接入配电网最大准入容量确定方法。从配电网接纳分布式电源的角度出发,在考虑节点电压约束的前提下,建立了含负荷不确定性的分布式电源接入配电网最大准入容量的双层规划数学模型,通过适当的变换将求解双层规划问题变成求解多次单层规划的问题,然后提出采用可信赖域序列二次规划算法来求解变换后的单层规划问题。为验证所提方法,对IEEE 33节点系统算例进行了仿真,结果表明所提算法能较好地求解分布式电源接入配电网最大准入容量的问题。     

分布式储能运行规划一体的多目标选址定容方法

针对含高比例新能源配网中分布式储能的选址定容问题,首先以系统模块度、有功平衡度和群间交互功率波动指标对配网进行集群划分;进而考虑配网的经济性和安全性指标,以配网购电成本、储能日均成本、电压波动和网损为优化目标,以储能的位置及优化出力为决策变量,构建了分布式储能运行规划一体的选址定容模型;采用改进的NSAG-III多目标优化算法对模型进行求解,且针对位置变量提出了偏移交叉操作方法,对目标和多时间尺度规划变量分别采用嵌入式潮流和混合编码的方式进行处理;最后在IEEE33节点配网模型上验证了所提方法和模型的合理性和高效性,为未来新型电力系统的新能源消纳和储能合理规划奠定基础。     

面向配电网设备利用率提升的分布式储能优化配置

随着配电网中负荷峰谷波动特性加剧以及分布式电源的渗透率加大,分布式储能势必成为配电网构建“供储销”新形态,提升存量变配电设备利用率和分布式可再生能源消纳能力是一种可行的技术方案选择。针对配电网时段性、局部性设备重过载负荷平衡需求,提出基于线路和变电设备两阶段潮流灵敏度搜索的分布式储能选址定容优化模型,以储能总投资最小为优化目标,考虑配电网潮流约束及储能运行约束,采用遗传算法优化求解分布式储能配置策略。算例分析表明,结合配电网发用电负荷分布特性、配变电能力,优化规划分布式储能,可发挥分布式储能对传统配电网投资的替代效应,提升配电网资产整体利用率。     

广义电源高压配网替代容量的评估方法

主动配电网中分布式电源、储能及需求侧可控负荷的接入提高了系统的可靠性,可代替高压配电网承担部分负荷。为评估广义电源的容量价值,根据等可靠性原则,提出了广义电源高压配网可信容量的评估方法,采用弦截法和状态转移序贯蒙特卡洛法进行求解。算例中量化分析了广义电源在多种高压配电网典型接线模式下的可信容量,验证了所提方法的有效性,为主动配电网变电站容量规划及网架结构选择提供了参考。     

计及分布式电源渗透率变化的变电站动态扩展规划

针对规划区域在不同发展阶段分布式电源(DG)渗透率由低到高变化场景下的源网荷协调匹配问题,提出了一种有源配电网变电站动态扩展规划方法。首先,考虑变电站滚动投入效应及规划期内剩余价值差异,建立了一种计及DG渗透率的变电站动态扩展规划模型。其次,考虑负载均衡度和DG置信容量对变电站供电范围划分的影响,提出了加权Voronoi图算法的罚函数、凹凸性和方向性改进方法。然后,提出了基于遗传算法和启发式算法的有源配电网变电站动态扩展规划求解方法,得到有源配电网变电站建设顺序。最后,通过实例说明了所述方法的科学性和实用性。     

考虑高渗透率光伏接入的分布式储能优化配置

针对当前分布式储能的优化配置研究不适合大规模光伏接入的问题,提出了一种考虑规模化分布式光伏出力特性的储能优化配置方法。该方法采用蒙特卡洛模拟法随机模拟不同光伏接入场景,从而得到配电网允许接入的分布式光伏最大装机容量;基于相关土地规划,估算分布式光伏潜在装机容量;针对负荷曲线和光伏出力曲线进行潮流计算,根据电压越限程度确定分布式储能总功率及总电量。以一个低压台区为例,对整个优化配置方法进行了说明,可用于指导未来分布式储能的规划和建设。     

基于改进加权Voronoi图算法的有源配电网变电站规划

针对未来规划区域面临大规模分布式电源(DG)接入及多样性负荷的场景,提出了一种基于改进加权Voronoi图算法的有源配电网变电站规划方法。首先,将负荷特性引入DG置信容量评估方法中,分析不同负荷特性与DG出力特性对DG置信容量的影响。其次,建立考虑DG置信容量的有源配电网变电站规划数学模型。继而,提出基于改进加权Voronoi图算法的变电站规划方法,具体改进包括:在Voronoi图一次迭代中,根据供电范围划分情况不断调整原定权值,实现加权Voronoi图算法的层次性改进;根据网供负荷在DG方向大量减少的情况调整Voronoi图在DG方向的权值,实现加权Voronoi图算法的方向性改进。最后,通过实例说明所提方法的科学性和实用性。     

提升配电网供电性能的风-光-储两阶段规划与配置

针对配电网中分布式电源（DG）不合理规划引起供电性能下降的问题,文中提出了一种在风-光-储接入情况下的配电网两阶段规划与配置方法。第一阶段通过计算节点有功网损灵敏度确定风-光电源的接入位置和容量,第二阶段以储能接入容量最小,系统电压稳定指标最大,负荷缺电率最小建立多目标规划模型,同时结合节点平均等效负荷对储能充/放电进行管理。为提高第二阶段多目标问题的求解精度,提出了一种基于多目标粒子群算法的混合智能求解算法用于求解第二阶段模型,最后利用序数偏好法（TOPSIS）选出储能最优接入方案。为验证本文所提方法的有效性在IEEE-33节点系统上设置四种场景进行仿真测试,结果表明所提方法可以明显改善配电网的运行情况,给相关规划与配置提供借鉴与参考。     

考虑越限风险的主动配电网中DG、SOP与ESS的两阶段协调规划

双碳和新型配电系统构建目标下优化多种灵活型资源位置与容量是实现该目标的重要技术路线。为此,兼顾规划运行的经济性和安全性,提出一种考虑越限风险的主动配电网中可再生分布式电源(distributed genevation, DG)、智能软开关(soft open point, SOP)、储能(energy storage, ESS)的两阶段协调规划方法。阶段1以综合成本与越限风险最小为目标优化DG、SOP与ESS的位置和容量。阶段2属于联合SOP、网络重构、有载调压变压器、电容器组、需求响应和储能多种调节手段的多目标运行优化。同时,以基于灰靶决策技术的LDBAS算法和二阶锥优化的混合方法为规划优化的求解工具。在IEEE 33节点配电系统上仿真,测试结果证明了所提两阶段协调规划模型能够有效地提高系统运行效率、增强灵活性、降低运行安全风险及经济成本。     

配电网中分布式电源接入体系研究

分布式电源的产生,对配电网的安全、可靠、经济运行提供了巨大支撑,有效缓解了能源危机及环境问题。在分布式电源接入过程中,需要考虑不同的接入等级、接入容量及位置对配电网带来的影响。针对配电网中分布式电源的接入,分析了分布式电源接入对配电网的影响及分布式电源接入配电网应遵守的相关约束条件;综合考虑了不同因素,提出了配电网中分布式电源的接入体系,详细介绍了分布式电源接入准入容量和最优接入容量计算原则及方法;在所提分布电源接入体系基础上,实现了在典型光伏系统接入33节点配电网中,验证该体系有助于指导分布式电源的接入。