含高光伏渗透配电网最优潮流的分散式鞍点动态求解

在高比例光伏接入配电网的情况下,研究其最优潮流问题愈加重要。基于鞍点动态法,提出一种解决高光伏渗透率配电网最优潮流问题的分散式优化方法。该算法从动态系统控制的角度出发,将凸优化问题寻优的过程转化为动态系统渐进稳定的过程。首先,将潮流方程进行线性化,建立包含网络损耗和弃光惩罚的二次规划模型,保证算法最终稳定在全局最优解。然后,将电力网络和各个光伏逆变器分别视为独立可控的单元,将集中式最优潮流模型转化为可分散式求解的模型。网络和各个光伏逆变器之间仅需要交换节点注入功率信息,各个光伏逆变器之间相互独立,保密性好,各单元的优化求解可同时进行,并具有即插即用的特点。最后,通过仿真计算验证潮流方程线性化模型的准确性和所提算法的有效性。     

基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制

为应对高比例分布式光伏并网引起的电压越限和电压波动问题,充分发挥光伏逆变器的实时无功调节能力,提高光伏消纳率,提出基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制方法。长时间尺度下,建立以配电网运行成本期望值最小为目标,考虑状态变量机会约束的两阶段动态随机优化调度模型,制定传统无功电压设备和光伏并网点电压的经济趋优调度计划。短时间尺度下,以并网点电压调度值为追踪目标,提出基于并网点PV-PQ-QV节点类型转换的自适应趋优控制策略,实时调整光伏无功出力和有功削减量。为提高算法效率,提出二阶锥规划与基于拉丁超立方采样概率潮流交互迭代的随机最优潮流解耦法求解两阶段动态随机优化调度模型。算例结果表明,所提方法能够有效解决配电网实时运行过程的电压安全问题,并提高系统运行的经济性。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

含分布式光伏与储能配电网时变最优潮流追踪的分布式算法

在量测、通信技术具备的前提下,在常规控制设施给定条件下,针对快速电力电子化技术中,大量逆变或整流控制点设定与控制点设定的优化在速度上难以跟随的问题,提出含分布式光储配电网时变最优潮流追踪的模型和分布式在线的算法。在建立时变优化模型和分析在线优化原理的基础上,就已有算法存在信息统一获取和集中计算这一弊端,将其改进为在配电网各区域仅局部及边界信息可知条件下,实现对配电网时变最优潮流分布式的追踪求解。首先,基于配电网开环运行的辐射状结构特点将配电网划分为若干区域,并对时变最优潮流的追踪求解在区域之间进行解耦。进一步,各区域可完全基于局部及边界信息,分布式的优化计算各自内部分布式光储的控制设定点,在设定点不断下发执行的过程中,实现对时变最优潮流快速分布式的追踪求解。文中对提出算法的收敛性进行了证明,并通过IEEE 123节点配电网算例分析验证了这一算法的有效性。     

时变追踪并网光伏电站最大输出功率的无功优化方法

针对大型光伏电站各发电单元位置差异导致的并网接线阻抗不同,以及光伏电站内各单元最大输出光伏功率运行状况不一致的问题,建立以时变追踪并网光伏电站最大输出功率为目标的无功优化数学模型,并给出相应的快速求解方法。该模型建立和求解是在量测、通信技术完备的前提下,借助逆变器可快速调制有功功率和无功功率输出的电力电子化技术,依据秒级优化周期内光伏系统状态量变化微小的特点,对非线性优化模型实施泰勒展开、线性拟合等线性化近似处理,通过灵敏度计算对逆变器无功功率运行基点进行快速求解,必要时将自动弃光,达到时变追踪光伏电站最大并网输出功率并满足并网点电压水平要求的目的。最后,以某地区大型光伏电站并网系统为例进行仿真,结果验证了所提方法的有效性和合理性。     

市场环境下的主动配网无功优化研究

在光伏技术不断进步和电力改革利好政策双重推动下,配网中光伏装机容量快速增长。针对分布式光伏接入配电网产生的潮流分布、安全运行、市场利益博弈等问题,通过基于逆变器无功调节能力,以电网与光伏电站综合利益最优为目标,以电压偏差、网损、功率平衡为约束条件,构建主动配网无功优化模型。最后利用Matlab进行仿真分析,验证模型有效性。结果表明,引入光伏逆变器无功调节功能,可有效降低网损,改善电压偏差,提升电网和光伏效益。     

基于二阶锥松弛的三相不平衡配电网最优潮流研究

电动汽车与光伏发电系统大规模接入配电网使其内部的单相电源增加,负荷加重,加剧了单相运行问题。为保证电网供电质量,大量可调节单、三相补偿调节设备在电网中得到应用,因此对三相不平衡配电网最优潮流展开研究。对配电网三相不平衡条件下的最优潮流进行求解分析,建立了以有功损耗最小为优化目标的多时段配电网最优潮流模型。通过二阶锥规划将非凸非线性最优潮流模型变换为线性模型,在不损失精确度的情况下,降低求解难度,提高了求解效率。采用Pyomo建模工具以及Gurobi算法包对所建模型求解,并分析了潮流误差,验证了该方法的可行性与有效性。     

含分布式光伏的主动配电网电压分布式优化控制

针对高比例分布式光伏接入配电网所带来的电压越限问题,提出一种含分布式光伏的主动配电网电压分布式优化控制策略.根据配电网支路潮流模型和光伏逆变器控制模型,构建以节点电压偏差、光伏削减量和网损最小为目标的主动配电网电压优化控制模型;利用二阶锥松弛技术对所构建的模型进行凸化处理;针对集中式优化控制存在计算复杂度高和信息私密性差的不足,基于分解协调原则将配电网分区,构建基于交替方向乘子法(ADMM)的多区域电压分布式协同优化控制框架;为改善算法收敛性能,基于残差平衡原理和松弛技术,提出一种加速ADMM.最后,基于IEEE 33节点测试系统进行算例分析,结果表明利用所提方法可有效解决配电网电压越限问题,并减少网络损耗.     

主动配电网光伏电源最大有效接纳量评估

随着近年来分布式光伏电源在主动配电网中的大量增加,在规划建设阶段评估一个地区主动配电网中最大允许接入的光伏电源容量已经迫在眉睫。因此,本文提出了一种优化评估模型,在满足系统运行约束(如网络电压约束)的基础上,计算得到主动配电网中光伏电源最大有效接纳量。同时,本模型中考虑光伏逆变器的优化调度技术,通过调节光伏逆变器的有功和无功功率,寻找光伏电源的最佳运行点,较好地提高了主动配电网中光伏电源最大有效接纳量。最后,本文通过IEEE-33和IEEE-69节点配电网验证了本文所提模型的正确性和计算方法的有效性。     

主动配电网最优潮流研究及其应用实例

最优潮流研究在配电网规划运行中不可或缺,且在大量分布式能源接入的主动配电网环境下尤为重要。传统的启发式算法在全局最优解和求解速度上均无法满足主动配电网运行要求,而基于线性化的最优潮流方法在高阻抗的配电网中适用性也较弱。基于此,文章建立了基于二阶锥规划(second order cone programming,SOCP)的动态最优潮流模型框架,力图将原非线性规划模型松弛转化为SOCP进行快速求解。首先,给出了基于二阶锥松弛的配电网动态最优潮流基本模型;然后,对主动配电网中各重要参与元素进行相应的线性化建模处理以便高效求解,如主动管理设备、配电网重构、需求响应及综合负荷等;同时,分析了松弛模型和近似等效的准确性。最后,通过3个应用实例验证了该最优潮流模型的松弛准确性和有效性。     

基于二阶锥优化的含有载调压变压器主动配电网最优潮流

随着分布式电源接入,配电网变为具有一定可控性的主动配电网,其优化运行本质上为包含多种离散可调设备的最优潮流问题。因模型的非凸、非线性,该类问题的高效求解方法仍是研究的热点和难点。有载调压变压器(OLTC)是主动配电网的重要可调设备,其策略对系统运行特性,尤其是电压水平会产生显著影响,故研究含OLTC的主动配电网最优潮流及其高效求解方法是十分必要的。基于支路潮流模型,文中构建了含OLTC的主动配电网最优潮流模型,提出了一种基于分段线性化技术的OLTC精确线性化建模方法,并论证了二阶锥松弛法在求解所构建最优潮流模型上的适用性。基于修订的IEEE系统的算例分析验证了所提出OLTC建模方法的有效性及二阶锥松弛法在求解含OLTC的主动配电网最优潮流问题上的高效性。     

考虑光伏逆变器剩余容量的配电网无功优化

在保证光伏电源有功出力最大的情况下,将光伏逆变器的剩余容量作为连续可调的无功电源研究了含光伏电源的配电网无功优化问题。在分析光伏发电出力随机性和不确定性的基础上,建立了光伏电源出力的概率分布模型,并以配电网有功网损和总电压偏差之和最小为目标函数,建立了考虑光伏逆变器剩余容量的配电网无功优化模型,采用线性递减权重粒子群算法(Lin WPSO)对离散变量进行处理,并寻求无功优化最优解。通过IEEE33节点系统算例仿真,验证了本文所提出的模型和方法更接近实际,可以有效降低配电网总电压偏差,改善配电网电压水平,降低配电网有功网损,验证了本文模型和方法的正确性和有效性。     

主动配电网中计及时序性与相关性的分布式光伏并网规划

该文提出一种主动配电网中计及时序性与相关性的分布式光伏长短期规划-运行双层机会约束优化模型。下层短期模型考虑了每个时段内主动配电网运行优化从而决定最佳主动管理策略,上层长期规划以下层短期优化为基础,考虑主动配电网整个规划阶段年综合经济成本最优从而决定光伏安装位置与容量。针对光伏与负荷之间相关性、概率分布时序差异性特点,提出改进相关矩阵法与拉丁超立方技术相结合的方法,并利用该方法通过划分时段对光伏与负荷的出力进行时序相关性处理。在此基础上,采用概率潮流法与嵌套的模拟退火粒子群算法(simulated annealing particle swarm optimization,SAPSO)相结合的混合智能算法对上述模型进行求解。选取IEEE33系统进行算例分析,仿真结果验证所提方法的合理性与有效性。     

柔性互联配电网故障恢复的云边协同优化算法

柔性互联配电网是未来新型配电网的新发展方向,系统对故障恢复策略及其算法提出了更高的响应速度要求。为提升配电网故障恢复优化算法的响应速度,以柔性互联设备为网络边界,采用云边协同技术,在遵循云边端网络架构的约束下,将健全边缘网络的最优潮流计算前移到配电网正常运行时,采用定时或阈值触发扫描计算并拟合边缘网络最优运行指标与网间交互功率的分段线性关联函数,从而提出基于边缘网络前置预计算的柔性互联配电网故障恢复优化算法及其云边协同调控逻辑。由于各边缘网络的优化计算前置到正常时,且优化模型被限制在边缘网络内,优化模型维度被有效限制,配电网故障恢复算法的响应速度得到提高。算例分析与对比验证表明,所提方法准确且计算效率高。     

双馈风电机群并网系统时变最优潮流的优化追踪方法

针对风力发电功率不确定性引起的风电系统并网点及内部节点的电压协调控制在优化速度上难以追随的问题,建立了双馈风电机群并网系统时变最优潮流的优化追踪模型,并给出了模型的在线快速求解方法.在实时量测、通信技术使风电系统可观测的前提下,该模型和求解方法着眼于极短优化周期内风电系统状态量变化微小的特点,通过保留泰勒展开一阶项使模型线性化,得到时变的线性优化模型,实现模型的毫秒级求解,从而实时追求风电系统的最优潮流状态.该方法利用双馈感应发电机有功、无功功率间时变的调节范围,协调各机组的有功、无功功率输出,以挖掘双馈风电机群电力电子化技术下的快速调控潜力.对某实际双馈风电机群并网系统进行算例分析,分析结果表明该方法能够有效缓解并网点和内部节点的电压问题,实现风电系统的时变最优潮流追踪.     

基于集群划分的含分布式光伏配电网有功-无功多目标优化

随着高比例分布式光伏并网,配电网潮流随光伏出力波动,系统有功-无功优化面临新的挑战。建立了配电网网损最小、光伏消纳量最大和电压偏移最小的多目标优化模型,通过调节光伏逆变器出力和无功补偿设备的投切,实现配电网网损最小、光伏消纳率最大和电压偏移最小的目标。建立了基于电气距离和区域电压调节能力的集群性能指标计算方法,并基于指标计算结果将配电网划分为多个子集群,利用NSGAIII算法对子集群进行有功-无功优化。最后以一条实际10 kV配电线路和IEEE123系统为算例仿真验证,计算结果表明经划分后对子集群进行有功-无功优化相比于全局优化可以提高光伏消纳率、减少系统网损和减少节点电压偏移。验证集群划分方法和有功-无功优化模型的有效性。     

考虑光伏电源可靠性的配电网无功电压调控策略

光伏电源主动参与配电网无功调控会增大光伏逆变器输出电流,导致绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)最大结温升高、结温波动加剧,严重影响光伏电源的可靠运行。为了实现光伏电源无功主动支撑,同时保证光伏电源可靠运行,提出考虑光伏电源可靠性的配电网无功电压调控策略,采用基于任务剖面的IGBT可靠性评估方法,实现光伏逆变器中IGBT可靠性的量化评估;考虑分布式光伏电源无功支撑能力,建立基于IGBT最大结温、配电网网损、光伏有功削减的有源配电网多目标无功优化模型,通过线性化与二阶锥松弛将非线性非凸模型转化为二阶锥规划模型,实现模型快速求解;利用IEEE 33节点典型配电系统与实际配电系统验证了所提策略在提升光伏电源最小寿命、平均寿命、可靠性等方面的有效性。     

计及分布式电源接入的配电网重构

分布式电源的接入使得配电网重构需要考虑更多的安全因素。基于配电网支路潮流模型,建立以重构周期内网络有功损最低,以满足分布式电源接入下网络运行安全为约束的配电网重构。为有效求解该重构数学模型,利用凸松弛方法将原问题中二次项进行松弛,使之形成混合整数二阶锥规划形式,从而可利用YALMIP商业软件进行高效求解。最后,通过改进的IEEE 33节点测试系统进行仿真分析,并与现有基于粒子群算法及启发式算法的配电网重构方法进行对比,结果表明基于凸优化技术的重构结果不仅能够有效避免算法陷于局部最优,而且稳定性好、计算效率高。     

计及综合负荷模型的配电网线性潮流计算方法

在配电网大量的非线性优化问题中,线性化潮流算法有助于降低其非线性度和获得全局最优解。基于线性化潮流计算方法,对电压静态特性的综合负荷模型作出线性化处理,推导了一种考虑综合负荷模型的线性化潮流计算方法,采用多个算例,通过对不同负荷比例、过负荷、不同阻抗比的测试,验证了所提方法的有效性。