考虑多种调节手段的配电网经济运行优化

由于配电网中有功与无功功率存在强耦合关系,传统将有功、无功分别优化的处理方法无法让配电网处于最优经济运行状态,且负荷需求和分布式发电出力的不确定性也给配电网运行带来巨大挑战。基于此,以支路潮流模型为基础,提出一种考虑多种调节手段（包括有载调压变压器、电容器组、静止无功补偿装置、储能装置以及开关重构）的配电网两阶段鲁棒经济运行优化方法,并将非线性潮流约束进行二阶锥松弛,从而将经济运行优化模型转化为混合整数二阶锥规划问题进行有效求解。为解决负荷需求和分布式发电出力的不确定性,采用两阶段鲁棒优化方法,并通过列与约束生成（column-and-constraint generation,CCG）算法进行求解获得各调节措施的最优鲁棒运行策略。最后通过IEEE 33节点验证了所提模型的有效性。     

考虑场景联合概率的主动配电网运行重构策略

分布式能源的大规模接入与电动汽车的普及使主动配电网的潮流波动更加剧烈。并且随着智能电网中技术的发展,配电网动态重构的频率将会进一步提升。以减少网络损耗、优化网络潮流为目的,提出一种主动配电网运行重构策略。对配电网重构模型与各元素建模分析,考虑时空分布的EV负荷与计及出力波动的风电、光伏电源;采用多场景模拟技术针对EV负荷与DG出力预测的不确定性进行若干离散联合概率场景的分解;为了使原始非凸非线性问题能够求解,采用二阶锥松弛技术对其进行优化,将问题转化为混合整数二阶锥规划(MISOCP)问题。算例结果证实了所提模型的有效性、鲁棒性与准确性。     

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。     

考虑网络动态重构的分布式电源选址定容优化方法

以投资周期经济收益最高为目标,基于二阶锥规划提出了一种考虑网络动态重构的分布式电源选址定容优化方法。首先,针对闭环设计的配电网结构,提出计及联络线和分段开关状态的拓展DistFlow潮流模型,并基于此建立了考虑网络动态重构的分布式电源配置优化模型。引入"虚拟支路电压"的概念对模型进行线性化处理,提出了基于"有功流"的辐射形拓扑线性约束方法,同时配合电流、电压变量替换和二阶锥松弛,建立了统一优化模型的二阶锥形式。采用添加辅助电压约束的方法,解决了对含电压上限约束时二阶锥模型松弛不紧致的问题。在IEEE标准算例中测试了算法的有效性,结果表明,考虑网络动态重构可以提高电网对分布式电源的消纳能力,同时提升分布式电源投资周期内的总体经济效益。     

基于M法的主动配电网动态重构

配电网是以闭环设计开环运行，在重构时需要建立相应的结构约束，来保证配电网结构的完整性。利用改进环网编码策略对形成的孤岛划分，采用打捆(设置禁忌支路组解集)的方式避免不可行解的生成。以网损最小为目标函数，建立相关潮流约束，通过二阶锥规划和M松弛将模型转换为混合整数二阶锥规划模型。通过商业求解器YALMIP中的CPLEX建模工具对模型求解，并以IEEE 33节点为算例，验证了提出的重构方法的有效性和可行性。     

基于混合整数二阶锥规划的主动配电网最优潮流研究

最优潮流是一个非线性优化问题,其具有复杂繁琐、维数高、约束多以及变量多的特性。将其应用于主动配电网也是当下研究热点。文章建立了使主动配电网有功损耗最小的最优潮流模型;考虑配电网可控单元和开关状态,采用改进后的辐射状约束与潮流约束进行变换,合理松弛后变为二阶锥约束,建立混合整数二阶锥规划模型。采用Yalmip工具包进行建模,调用Gurobi商用算法包对其进行求解计算;通过算例对采用粒子群算法与采用混合整数二阶锥规划方法的计算结果进行对比分析,结果证明混合整数二阶锥方法更适用于主动配电网,验证了该方法的高效性和稳定性。     

实现可靠自动转供的城市配电网改造规划

分析了目前中压配电网环网线路转供率不高的成因,提出了在中区内通过支路联络开关优化部分负荷的接入点、降低主干馈线负载率,以最小的改造代价即可满足转供安全校验条件的规划策略。以此构建了基于Distflow潮流的辐射状配电网馈线负荷均衡优化模型,满足馈线对"N-1"负荷校验约束及网络拓扑约束。通过二阶锥松弛技术对该混合整数非凸非线性规划进行凸松弛,使原问题转化为可高效求解的混合整数二阶锥问题进行求解。为验证该模型的可行性与有效性,采用68节点和34节点配电系统对该模型进行了仿真测试,表明仅通过重构的手段即可使馈线满足联络开关自动转供的要求,并在一定程度上提高了配电网运行的经济性。     

考虑低碳和柔性负荷的有源配电网混合整数二阶锥规划

在配电网低碳化背景下,提出了考虑碳排放和柔性负荷的有源配电网混合整数二阶锥规划模型,目标是在满足网络运行约束和CO₂排放上限的前提下,给出总成本最小的投资策略。考虑新能源、负荷和能源价格的不确定性,提出了基于k均值的场景聚类方法。模型的决策变量为更换过载线路、投建新能源和储能装置,以及投建稳压器和电容器组等电压控制设备,并考虑了多项式形式的电压相关型的柔性负荷、网络重构以及碳排放额约束。针对规划模型的非凸非线性特征,采用虚拟需求法将网络重构建模为混合整数线性规划形式,并提出了一种基于泰勒展开的改进二阶锥松弛方法,以解决柔性负荷模型给传统二阶锥松弛带来的难题。通过69节点系统对该模型进行测试,结果表明,所提模型不仅总规划成本较低,而且有助于减少碳排放。     

一种用于电-气互联系统运行优化的动态收缩凸松弛算法

提出了一种动态收缩凸松弛算法来解决电-气互联系统的运行优化问题.模型建立中,考虑了新能源与储能元件接入以及管存和气流方向等运行约束.所提算法利用了二阶锥松弛和凸包松弛的方法将非凸约束转换为凸约束,并通过动态收缩求解算法将电-气互联系统的运行优化问题转化为精确松弛域内的混合整数二阶规划问题加以求解.算例测试中,分别以修改的IEEE 39节点与IEEE 118节点电力系统和比利时20节点天然气系统组成的2个电-气互联系统为例,通过仿真验证了该算法有较佳的松弛精度和较快的计算速度.     

含电动汽车和智能软开关的配电网动态重构

提出含分布式能源、智能软开关(SOP)和电动汽车(EV)有序接入的配电网重构策略。基于上班族的出行习惯模拟EV的无序充电模型,并构建配电网重构下的SOP模型;对于接入的EV无序充电负荷,采用拉格朗日松弛分散式优化算法和虚拟电价进行EV的有序调度;以最小化网损费用,SOP运行费用,弃风、弃光费用与开关动作费用之和为目标函数,通过大M法和二阶锥松弛将配电网重构模型转化为混合整数二阶锥规划模型,采用CPLEX求解器进行求解。IEEE 33节点标准系统的仿真结果表明,在配电网动态重构中采用SOP代替传统开关能够提升配电网运行的经济性,同时采用所提有序调度方法优化EV充电可以改善配电网电压质量。     

电力体制改革下的多虚拟电厂联合优化调度策略

虚拟电厂间通过签订双边合同进行交易,能够实现功率互补,提高合作双方的灵活性和经济性。考虑虚拟电厂运行约束及配电网安全约束条件,建立计及配电网线路开关重构的虚拟电厂优化调度模型,同时考虑多虚拟电厂之间的电量交易,建立合同电价优化定价策略。为了使模型可解,采用二阶锥规划,将复杂的非凸非线性问题转化为一个典型的混合整数二阶锥模型,极大地提高了求解效率。为了增强合作性,引入合作满意度的概念,使得制定的合同电价达到双方满意度均衡状态下最优。最后对实际算例进行测试,结果表明:多虚拟电厂联合调度能够有效缓解可再生能源出力波动造成的收益风险,提高整体收益;满意度概念的引入可以制定出令双方都有意向签订的最优合同电价;所采用的二阶锥模型提高了计算效率。     

高比例新能源下考虑需求侧响应和智能软开关的配电网重构

提出了高比例新能源接入下考虑需求侧响应(DR)和智能软开关(SOP)的配电网重构策略.首先,构建了配电网重构下的DR和SOP模型;然后,综合考虑网损费用、弃风费用、弃光费用和开关费用,以社会利益最大化为优化目标,构建高比例新能源接入下多时段配电网重构模型;接着,通过大M法和二阶锥松弛将配电网重构模型转化为混合整数二阶锥规划问题,并采用YALMIP和CPLEX对转化后的模型进行求解;最后,采用改进的IEEE 33节点配电系统进行了算例仿真,并进行了灵敏度分析和不同配电网重构策略的对比分析,验证了模型的有效性.算例分析结果表明,采用所提考虑DR和SOP的配电网重构策略,可以有效提高配电系统的新能源消纳能力,平抑负荷峰谷差,提升配电网运行的经济性.     

基于混合整数二次锥规划方法的含分布式电源配电网优化重构方法

含分布式电源(DG)的配电网重构问题属于NP难问题,数学规划是寻求该类问题求解方法的一个良好途径。提出了一个种含DG配电网优化重构的混合整数二次锥规划模型,并使用具有多项式时间复杂性的内点算法进行求解。考虑了开关状态,不同类型DG的投切、出力状态,将其作为优化变量;使用线性加权和法将配电网运行费用、可再生能源损失统一为综合费用,作为规划的目标函数;将潮流约束进行变换并合理松弛为二次锥约束,最终建立了混合整数二次锥规划模型。最后通过算例证明了求解相同优化重构问题时该方法较已有方法得出结果更优,以综合费用最小为目标时得出的结果同时有利于可再生能源消纳、降低网损和减少费用。     

基于混合整数线性规划的含ZIP负荷有源配电网重构方法

随着分布式电源并网和负荷类型的日益复杂,传统配电网重构模型尚未考虑复杂的综合负荷模型。提出了考虑ZIP综合负荷模型的有源配电网混合整数线性规划方法。在辐射状配电网二阶锥潮流模型的基础上,通过线性回归法将ZIP负荷模型等效为ZP负荷模型,建立基于混合整数二阶锥规划的有源配电网重构模型。通过多面体近似将二阶锥约束进行线性化,建立基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型。在三个不同规模配电系统的仿真结果表明,基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型精度与基于混合整数二阶锥规划的几乎相同,但优化效率提高了15%~30%,具有较高的优化精度和效率。     

计及电-气双向耦合的综合能源配电网优化重构

摘要：综合能源系统是实现电网、气网以及热网等多种能源系统深度融合,利用能量耦合互补等优势提升整个系统能源利用效率的有效形式。为提升综合能源系统优化运行能力,本文首先基于电转气技术与天然气发电技术,构建了的电-气双向耦合综合能源系统总体模型。进而考虑配电网重构技术（Distribution Network Reconfiguration Technology,DNR）中拓扑结构灵活可控这一特性,在配电子系统中引入开关变量、系统运行总费用最低这一目标函数及网络辐射状拓扑结构等约束,建立了配电子系统重构模型。从降低模型求解复杂性的角度,应用二阶锥松弛、乘积变量线性化及分段线性化等方法,将原始综合能源配电网重构非凸非线性模型转化为混合整数二阶锥规划（Mixed integer second-order cone programming,MISOCP）问题求解。仿真结果表明,在电-气双向耦合的综合能源系统中应用配电网重构技术,能够降低综合能源系统运行费用,同时有效支撑了配电子系统电压与配气子系统气压。     

含分布式电源并网特性的配电网重构策略

不同类型的分布式电源(distributed generation,DG)并网到配电系统后,分析在不同种类DG出力的影响下进行配电网合理的网络结构调整成为配电网优化重构技术的关键。本文提出了一种综合考虑不同类型DG并网方式及其特性的配电网重构方法模型。考虑不同类型的并网DG接口,研究相应的等效接入方式。根据配电网辐射状特点,以网损最优为目标,建立基于二阶锥规划的重构数学模型。利用标准配电系统进行算例仿真,与传统重构算法的效果对比,验证了本文所提重构模型的有效性和计算精度,能够高效提升运行的经济性与安全性。     

交直流混合配电网分布式电源最大准入容量

文章在负荷频率控制（load frequency control,LFC）相关技术基础上,针对孤岛模式下互联微电网（micro-grids,MG）组成的电力系统,提出新的广义动态LFC模型、鲁棒分散式LFC控制策略。首先,描述单区域、多区域控制系统的LFC机制,将经典的LFC方法应用于运行场景多变、孤岛模式下互联MG组成的电力系统中。然后,针对孤岛模式下互联MG组成的电力系统,提出一种基于一致性协同控制策略的LFC算法,该算法通过控制调速器-涡轮的输入及管理储能系统（energy storage systems,ESS）向MG中注入或吸收的功率量,实现孤岛MG的自适应同步频率控制。其次,阐明饱和约束下的ESS可以有效地减轻小惯性和小阻尼在MG中引起的不稳定现象。最后通过搭建孤岛模式下6个互联MG组成的电力系统仿真模型验证该算法的正确性与有效性,所得到的控制器能够使干扰的影响最小化并保持鲁棒的性能。