基于GA与TSP路径优化的城市中压配电网规划

城市中压配电网规划是一项大规模组合优化问题。针对目前城市中压配电网普遍采用的电缆单环网接线模式进行深入分析,提出一种新的规划方法。利用遗传算法的全局收敛特性进行负荷分组,采用旅行商问题路径优化方法进行具体路径规划,获得闭环网络;在此基础上通过最小化功率损耗选择联络线。实际算例证明,所提方法优化了编码策略,提高了收敛速度,能够有效解决城市中压配电网规划问题,对实际的城市中压配电网规划更具指导意义。     

Real-time voltage control algorithm with switched capacitors in smart distribution system in presence of renewable generations

One of the most important responsibilities of Distribution System Operator (DSO) is to maintain the customer voltage within specified ranges. Capacitor banks have long been used to provide voltage support and to correct displacement power factor on distribution network. This paper presents a new approach for real time voltage control of distribution networks that has improvements over the conventional voltage control models. This approach will be active in emergency conditions where, in real time, the voltages in some nodes leave their permissible ranges. In the proposed model, it is assumed that renewable distributed generations are integrated in the distribution system, and the communication infrastructure of smart grid has already been implemented. Also, all the capacitors are fitted with Remote Terminal Unit (RTU) and are completely accessible and controllable. Unlike previous voltage control methods, the proposed approach does not need the load and renewable generation forecast data to regulate voltage. Moreover, the calculation time of the proposed approach is considerably reduced. The proposed voltage control algorithm is applied on two different models, and each presented model has a substantial improvement over previous models. DSO can choose one of them based on a trade-off between cost and power quality index. To verify the effectiveness and robustness of the proposed control scheme, the developed voltage control scheme is tested on a typical distribution network. The simulation results show that the proposed real time voltage control has the capability to maintain distribution voltage in specified ranges.     

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。     

敏感负荷对含新能源配网规划的影响

由于新能源出力不稳,未来高比例新能源接入会使配电网电能质量下降,从而降低敏感负荷的运行效率,严重时导致设备运行异常甚至故障。在此背景下,电压下降至敏感负荷电压耐受曲线的不确定区域内时,可能会发生负荷损失的情况,需在配电网规划加以重视,以提高电网的安全性和经济性。文中以变频调速电机为例进行建模,分析其电压敏感性,并估算了变频调速器在电压耐受曲线不确定区域内的故障概率。然后将电压敏感型负荷的损失量纳入配电网风险规划模型中,对现有风险规划进行改进,算例结果验证了所提方法的可行性和有效性,为未来配电网规划提供了参考。     

综合能源背景下的配电网多场景规划

随着能源利用设备的发展,综合能源系统成为能源供应的一个重要发展方向。与单一形式的能源供应相比,综合能源供应系统可以为用户提供更加经济、高效、多样化的能源供应。其中,包含冷热电联产机组(CCHP)、电制冷等设备的配电网是综合能源系统的主要物理载体。基于此,提出考虑新能源、电、热、冷负荷不确定性的综合能源系统设备和配电网变电站容量协同规划的多场景规划方法,实现电、气、热能源的高效、可靠供应。首先,根据CCHP机组、电制冷装置、燃气热水锅炉的物理特性,建立相应能量转化的数学模型。考虑综合能源系统中诸多元件对配电网节点电压的影响,采用Distflow模型建立交流潮流模型。其次,针对新能源出力和电、气、热负荷需求的不确定性对规划结果的影响,采用典型场景来描述电、气、热负荷的季节特性和新能源出力的波动性,进而建立基于多场景的综合能源系统和配电网协同规划模型。对改造的IEEE 33节点配电网系统进行规划计算,算例结果验证了所提规划方法的有效性及合理性。     

中压配电网可靠性评估的级别树算法

提出中压配电网的可靠性评估级别树算法。考虑到中压配电网故障隔离、修复和切换等过程,以及开关动作特性,提出开关树、断路树2种可靠性级别树的概念和形成算法,进而将配电网等值为等效的开关树、断路树。采用动态链表模型存储可靠性级别树信息以减少冗余存储,降低存储复杂性。计及设备故障、备用切换等对负荷点可靠性的影响,基于可靠性级别...     

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。     

面向用户需求的DG与配网网架多目标联合规划

考虑电力用户的多样化供电需求和可再生能源DG出力随机性,提出了面向用户需求的DG与配网网架多目标联合规划方法。根据用户对供电电压质量和可靠性等多样化的需求,对负荷需求整理分类;根据可再生能源DG出力的概率模型和机会约束规划方法,处理不确定性问题;以年社会成本、电压偏移率和用户停电缺失量综合最优为目标函数,建立了DG与配网网架多目标联合规划模型。基于pareto优化理论,采用多目标混合粒子群算法和熵权修正的AHP-TOPSIS多属性决策策略相结合的方法,求解模型。最后,利用算例验证所建模型的合理性和有效性。     

中压配电网最佳供电能力分析

针对中压配电网规划的特点,提出了一种在满足供电半径、馈线配电变压器容量限额的前提下,10 kV馈线最佳供电能力的计算方法,得出了馈线在经济运行条件下负荷密度、馈线型号、配电变压器容量等之间的对应关系。分析了各种接线方式的线路不同情况下的最佳供电能力,并以电压质量、线损率等指标对结果进行了校核。以某地区实际配电网为例,验证了该方法在评估中压配电网最佳供电能力方面的可行性。该方法可用于优化网架结构,提高配电网的可靠性和经济性,以及指导城市中压配电网的规划建设。     

An approach for simultaneous distribution,sub-transmission,and transmission networks expansion planning

Sub-transmission network, as an intermediate grid between the distribution and transmission systems, receives the electric energy from the transmission network at extra high voltage levels, and delivers it to the distribution network at medium or low voltage levels. The adequate design and operation of sub-transmission system will lead to an efficient design of transmission network from the technical and economic viewpoints on one hand and the adequacy of power delivery to the distribution loads on the other hand. Therefore, the design optimality of these three networks is highly dependent on each other. However, as the simultaneous design of distribution, sub-transmission, and transmission systems is highly complicated, very few researches have tried to model and solve such a difficult problem. In this paper, a new approach has been developed for simultaneous distribution, sub-transmission, and transmission networks expansion planning. The proposed approach has been formulated as an optimization problem where an efficient and improved genetic algorithm (GA) is employed to solve such a complex problem. The utilized GA has been equipped with different modifying operators in order to make sure of its appropriate performance in obtaining useful and optimal solutions for the coordinated planning problem. The conducted approach has been implemented on a real network of Zanjan Regional Electrical Company (ZREC), and the results are compared with those of conventional method, i.e. separate expansion planning of these networks. The simulation results demonstrate the effectiveness of the conducted approach.     

Strategic approach for reinforcement of intermittent renewable energy sources and capacitor bank for sustainable electric power distribution system

To meet ever increasing load demand in a sustainable way, reinforcement of photovoltaic (PV) array, wind turbine (WT) and capacitor bank in distribution network is proposed in this paper. A comprehensive planning model is presented to determine location and required installation capacity of multiple PV array, WT and capacitor units in an electric power distribution network under heavy load growth situation. Intermittent power generation of renewable energy sources (RESs) are quantified with suitable probability distribution functions and incorporated in the planning model. The planning approach considers several welfare areas in the distribution systems, viz., increment of profit margin, reduction of carbon-di-oxide emission, minimization of distribution power losses, enhancement of voltage stability level and improvement of the network security considering power flow, voltage limit, line capacity, RES penetration, capacitor penetration and utility economy constraint. Non-dominated sorting based multi-objective particle swarm optimization algorithm along with fuzzy decision making criteria is used to find the best allocation alternative for mix RES and capacitor planning problem. The effectiveness of the proposed model has been tested on a typical 28-bus Indian rural distribution network. The results show that more efficient techno-eco-environmental optimization can be obtained from combined RES and capacitor planning model.     

基于主从博弈的微电网群多阶段鲁棒优化规划

针对微电网群作为市场主体接入配电网引起的利益冲突问题,提出一种微电网群多阶段鲁棒优化规划方法.基于主从博弈理论建立配电网与微电网群的双层规划数学模型:上层为配电网优化运行模型,以降低运行成本并提升电压水平为目标;下层为微电网群优化规划模型,解决微电网群内电源的容量配置问题.考虑到负荷增长的不确定性,在模型中增加鲁棒优化...     

集成可再生能源发电的配电网无功优化模型

可再生能源规模化接入配电网已经成为共识。针对大量可再生电源以及电力电子器件所导致的配电网无功波动、网损增加以及电压波动等系列问题,提出了一种基于改进自适应粒子群算法的集成可再生能源的配电网无功优化方法。通过对风机以及光伏系统出力进行建模,获得其出力预测数据;建立含有电压越限罚函数的集成可再生能源的配电网无功优化模型;引入了电压稳定指标的概念,对配电网各个时段的电压状况进行评价;并通过改进的自适应粒子群优化算法进行模型求解;利用改进的IEEE-33节点系统进行了仿真验证。仿真结果表明文中提出的模型能够有效地降低网损,减少电压波动,保证电网的稳定运行,可以为后续的无功优化提供参考与借鉴。     

中压开关站投资经济性评估

投资建设开关站虽然增加配电网总建设投资,但很好地解决了变电站低压出线间隔紧张的问题。针对开关站投资建设没有统一标准,提出了中压开关站投资建设决策综合模型,负荷预测采用比较成熟的负荷密度法,将部分可行性条件作为约束引入到模型中,以经济性、可靠性为目标函数建立综合决策模型,算列验证了本文模型的有效性和合理性。     

基于精英蚁群Q算法的中压配电网双Q规划模型

为了有效应用数字化技术提供的精细化地理与负荷信息,根据中压配电网的基本特点,将配电网中的元件抽象为图论中的节点和支路,以经济性和可靠性为目标,建立一种新型的大规模中压配电网双Q规划模型;将0-1变量编码方式转化为序列整数编码方式,降低模型求解的复杂度;提出精英蚁群Q算法,并利用该算法求解辐射状网架,根据最短路法和联络优先原则设置联络线,经过反复迭代得到闭环最优网架。广州某新建园区的算例结果验证了所提模型与算法的有效性。     

基于Voronoi图的多站融合变电站选址定容优化

多站融合变电站是支撑泛在电力物联网建设的基础保障,其发展也给传统变电站规划带来新的挑战。考虑多站融合变电站高效连接储能、数据中心负荷、电动汽车充电负荷、新能源微电网等多元主体的服务特性,提出一种多站融合变电站选址定容优化规划方法。考虑变电站服务主体的个性化需求,结合Voronoi图理论,以多维度负荷距成本最小为优化目标,建立优化模型及其求解方法流程。结合某地区电网规划实例,仿真分析多站融合变电站选址定容优化规划方案,并与传统规划方案进行成本比对,验证了模型的有效性。结果表明:所提的多站融合变电站选址定容优化模型有利于促进配网中站、源、荷、储、充多资源的紧密协同。     

主动配电网的多阶段鲁棒综合电压控制

可再生能源出力的随机性和波动性给主动配电网电压调控带来了较大的影响,本文提出了一种基于鲁棒优化的主动配电网电压调控方法,引入需求响应技术,充分利用弹性负荷的调节能力,在保证电压调控可靠的基础上优化配网运行。方法分为三个阶段:第一阶段通过不确定集的形式描述可再生能源出力的不确定性,并通过极端场景法对集合进行合理削减,将不确定性参数转化为确定性参数;第二阶段运用需求响应技术控制弹性负荷的大小,以达到对负荷削峰填谷的作用;第三阶段运用两层规划理论将可再生能源的无功容量调节与传统调压手段相配合,以减少系统网损和传统调压设备的调节次数。最后基于美国PG&E 69节点系统分析所提模型的鲁棒性、经济性、可靠性以及方法的有效性。     

考虑可靠性收益的配电网智能软开关规划方法

智能软开关(SOP)具有较强的潮流控制能力,在配电网正常运行场景下和故障环境中均能有效发挥作用,在规划层面应兼顾其对于配电网供电可靠性与运行经济性提升所带来的综合收益。文中综合考虑了SOP接入对配电网供电可靠性和运行经济性的影响,建立了智能软开关规划模型;采用快速搜索和发现密度峰聚类方法对年负荷数据进行聚类,生成配电网典型运行场景以计算其对运行经济性的提升收益;采用基于关联约束的支路故障率计算方法,考虑线路电流负载率、节点电压以及线路长度对支路故障率的影响,生成动态预想故障集以计算供电可靠性收益;采用模拟退火与二阶锥规划相结合的混合算法对上述规划模型进行求解,最后,在PGE 69节点算例上验证了所提规划模型的有效性。结果表明,面向配电网可靠性与经济性的SOP规划方法能够有效降低配电网综合成本,实现投资效益的最大化。     

配电网综合规划模型与算法的研究

该文建立了综合考虑变电站规划和配电网线路规划的数学模型，该模型以总体负荷矩最小为目标函数，以各种可能的电力约束为约束条件。针对模型，提出了两层改进的遗传算法与一层最短路算法相互嵌套的新算法。该算法可以灵活地用于配电网综合规划问题的求解，其子算法也可用于馈线路径规划问题及配电网网络重构问题的求解。经过实例应用，证明该算法能够有效地兼顾求解可接受的最优解与求解时间之间的要求。该文提出的规划模型及相应的求解方法，对实际的配电网规划项目以及配电网规划软件的编制都有一定的指导意义。     

考虑多种分布式电源及其随机特性的配电网多目标扩展规划

为了增强新建配电网环网转供能力,提高供电可靠性,同时减小投资和运行维护成本,提出了一种分布式电源(DG)选址定容和多供电途径的网状新建配电网协调规划方法。该方法建立了考虑经济性、可靠性和稳定性的多目标优化模型,优化求解采用两层嵌套的粒子群算法。在规划中考虑了风电、光伏、燃气轮机、储能电池4种DG的选址和定容。针对输出功率不确定的DG,建立了概率模型,利用多状态系统理论,将随机性问题转化为确定性问题。最后以某开发区的实际配电系统为例,验证了所提模型和方法的合理性。