考虑电源和负荷时序特性的主动配电网网源协调规划方法

提出了一种考虑电源和负荷时序特性的主动配电网网源协调双层规划模型。模型上层为规划层,以综合费用最小为目标,对线路的改造、分布式电源和补偿电容的选型、选址和定容进行决策。模型下层为运行层,以年运行费用、快速电压稳定性、用户用电习惯满意度等为目标。考虑分布式电源和负荷的波动性和不确定性,建立二者的时序模型。综合考虑分布式电源出力、需求响应和补偿电容投切,实现主动配电网的经济调度。采用改进的IEEE33节点配电系统对该方法进行仿真。仿真结果表明,所提出的网源协调规划方法能有效降低主动配电网的投资成本和运行成本,同时能有效提高电网运行效率和分布式电源渗透率。     

计及风-光-荷时序特性的主动配电网源-储规划策略

为提高风、光分布式电源在主动配电网中的渗透率,计及风-光-荷时序相关特性提出主动配电网源-储规划策略。针对风、光分布式电源以及负荷的时序波动特性,采用改进模糊C均值聚类算法合成风-光-荷时序全场景。综合考虑分布式电源渗透率、消纳水平、经济效益及电压偏差指标建立多目标规划模型。采用混沌粒子群算法进行求解,引入适应度计算改善其全局寻优能力,得到源-储多目标规划解集。通过对东北地区某47节点配电系统的仿真,得到源-储多目标规划方案,并根据电压累计概率密度对规划方案进行评价。结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

含高渗透可再生能源的配电网灵活性供需协同规划

高渗透率可再生能源并网加剧了配电网运行的波动性和不确定性。为提高配电网灵活性和抗干扰能力,提出了含高渗透率可再生能源的配电网灵活性供需协同规划方法。根据系统运行灵活性供需关系,定义灵活性评价指标。进而提出配电网灵活性供需协同规划策略,建立考虑季节特性的配电网灵活性资源双层优化配置模型。上层以投资成本和灵活性不足率最小为目标,制定灵活性资源配置方案。下层考虑需求侧对季节性电价激励的响应程度进行有功-无功联合优化,实现对配电网日内多场景时序运行的最优调度。为求解该双层混合整数非线性规划模型,采用二阶锥松弛对潮流方程进行凸优化,进而利用KKT条件将双层模型转化为单层混合整数二阶锥规划模型进行求解。算例仿真结果表明,该方法有效提升了配电网运行灵活性和稳定性,为分布式可再生能源规模化并网等相关工程提供决策参考。     

考虑灵活性与经济性的可再生能源电力系统源网联合规划

传统经济性规划方法无法反映电力系统灵活性,难以满足高比例可再生能源电力系统的规划需求,为此,提出一种考虑灵活性与经济性的多目标源网联合规划方法。分析源荷两侧的灵活性需求,并从功率平衡与功率传输两方面实现电源灵活性与电网灵活性的定量评估。在此基础上,综合考虑电源、线路2种灵活性资源,建立兼顾灵活性和经济性的电力系统双层联合规划模型：上层是规划方案的多目标优化决策,实现源网灵活性和经济性的协同优化;下层是多场景运行模拟,对规划方案的灵活性与经济性进行定量评价。IEEE RTS-24节点系统与IEEE 118节点系统的算例结果表明,所提规划方法能够有效响应并平复可再生能源电源与负荷的不确定性功率波动,提高系统的灵活性以及对可再生能源的消纳能力。     

“双碳”目标下配电网多阶段扩展规划

随着“双碳”政策的提出,如何通过配电网规划设计减少碳排放成为当前研究的热点。针对当前配电网规划模型中缺乏考虑碳排放影响的问题,建立起考虑碳交易市场的配电网多阶段双层扩展规划。模型的规划层考虑了变电站、网架以及分布式电源的规划,运行层考虑规划网架最优运行方式下的运行成本、发电成本以及碳排放成本,然后采用现代Benders分解对构建的混合整数线性规划模型进行求解。最后,将提出的算法模型应用于一个典型的24节点配电网规划算例进行分析。在满足低碳目标的前提下,所提方法能够有效降低配电网规划的综合成本,倾向于建设更高比例可再生能源的配电网。     

主从博弈框架下配电网规划运行多目标协同优化方法

针对配电网网架结构和分布式电源的规划阶段与电网运行阶段存在的交互影响作用,首先,提出了以配电网规划效益与电网运行下用户效用最优为目标的双层协同的规划运行优化框架;其次,以配电网规划中经济性与可靠性最大为目标,规划配电网网架结构与分布式电源接入节点,构建可靠性约束下配电网多目标规划模型,并基于NSGA-Ⅱ算法提出多目标配电网规划模型的求解方法;然后建立考虑电网运行阶段与用户运行调度策略下的分布式电源规划模型,提出了光伏储能规划策略与用户负荷与储能设备的运行调控策略。基于电网公司与用户之间双层规划问题,提出了一种计及电网公司与用户之间互动响应的主从博弈模型。最后,通过实际算例结果表明所提主从博弈下源网协同的规划运行模型可以有效提高电网公司与用户效益,提升电网运行可靠性。     

计及运行特性的配电网分布式电源与广义储能规划

在配电网分布式电源与广义储能的联合规划中,为了充分挖掘柔性负荷的调控能力,实现源-荷-储的协同互动,提出了分布式电源和广义储能的双层规划方法。结合广义储能的运行特性模型,提出了柔性负荷的需求响应潜力量化方法及配电网的运行策略。构建了运行-规划模型,上层考虑系统规划成本、响应激励成本以确定资源的选址定容方案;下层以配电网的可持续性、可靠性为目标,采用自适应参数网格粒子群优化算法求解广义储能的运行结果。算例仿真结果验证了所提模型和方法的有效性及优越性。     

考虑灵活性的交直流混合配电网储能双层规划

多类型分布式电源接入配电网对系统灵活性要求越来越高。基于交直流混合配电网的高灵活性和高可控性,提出了一种考虑灵活性的交直流混合配电网储能双层规划方法。首先,分析系统灵活性需求与灵活性资源运行特性,建立系统灵活性评估指标;然后,采用K-means聚类算法建立配电网中分布式电源和负荷的典型运行场景集合;其次,建立考虑灵活性的交直流混合配电网储能双层规划模型,上层以其年综合成本最小为优化目标,下层以其综合运行成本最少和系统运行灵活性最优为目标,采用非线性化主成分分析法,并结合遗传算法求解规划模型。最后,基于改进IEEE 33节点配网系统验证双层规划模型和储能最优配置方案的合理性与有效性。     

大规模风电接入输电网的源网联合规划

随着电网中风电比重的不断提高,电网有限的输电能力造成的输电阻塞和弃风现象严重制约了风电的消纳。为提高风电的消纳能力,同时考虑电源和电网规划运行,以系统建设运行成本与弃风水平最小化为目标建立源网联合规划双层模型:外层-源网规划模型主要关注长时间尺度的系统网架规划问题,以系统建设运行成本和弃风水平最小为多目标;内层-系统运行模型主要关注短时间尺度的系统运行问题,以系统运行成本最小为单目标。通过改进型非劣分类遗传算法(NSGA-II)和CPLEX联合求解,得到风电最优的接入选址和输电网最佳扩容方案。通过算例分析了不同规划场景下的优化方案,所提规划模型能够有效提高风电消纳水平,减少系统投资运行成本。     

基于多层电价响应机制的主动配电网源—网—荷协调方法

为应对可再生能源高渗透率配电网多层协调难题,提出了一种基于多智能体和多层电价响应机制的配电网模糊机会约束源—网—荷功率协调响应方法。针对分布式电源、主动负荷及微电网的运行特性,分析了可再生能源高渗透率配电网的源—网—荷协调难题,引入多智能体系统和多层电价响应机制构建协调优化框架。在此基础上,考虑可再生能源及主动负荷的不确定性因素和多智能体对风险的追求差异,利用模糊机会约束规划刻画主动配电网与源、荷及微电网的协调互动,分别构建配电网层、直接协调源荷层和间接协调微电网层的优化模型。随后,利用神经元网络和等价类转化处理随机规划模型中的模糊因素,并采用蝙蝠算法和黄金分割法进行求解。最终,通过算例仿真验证了该优化方法的有效性。     

满足非水可再生能源发电量占比目标的“源-网-储”协调规划

“源-网-储”协调规划是提高非水可再生能源发电量占比的关键技术之一。计及非水可再生能源和负荷的时序特征,提出了基于时序生产模拟的“源-网-储”协调规划方法。在静态规划的基础上,考虑电源、网架和储能的动态运行特征,将非水可再生能源发电量占比作为约束条件以提高模型的适用性。采用多面体集合刻画非水可再生能源和负荷的不确定性,建立满足非水可再生能源发电量占比目标的两阶段鲁棒优化模型,并引入不确定性调节参数以降低决策方案的保守性。通过强对偶理论和大M法将难以直接求解的min-max-min问题转化为双层规划问题,并采用列和约束生成算法求解得到非水可再生能源和储能的多点布局方案以及线路扩展方案。以IEEE 118节点系统为算例,分析了非水可再生能源消纳目标及不确定性对规划方案的影响,结果验证了所提方法的有效性。     

计及投资方收益与主动配电网管理的分布式光伏电源规划

构建了计及光伏投资方收益与主动管理措施的配电网分布式光伏电源双层规划模型,其中外层规划模型以光伏投资方年净收益最大为目标优化光伏电源的安装容量,内层规划模型则通过源/网/荷综合主动管理措施对光伏电源的出力削减量进行优化以实现光伏电源的年消纳率最大的目标。同时利用改进K-means聚类方法对全年不同时段的场景进行聚类缩减,并结合并行差分和声搜索算法求解上述双层规划模型。仿真计算结果验证了所提规划模型及求解方法的合理性。     

基于机会约束规划和二层规划的配电网广义电源优化配置

针对配电网中分布式电源渗透率逐渐提高、有功和无功资源规划分进行的现状,提出了将配电网中能够提供有功或无功功率的电源统称为广义电源的概念。考虑时序性和随机性,对不可控的风力、光伏和负荷建立了分时段多状态模型。以高于置信水平的年费用和运行费用小分别为上、下层规划目标函数,建立了基于机会约束规划的二层规划模型,考虑了分布式电源的无功调节能力以及运行中电源出力随负荷变化的调整,使配电网损耗、电压等指标和目标函数计算更准确。采用分段二进制编码方式和精英保留策略遗传算法对二层模型求解。算例结果表明,有功和无功资源综合配置有利于提高资源利用率,减少年费用;考虑分布式电源无功出力能够充分发挥分布式电源无功控制作用,保证配电网经济安全运行。     

智能用电技术背景下的配电网运行规划研究综述

为适应大规模分布式电源、储能、电动汽车接入配电网后发电方式和用电行为的改变,智能用电技术成为当前及未来智能电网研究的趋势。基于智能用电技术的内涵及核心特征,从需求侧响应、电能质量调控、可再生能源消纳、最优潮流控制、设备利用率提升方面,综述了配电网灵活优化运行的应用需求;考虑配电网运行与规划的相互影响,从分布式电源规划、配电网规划以及储能和电动汽车规划3个方向对当前规划思路和研究现状进行总结分析。结合源网荷供需灵活互动对配电网运行规划提出的挑战和未来配电网发展趋势,提出智能用电技术背景下配电网运行规划中需要进一步深入研究的问题。     

考虑可靠性的交直流混合配电网网架与分布式电源 协同优化规划

含高比例分布式电源接入的交直流混合配电网是未来配电网发展的重要过渡形式,且随着电力系统的发展,对于配电网可靠性的要求越来越高。提出了一种考虑可靠性的交直流混合配电网网架与分布式电源协同优化规划设计方法。在场景构建阶段,该方法考虑了配电网中各分布式电源出力的相关性和时序性以及各负荷功率的时序性。在可靠性评估阶段,针对交直流混合配电网的运行特点,建立了完善的同时考虑稳态和故障运行下可靠性的综合评估体系,通过建立各可靠性指标间的联系,客观地将可靠性指标与经济性指标进行统一量纲处理。在优化阶段,对交直流混合配电网网架结构及分布式电源接入容量设计了双层协同优化策略。同时,建立了完备的线路故障抽样模型。以修改的IEEE 33节点交直流混合配电网的优化规划算例验证了所提方法的优越性和有效性。     

广义电源多目标优化配置与运行

基于分解协调原理建立了含广义电源的主动配电网多目标优化配置与运行的双层规划模型,上层模型通过网损灵敏度矩阵确定广义电源的最佳安装位置与初始容量;下层模型根据投资与运行经济性、系统电压偏差及环境污染效应建立多目标优化数学模型以确定广义电源的最佳出力。考虑源荷波动的不确定性因素,提出一种内嵌半不变量随机潮流的-粒子群智能优化算法进行多目标优化运行计算。PGE-69节点系统算例仿真表明,广义电源的合理配置与优化运行在有效提高分布式电源渗透率的基础上能够减少网络损耗并改善系统运行电压水平,且从概率的角度对电压、网损进行评估,为电网规划运行提供辅助决策。     

计及时序特性的主动配电网无功电源规划

主动配电网集成了丰富的可控资源,而当前配电网的无功电源规划并没有考虑主动管理手段,导致无功电源优化配置难以反映全面的综合性效益。针对此状况,考虑分布式电源、变压器分接头、储能、负荷调整等主动管理手段,计及主动配电网的时序特性,建立两层规划模型,在规划中考虑运行特性对电容器进行了综合优化配置,规划层考虑电容器的投资维护费用,运行层计及配电网的年运行费用,并采用基于小生境的遗传算法对两层规划模型进行优化求解。算例结果表明:在电容器规划中考虑主动管理手段,有利于提高资源利用率、降低配电网的投资和运行费用;充分利用分布式电源和储能的无功调节能力有利于配电网的安全经济运行。     

主动管理模式下分布式风电源选址定容规划

节能减排背景下,以分布式风电源(DWG)为代表的可再生能源发电得到了快速发展。考虑风速和负荷间的时序相关性,采用联合概率分布法对其进行多场景构建。在此基础上,考虑调节有载调压变压器抽头、削减DWG有功出力、调节DWG功率因数和需求侧管理4种主动管理措施,建立了主动管理模式下DWG选址定容双层规划模型,上层规划以年综合费用最小为目标,下层规划则以每个场景的配电网运行费最小为目标。提出改进差分进化算法和原对偶内点法相结合的混合策略对规划模型进行求解。IEEE 33节点配电网算例的仿真和分析验证了模型的可行性和所提求解方法的有效性。     

配电网规划研究综述与展望

从规划模型、规划方法、求解算法3个方面对配电网规划研究进行综述。根据配电网规划的内容、是否采取主动管理措施和考虑的利益主体的不同将规划模型分为电源规划模型、网架规划模型、电源与网架的综合规划模型、实施主动管理的规划模型和考虑多利益主体的规划模型五大类,对规划模型的关键问题进行评述;根据规划模型的目标函数个数、层数、时间的动态性和是否考虑不确定性因素将规划方法分为多目标规划方法、双层规划方法、多阶段规划方法和不确定性规划方法四大类,对规划方法进行分析;对用于配电网规划目标函数求解的数学优化算法和人工智能优化算法的优缺点和适用性进行比较。最后展望配电网规划未来的研究方向。     

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。