考虑微电网供电潜力的配电网孤岛划分

针对含微电网的配电网发生故障后恢复供电的孤岛划分问题,提出考虑微电网供电潜力的配电网多目标孤岛划分优化模型。首先提出了考虑微电网内间歇性电源与负荷随机性的基于风险电量的微电网供电潜力评估方法,在此基础上建立了以恢复供电的负荷加权和尽可能大、孤岛数尽可能少、孤岛平均供电综合置信度水平尽可能高为目标函数的配电网孤岛划分优化模型;通过比较单目标方向寻优所得非劣解构成的Pareto解集与理想目标的满意度距离,建立了求解多目标优化问题的优化方法。算例表明所提多目标孤岛划分模型与方法能够得到较为满意的供电恢复方案。     

基于CDOA算法的配电网弹性提升方法

近年来频繁的极端灾害对电力系统的稳定运行提出新的挑战。将大型船舶微电网系统集成到配电网中以提高沿海地区或岛屿配电网的弹性和可靠性,提出一种考虑船舶微电网系统的配电网弹性提升方法。在建立最小化船舶微电网系统与配电网的总运行成本的同时,最大化配电网弹性的多目标优化模型;针对不同的系统分别构建船舶微电网系统与配电网系统的约束条件;为了克服模型求解的复杂性和非线性,采用集体决策优化算法（collective decision optimization algorithm, CDOA）对所提模型进行求解。仿真结果表明,在正常情况下,协调调度移动式船舶微电网系统可以提高网络的可靠性,而在极端灾害发生时,通过合理调度船舶微电网系统可以显著提高配电网的弹性,补偿灾后条件下的大量电力。     

计及控制策略的并网型微电网可靠性评估

当上层配电网故障或电能质量不满足要求时,微电网可通过控制策略切换等调度各微电源的出力,实现微电网孤岛运行。孤岛运行时,不同控制策略直接影响微电网的供电可靠性。通过对微电网最常见的两种控制策略（主从型和对等型）的分析,建立了计及控制策略的并网型微电网功率模型;通过对上层配电网进行最小路等值,建立微电网不同控制策略下的故障影响矩阵,提出了基于时序蒙特卡洛的并网型微电网可靠性评估方法。以此方法对改进的IEEE-RBTS系统进行可靠性评估,分析了两种控制策略对配电网可靠性指标的影响。算例表明：微电网加入配电网后可改善系统可靠性性能;对等型微电网比主从型微电网的可靠性要高。     

考虑光伏及负荷时变性的配电网故障恢复

针对配电网故障恢复持续时间较长、故障恢复未考虑光伏和负荷功率随时间变化的问题,基于时变性对含光储系统的孤岛划分和配电网故障恢复进行研究。将故障时段内配电网恢复重要负荷总电量最大为上层目标函数,光储系统恢复孤岛内的重要负荷总电量最大为下层目标函数,建立了配电网故障恢复二层规划模型,上下层模型之间的关联实现了配电网故障恢复与孤岛划分整体寻优。分别采用蚁群算法和遗传算法对上下层模型进行求解。仿真结果表明:光伏出力和负荷时变性对配电网故障恢复具有重要影响,配电网进行故障恢复应该结合故障发生后的实际光伏出力和负荷需求进行合理操作;将主网和光储系统进行协调配合能够最大限度恢复失电区域的供电。     

考虑交通路网应急电源车调度的有源配电网故障均衡恢复

极端灾害事件下配电网发生大面积、长时间停电事故后,含有分布式能源和应急电源车(EPS)的有源配电网可以形成孤岛为失电负荷供电.针对抢修完成前具有同等权重的各关键负荷可持续恢复供电时间不公平带来的用户满意度下降问题,建立了考虑EPS调度的动态孤岛均衡供电恢复双层模型,以关键负荷恢复均衡性最佳和配电网经济效益最大为上、下两层目标函数,实现了停电周期内同等权重负荷的公平、均衡恢复.同时,为减少EPS调度成本和负荷停电损失,基于上述双层模型和Dijkstra算法建立了交通路网模型支撑下的EPS优化调度方法,得到其最佳候选接入节点和最优调度路径.然后通过Big-M等线性化方法将原数学模型转换为混合整数线性规划问题求解,并通过修改的PG&E 69节点配电网及其灾后交通路网算例验证了所提方法在提高故障阶段配电网供电可靠性、均衡性、经济性方面的效果.     

考虑移动储能有功时空支撑的不对称配电网负荷恢复策略

针对极端灾害导致配电网孤岛运行时供电能力不足的问题,提出一种考虑孤岛划分下移动储能和DG三相协调调度的不对称配电网负荷恢复策略。首先,构建了基于交通网络的移动储能时空转移和充放电模型。其次,在重构后的配电网孤岛基础上,采用移动储能和DG三相协同调度的模式,以最小化负荷切除成本、DG发电成本及移动储能相关成本为目标函数建立配电网负荷恢复模型。通过协调移动储能和DG三相功率输出,充分发挥移动储能有功时空支撑作用,有效提高配电网孤岛运行下的负荷恢复能力。最后,以33节点配电网为例进行分析,验证了所提策略的有效性。     

考虑负荷控制的有源配电网故障恢复策略

主动配电网的建设使得负荷控制成为电力系统日常调度手段之一。根据有源配电网的负荷灵活控制特性,提出了考虑负荷控制参与的有源配电网故障恢复策略。基于目前配电网仍存在大量手动开关的现状,故障发生时,由于开关操作时间较长,不利于迅速形成孤岛恢复失电负荷。首先利用自适应选择数学模型的负荷控制策略,快速切负荷形成孤岛,充分发挥DG的出力,保障重要负荷的不间断供电;然后对整个有源配电网重构优化,以网络损耗小、开关操作次数少为目标建立优化模型,采用环路编码策略,利用NSGA2算法进行求解。算例表明,所提出的策略能有效解决有源配电网故障恢复问题。     

基于多场景技术的有源配电网可靠性评估

集成了风电等分布式电源和储能系统的配电网称为有源配电网。为了提高考虑风电随机性的有源配电网可靠性评估的计算效率,同时最大程度地拟合风电出力的随机性特点,建立了基于拉丁超立方抽样和场景削减技术的风电可靠性评估模型,并提出一种系统化的有源配电网可靠性评估方法。对于有源配电网,主网发生故障后,配电网的部分可以形成微电网孤网运行。当处于微电网运行状态时,考虑在每一种风电功率场景下,微电网内负荷和发电是否均衡,并在发电不足时执行切负荷策略,得到了微电网内负荷点被切除的概率,然后基于孤岛形成概率,运用全概率公式得到了配电网负荷点的可靠性指标和系统的可靠性指标,并在改进的IEEE RBTS算例系统上进行仿真。该算法能够综合考虑风电可靠性模型的计算效率和准确性2个方面,算例结果表明,风机加入配电网能够有效提高相应微电网的可靠性水平。     

考虑通信影响的配网恢复力评估及提升措施研究

配电网恢复力是指系统应对极端灾害时受扰后的恢复能力,是评估弹性配电网的重要指标之一。为了加强极端灾害下对配电网恢复力的正确评估,探讨了考虑通信故障影响的配电网恢复力评估技术及提升措施。首先,确定了以缺失面积作为配电网恢复力的评价指标,并以通信正常和通信故障两种状态下恢复力的差异定义为通信系统对配电网恢复力的影响,针对通信系统故障场景,分别从考虑负荷重要程度和随机选择修复路径两种极端灾后配电网恢复措施评估配电网的恢复力;其次,从灾前预防、网架重构和灾后抢修3方面提出了配电网恢复力的提升措施。以IEEE 33节点系统为例验证了本文所提评价指标的合理性及配电网恢复力提升措施的有效性。     

微电网改进负荷功率分配策略与并网稳定性分析

由于低压微电网孤岛运行受线路阻抗特性等因素的影响,采用传统下垂控制无法按分布式电源(DG)单元容量合理分配功率,且孤岛微电网的电压和频率与大电网不同,并网前需进行同步控制。在分析并联逆变器功率分配机理的基础上,提出了改进的负荷功率分配控制策略。重新设计了Q-U下垂控制环,增加无功误差积分修正项,优化了微电网内部的功率分配。对微电网进行了并网同步控制,并建立了控制系统小信号模型,对改进负荷功率分配策略与并网同步控制的系统稳定性进行了分析。仿真结果表明采用所提控制策略后,无功功率可被合理分配,并网暂态过程平滑稳定。     

考虑间歇性DG与负荷响应的多时段主动配电网孤岛划分

随着分布式电源(distributed generation,DG)渗透率在主动配电网(active distribution network,ADN)中不断增加,配电网运行规划难度也不断提高。尤其是故障时配电网形成孤岛运行后,DG出力与负荷需求分配不均,供电效率下降的情况居多。该文针对以上问题对主动配电网故障后孤岛运行展开研究,考虑DG的间歇性出力对其建立概率模型,同时对需求侧负荷进行时序性建模,提出一种基于多时段DG-负荷有功功率平衡的孤岛划分方法。在DG出力不足的情况下,根据负荷优先级和可控度采用遗传算法进行最优切负荷,精准切除优先级低的负荷,保证多负荷、重要负荷供电。最后通过PGE 69配电网算例验证所提方法的有效性和可行性,结果显示,该方法能在一定程度上有效增加孤岛供电范围。     

考虑元件故障位置不确定性的维修队预调度与灾后派遣方法

极端自然灾害对配电网的影响具有强随机性,给配电网灾后快速恢复带来巨大挑战。为此,提出了一种考虑元件故障位置不确定性的两阶段配电网负荷恢复方法。在灾前决策阶段,综合考虑系统的交通状况和灾后恢复过程,制定与元件抢修配合的预调度方案。为了应对元件故障位置的不确定性,将预调度过程构建为3层鲁棒优化模型,并针对3层混合整数线性规划模型求解困难的问题,设计了嵌套列和约束生成算法,实现模型的精确求解。在灾后恢复阶段,计及分布式发电机和储能等资源和网络重构,构建混合整数线性规划模型,对重要负荷进行快速恢复。所提方法在改进的IEEE 33节点配电系统中得到了验证,算例结果表明其充分考虑了故障位置的不确定性,可以显著提升灾后恢复的效率,降低配电网负荷损失。     

考虑微电网群和需求响应的配电网日前-日内优化调度策略

微电网中光伏等新能源的渗透率不断提升,其间歇性与不确定性给配电网系统带来了巨大挑战。考虑配电网负荷预测的不确定性,根据不同时间尺度调控策略调用微电网内分布式资源来降低不确定性对配电网稳定性的影响。首先,针对负荷和光伏预测的不确定性和需求侧负荷的不同时间尺度特性,建立了配电网-微电网群-微电网的申报和决策方案,系统采用日前-日内多时间尺度滚动优化调度策略;然后,日前优化以配电网和微电网群的运行成本最小为目标,日内优化基于日前调度结果以微电网内可控资源调度成本最小为目标,对日前调度量进行修正;最后,采用目标级联法对所建立的模型进行求解,通过算例证明所提方法可以降低系统峰谷差和提高系统经济性。     

含分布式光伏电源的微电网孤岛动态运行策略

在充分考虑含光伏电源的城市配电网中负荷与光伏电源之间的日分布特性曲线差异的基础上,提出了一种在配电网故障情况下的光伏电源微电网孤岛动态运行策略。该策略建立了孤岛运行的优化模型,优先保证对少数重要负荷进行供电。通过三次样条插值模拟几类典型行业的日负荷曲线和光伏电源的日输出功率曲线,并采用粒子群优化算法得到各分布式光伏电源在各时段对各行业非重要负荷的最优供电功率,从而实现负荷需求与电源发电之间的动态适配。 针对所提出的微电网孤岛运行策略,以美国PG&E69节点配电系统为仿真算例进行了验证。仿真实验的结果表明,该供电策略在配电网发生故障后,可以合理地生成针对负荷需求的最优孤岛供电方案,并充分地利用可再生资源对失电的负荷恢复供电,有效提升了电网的自愈能力。     

考虑负荷损失最小的配网孤岛划分策略研究

配电网发生故障时,计及分布式电源的配电网可能进入孤岛划分模式运行。文中针对分布式电源接入可能带来的孤岛运行模式,提出以负荷失电损失最小为目标的孤岛划分算法。首先对失电区域建立孤岛划分模型,简化负荷节点信息,引入功率圆的概念,通过搜索孤岛划分的可行域,形成孤岛划分矩阵,进而建立孤岛划分求解方法,实现故障后配电网失电区域的负荷恢复。PGE 69节点算例验证了文中孤岛划分方案的可行性和有效性。     

考虑分布式新能源动态不确定性的配电网灾后时序负荷恢复方法

现有弹性配电网负荷恢复研究较少考虑到接入的分布式新能源出力不确定性及其动态更新对负荷恢复策略的影响,同时新兴的动态微电网技术能根据不确定因素的预测曲线灵活调整网络拓扑,进一步提升系统弹性。为此,提出了一种考虑分布式新能源动态不确定性的配电网灾后时序负荷恢复方法。建立了基于高斯Copula的不确定因素预测概率分布滚动修正模型,并提出了基于切片采样法的场景生成方法形成分布式新能源出力和负荷的典型场景;在考虑动态微电网划分的基础上,建立了配电网多时段负荷恢复模型;将滚动修正与负荷恢复模型相结合,建立了弹性配电网在线负荷恢复决策框架。所提方法在改进的IEEE 37节点馈线测试系统中得到了验证,算例结果表明其能充分考虑动态变化的不确定性以及灵活的配电网拓扑对负荷恢复策略的影响,从而有效提高系统的恢复能力。     

考虑移动应急电源配置的微电网顺序恢复方法

自然灾害引发配电网停电后,利用配网中分布式电源构建微电网实现重要负荷的顺序恢复,是提升配电网弹性的重要手段。现有研究主要利用配网中存在的小型燃机、可再生能源和储能等固定式电源构建微电网,并优化微网中节点的恢复顺序。随着配网中移动应急电源数量的增加,充分利用移动应急电源可以进一步提升配电网弹性。为此,该文提出了考虑移动应急电源优化配置的灾后微电网顺序恢复方法。首先,以重要负荷恢复量最大为优化目标,建立了考虑应急电源配置、区域划分、恢复路径及供电顺序协同优化的配电网灾后顺序恢复模型。由于该模型是非线性规划问题,进一步对模型进行线性化处理,将其转化为混合整数线性规划问题进行快速求解。最后。采用IEEE37节点配电系统,对所提方法的有效性进行了验证。     

计及故障维修与网络重构的灾后配电网综合调度策略

当前,灾后配电网负荷恢复与故障维修多是独立考虑,缺乏有效联动,且没有合理计及包含故障维修时间及新能源出力的不确定性在内的双重因素影响。为此,提出一种灾后配电网维修恢复联合调度策略。首先,提出灾后配电网两阶段求解框架,第一阶段求解故障维修计划及网络重构问题,第二阶段解决移动式储能系统参与下的灾后配电网源荷协同调度问题。其次,构建移动式储能系统与维修人员的调度模型,量化分析移动式储能系统时空转移模型及能量模型,同时基于维修人员的时空转移特性,建立故障维修及网络重构模型。在此基础上,以恢复运行成本最小化为目标,分别采用离散鲁棒与连续鲁棒处理故障维修时间与新能源出力的不确定性,构建灾后配电网综合调度模型。最后,采用改进IEEE 33节点配电网进行仿真测试。结果表明,所提调度策略能够显著降低负荷失电率,减少停电损失。此外,两阶段算法在显著提升求解速度的同时能够保证求解精度,具有可行性和合理性。     

考虑DG与负荷需求变动性的供电恢复研究

针对因灾害导致配电网大面积停电,无法通过主网恢复非故障停电区域供电的情况,建立了基于应急发电车作为补充电源的微电网动态供电恢复方案。分析了微电网运行的控制方式与分布式电源之间的并网组合的方案,在电网发生故障出现大范围停电时,通过广度优先搜索的方法对孤岛进行划分以恢复停电负荷的供电,考虑到分布式电源发电的间歇性和负荷需求的变动性,采用应急发电车作为补充电源以满足孤岛内的"供需平衡"。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

极端天气下计及电-气互联影响的配电网弹性评估

为避免在极端天气下发生大规模停电事故,配电网必须具备一定抵御极端灾害、最小化负荷损失并迅速恢复断电负荷的能力,称之为配电网的弹性。在综合能源背景下,电-气互联系统实现了电、气两种能源形式的紧密耦合,二者在故障情形下可以互为备用,是提升配电网弹性的有效手段。文章以台风灾害为例,提出了一种计及电-气互联影响的配电网弹性评估方法。基于台风风场模型,获取台风过境情况下配电线路的时变故障率,并以此故障率进行随机抽样,生成配电网故障场景。针对孤岛场景,可以通过燃气轮机对孤岛内负荷供电,并根据最优切负荷模型计算孤岛内负荷缺额。以配电网负荷曲线缺失面积作为弹性指标,基于蒙特卡洛模拟评估计及电-气互联影响的配电网弹性。最后,通过改进IEEE 33配电系统算例验证了所提方法的有效性,量化分析了电-气互联对配电网弹性的提升作用。