考虑动态重构的主动配电网多目标双层优化调度方法

提出一种考虑网架动态重构的主动配电网双层优化调度模型。模型上下层的优化目标均为运行费用最小和系统快速电压稳定性最优,下层优化目标是上层优化目标的组成部分,通过定义相同目标函数实现上下层决策变量的协同优化。模型上层决策变量是各个重构时段内的网架结构,采用基于基本环路的网架十进制编码方式,提高网络重构的求解效率。模型下层的决策变量是各主动管理时段内分布式电源出力、补偿电容器、静态无功补偿器的投切、OLTC动作情况,实现主动配电网的最优调度。采用IEEE 33节点配电系统验证所提方法的有效性。仿真结果表明,所提动态重构方法能大大提升网络重构的求解效率,所提双层优化模型能有效降低配电网运行费用,同时提升系统电压稳定性。     

“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。     

考虑需求响应与高比例可再生能源接入的主动配电网扩展规划

随着传统配电网逐渐向主动配电网转型,传统的配电网规划方法已不再适用。为此,研究了需求响应这一主动控制手段应用下的配电网扩展规划问题。首先介绍了需求弹性的相关概念并提出了对价格型需求响应不确定性的处理方法;其次建立主动配电网扩展规划双层模型,在运行层中考虑利用需求响应促进分布式电源消纳,并优化峰谷平电价的制定以充分发挥需求响应的作用,模拟和量化其对规划阶段工作的影响;再次,根据图论相关理论,提出"避圈法"改进配电网络编码方法,生成辐射的网架结构;最后,以某区域配电网为例,验证所提模型的有效性。     

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。     

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。     

考虑源网荷储协调优化的主动配电网网架规划

针对源网荷储的协调优化,以年综合费用最小为目标,建立了主动配电网网架三层规划模型。通过三层模型的相互传递与配合,对配电网中的分布式电源、可中断负荷、配电网架以及电池储能进行协调优化,采用基于树形结构编码的改进遗传算法与原对偶内点法相结合的混合求解算法对所提模型进行求解。29节点系统算例验证了本文所提方法的正确性和有效性,并表明在配电网架规划中考虑源网荷储的协调优化可有效降低网架规划成本、改善配电网负荷特性。     

考虑供需互动和分布式电源运行特性的主动配电网网架规划

考虑主动管理和需求侧管理措施,以及分布式电源(DG)的运行特性,建立了主动配电网网架的双层规划模型,上层模型以年初始投资最小为目标,下层以DG运行维护费用、主动管理费用和需求侧管理费用最小为目标,上层模型和下层模型分别采用最小生成树Prim算法和原对偶内点法进行求解。在考虑DG的运行特性方面,采用基于Wasserstein距离的场景生成方法进行风光联合运行场景的构建。最后通过29节点配电网算例验证了所提模型的合理性和有效性,以及DG在减少系统网损和改善系统运行方面的积极作用。     

考虑传输能力的含分布式电源配电网扩展规划方法

为灵活性资源提供快速、及时调度的网架传输通道,在规划阶段充分考虑网架结构与分布式电源(DG)规划对配电网传输能力的影响,提出考虑网架通道传输能力的配电网扩展规划及DG选址定容双层优化方法.首先建立了线路负荷裕度指标和潮流均衡度指标用以评价配电网传输能力;其次分析了网架通道传输能力的影响因素,在此基础上构建了配电网扩展规划及DG选址定容双层优化模型,保证了规划方案具有良好的经济性和网架通道传输能力,利用嵌套的混合粒子群优化算法进行优化求解;最后将所提规划方法与只考虑经济性规划方法进行了算例验证.仿真结果表明,所提方法不仅没有增加经济费用,而且所得规划方案网架潮流更均衡,线路负荷裕度更高,传输能力更优.     

配电网网架结构与配电自动化终端协同规划方法

针对现有配电网规划方法中未能充分考虑到泛在电力物联场景下一二次协同支撑供电可靠性的问题,提出了一种配电网网架结构与配电自动化终端协同规划方法。首先,提出配电网一二次协同规划的交替优化框架,构建了网架规划层与自动化终端配置层的优化数学模型;其次,针对规划配置模型中可靠性求解问题,结合配电自动化终端类型与通信方式,提出考虑一二次协同的配电网可靠性评估方法;再次,提出了基于遗传算法和整数粒子群算法的双层模型求解方法,其中在网架规划环节提出了基于"避圈法"思想的初始网架高效生成方法及相应的遗传编码方法;最后利用某60节点城市配电网作为算例验证了所提方法的有效性与合理性。     

电力市场环境下分布式电源与储能协同规划

主动配电网参与电力市场将对其运行策略产生影响,进而影响配电网内分布式资源的规划。针对电力市场环境下的分布式资源规划问题,该文建立了配置主动配电网内部分布式资源的双层规划模型,其中上层模型以配电网年综合收益最大为目标,优化规划分布式资源的容量;下层模型以社会效益最大为目标,完成日前电力市场的出清。接着,通过强对偶理论和KKT条件将该双层规划模型转化为单层的均衡约束数学规划问题,并将目标函数中的双线性项线性化,进而转化为混合整数二阶锥规划模型以便于求解。最后,通过算例分析验证了该文所提模型的正确性,结果表明配电网运营商参与电力市场可提升主动配电网对分布式电源的承载力。     

主动配电网中计及网络重构的分布式电源鲁棒规划

网络重构作为主动配电网(ADN)中优化潮流、减小网损的重要手段,有必要在规划阶段进行考虑。为此,在电源规划中计及网络重构,以年综合费用最小为目标函数,除传统分布式电源(DG)规划约束,还考虑了风电和光伏发电的运行约束、重构次数限制约束,以及DG的渗透率约束,并针对风速、光照和负荷的不确定性,给出了"风—光—负荷"的不确定场景集,建立了主动配电网中计及网络重构的DG鲁棒优化模型。同时,针对模型特点,利用双层优化方法对其进行分解,并采用粒子群优化(PSO)算法和二进制粒子群优化(BPSO)算法分别对上、下两层规划模型进行求解。最后,采用IEEE 33节点系统对模型进行算例仿真,分析了网络重构和鲁棒性对DG规划方案、系统经济性及可靠性的影响,验证了该模型的有效性。     

市场环境下基于随机规划的主动配电网运行交易二层优化模型

随着主动配电网技术和需求侧响应的大力发展,主动配电网能更主动地参与电力市场交易,影响输电网的运行。当主动配电网容量足够大时,其可作为大用户购电或供电商参与市场,通过有策略地竞价影响市场的出清结果。该文研究了主动配电网充分利用内部灵活可控负荷和分布式电源,作为市场主体有策略地参与日前市场,并基于随机规划建立了二层优化的竞价模型。其中上层模型以主动配电网收益最大为目标,提出了主动配电网安全运行模型,考虑其容量和电压安全约束;下层模型以社会效益最大为目标,考虑输电网运行及电力市场清算,并通过基于场景集的随机规划模型考虑了参与市场竞争者竞价的不确定性。上层模型通过市场竞价决策传递给下层模型影响日前市场出清,下层模型通过反馈市场出清价格给上层模型影响主动配电网内部运行决策。基于互补理论和线性化技术将二层规划模型最终转换为单层的混合整数线性规划模型进行求解。算例分析验证了文中所提模型的正确性和有效性。     

考虑风电布置的主动配电网电源规划

针对风力分布式电源在主动配电网中的选址定容问题,在考虑风电布置的主动配电网电源规划的条件下,针对主动配电网规划的多目标问题,建立了双层规划模型。上层以节点电压的偏差值作为衡量标准筛选风力发电机的安装位置;下层以投资费用和运行费用等总成本为目标函数,同时还需满足用户安全用电以及用电可靠性的约束条件。然后,根据下层模型的Karush-Kuhn-Tucher (KKT)条件将双层模型转化为单层模型进行求解。最后,以IEEE33节点配电系统作为算例进行风力发电机的选址定容,分析比较不同规划方案的优劣性,验证了所提方法的有效性。     

主动配电网中考虑需求侧管理和网络重构的分布式电源规划方法

以年综合费用最小为目标函数,以多种主动管理约束、分布式电源(distributed generation,DG)投资限制和电气限制为约束条件,建立了主动配电网(active distribution network,ADN)中考虑需求侧管理和网络重构的DG规划模型。根据分解协调的思想,将模型转化为三层规划模型。针对模型的特点,提出了差分进化算法、树形结构编码的单亲遗传算法和原对偶内点法相结合的混合策略对模型进行求解。在61节点ADN上对规划模型和求解方法进行了仿真和验证,研究了需求侧管理和网络重构对规划结果的影响。     

计及模糊随机性的主动配电网分布式电源规划模型

随着分布式电源（distributed generation,DG）大规模接入,电源规划与网架结构不匹配问题开始引起人们的关注与思考。因此,文章从DG最优配置的角度出发,同时考虑网架结构优化,建立了计及模糊随机性的主动配电网DG规划模型。首先针对DG接入给配电网引入的强不确定问题,提出一种计及DG出力模糊随机性的典型日场景生成方法,提高模型的精度和准确性。然后,分别以DG供应商年收益最大和配电公司年网损费用最低为上、下层的目标函数,构建主动配电网双层DG规划模型。为促进DG的消纳,上层模型还考虑了储能的协调优化过程。最后,基于改进的IEEE-33节点系统,采用GAMS-DICOPT求解器和自适应权重离散粒子群算法对规划模型求解,验证了模型的有效性。算例结果表明,通过DG的合理配置与网架结构优化,能够实现多利益主体的共赢,并促进DG的消纳。     

考虑安全域的配电网重构二阶锥双层规划模型

随着配电网建设的逐步推进,配电网用户对供电可靠性要求越来越高,因此配电网在保证自身经济运行的同时,也必须提高对安全性能的保障。在经济性配电网重构二阶锥模型的基础上,加入对配电网安全性的优化,建立了考虑安全性和经济性的配电网双层规划模型。该模型上层目标为平均安全距离最大化,下层目标为有功网损最小化。针对该模型采用分层求解的方法将双层模型解耦,求解得到网损和安全距离最优的重构策略。算例选取扩展的IEEE RBTS Bus4系统,验证了该模型能有效降低配电网网损,并提高配电网安全性。     

基于需求侧响应的主动配电网双层优化方法

分布式电源在配电网中渗透率越来越高,导致配电网电压越限问题凸显,对此构建协同考虑主动配电网设备规划和运行的双层优化模型。上层模型考虑配电网中分布式电源、静止无功补偿器及电容器组的容量配置优化以减少配电网投资运行成本。下层模型考虑需求侧响应,有载调压变压器、储能及分布式电源等设备的协调控制,着重提高电压稳定性。针对模型特征,采用基于改进麻雀算法和二阶锥规划的混合优化算法进行求解。外部采用改进麻雀算法求解多维变量以提高求解速度,内部基于二阶锥规划求得配电网主动管理控制策略。最后采用改进的IEEE33节点系统进行仿真验证。结果表明,所提出双层优化方法可以有效提高配电网运行经济性,改善配电网电压分布,平抑负荷峰谷差。     

计及负荷精细化建模的主动配电网双层规划模型

传统配电网规划中,通常将负荷建模简单处理为恒功率模型,难以表征真实负荷需求。为实现主动配电网更加经济稳定的运行,在负荷精细化模型的基础上,提出以总投资和总运行费用净现值最小为目标函数,考虑总投资成本限制、需求响应容量限制、支路潮流、电网安全等约束条件的双层主动配电网模型,并对双层模型的上下层进行关联建模,引入二阶锥潮流松弛,将其转化为单层混合整数二阶锥规划,通过改进的IEEE 33节点算例进行验证。     

主动配电网重构中一种最优潮流计算方法研究

分布式发电的波动将影响配电网重构方案的制定;配电网重构方案的拓扑结构会引起网损的变化,网损是影响购电计划优劣的重要指标。本研究考虑购电成本与网损的双重最优的解决方案。应用两层规划理论:第一层规划,以购电费最小为目标建立最优潮流模型,用内点法解这个模型,求得购电策略,将节点功率传递给第二层规划;第二层规划,以网损最小为目标建立配电网重构模型,用遗传算法求解这个模型,得到网络拓扑,将这个网络拓扑传递给第一层规划模型,再次得到购电策略,经过多次迭代求解,满足准确度要求,得到的购电方案和网络拓扑结构,使经济性最好的。最后用算例验证所提方法的有效性。     

采用改进杜鹃搜索算法的主动配电网双层分布式风电规划方法

随着可再生能源尤其是风电的大规模接入,配电网规划面临着新的巨大挑战。提出了一个主动配电网双层规划模型,其上层为风电场的选址定容规划,下层是考虑配电网公司主动管理费用的最优潮流运行控制。上述双层规划问题是复杂的混合整型非线性规划问题,使用常规的确定性方法很难求解获得其全局最优解。为此,提出了基于杜鹃搜索算法的混合改进算法,使用正弦载波Levy飞行方法来产生满足上下限约束的新解,并通过正弦扩展载波进行局部精确搜索。然后将双层规划模型转换为等价的单层优化模型,并进一步构建了双目标优化模型。最后,通过IEEE 33节点测试系统对所提出的模型和算法进行了验证。