配电网对分布式电源和电动汽车的承载力评估及提升方法综述

以新能源为主体的新型电力系统已成为未来电网发展的方向,在配电网中表现为分布式光伏、风电等分布式电源(distributed generation, DG)和电动汽车(electric vehicles, EV)渗透率的提高,因此,评估配电网对DG和EV的承载力对配电网规划具有重要意义。首先从DG和EV不确定性的建模方法、DG和EV充电桩/站选址策略、配电网承载力的评估指标和承载力评估方法等4个角度分析归纳了评估配电网对DG和EV承载力的理论基础,然后从源、网、荷、储4个方面分析了配电网承载力提升的关键技术,最后结合我国新型电力系统的发展趋势和特点对配电网承载力研究进行了展望。研究结果可为新型电力系统下配电网接入大规模分布式新能源及新型负荷的规划提供有益参考。     

计及多约束的多分布式电源接入配电网最大承载力分段算法

分布式电源(DG)大量并网给电能质量带来风险,评估DG接入配电网的最大承载力对DG规划具有指导意义。建立了多DG接入配电网承载力评估的优化模型:目标为DG并网容量最大,约束涉及电压偏移、电压波动、短路电流和继电保护的相关技术标准。针对该模型,提出了基于约束指标相对于DG容量灵敏度的单约束和多约束协调分段计算方法。基于不同的DG初始值,分段计算可分别采用倒推和顺推2种计算流程进行。最后计算分析了辐射型配电网在多约束多个不同类型DG情况下的系统最大承载力,表明了所提方法在计算精度和效率方面的优越性。     

含分布式电源的配电系统规划

随着分布式发电(DG)在电力系统中所占比重越来越大,对传统的电力系统规划提出了新的挑战和要求.重点讨论了包含DG的配电网规划的两个方面,即DG的布点规划和配电网扩展规划问题,并为解决含DG的配网规划问题提供了一种思路.     

多场景下EV充电站与DG多目标规划

一直依赖化石能源不是长久之计,可再生分布式电源(Distributed Generation,DG)及电动汽车(Electric Vehicle,EV)作为两大新能源技术,受到各国的重视。但是大规模的EV与DG接入配电网会造成许多影响,在进行配电网规划时需要加以考虑,文中提出了一种多场景下EV充电站与DG的联合规划模型,利用K-means算法对一年内的DG出力与常规负荷数据进行聚类,然后利用蒙特卡洛方法预测电动汽车的充电负荷,最后构建以网损最小、负荷波动最小为目标函数的多目标规划模型,以改进的人工蜂群-粒子群算法进行求解,结合IEEE-33节点配电网进行仿真分析,验证了模型的有效性与可行性。     

考虑DG时序特性及EV时空特性的配电网规划

分布式电源(DG)出力以及电动汽车(EV)充电的不确定性给配电网规划带来巨大挑战。首先,利用季节场景与时段划分法构建DG和常规负荷时序特性模型;其次,利用蒙特卡洛模拟法和交通起讫点分析法构建EV充电负荷时空分布模型;最后,基于2个模型得到的配电网各节点各时刻的DG出力、不同类型常规负荷及EV充电负荷,以配电网运营商年收益最大为目标函数,充分考虑网架新建、网架替换和DG选址定容等因素,构建考虑时序特性含DG和EV的配电网机会约束规划模型,并采用蒙特卡洛模拟嵌入双种群协同进化遗传算法的方法对模型进行求解。以某配电网为算例,验证了所提模型和算法的合理性和有效性。     

考虑新能源与电动汽车接入下的主动配电网重构策略

随着分布式风力发电等新能源以及电动汽车(EV)等新型负荷接入配电网的比重逐步提高,传统的配电网重构模型难以反映其随机性和波动性。文中首先构造了风力机和EV的概率场景模型及含分布式电源(DG)和EV的配电网重构模型;其次,在场景分割的基础上对不同场景分别进行线性化随机潮流计算,在保证精确性的前提下简化模型,避免了场景的组合爆炸,体现了对于配电网中不断增加的DG和EV的适应性;最后采用一种适用于配电网重构场景模型的改进生物地理学优化算法,通过引入改进的编码规则、余弦迁移模型及变异操作,提高搜索速度和精度,抑制算法进化过程中因早熟收敛而陷入局部最优。算法在IEEE 69节点算例20次仿真计算中比传统人工智能算法更有优势。     

新型配电网的低碳性评估与减碳措施研究

构建以新能源为主体的新型配电网是实现碳达峰、碳中和目标的关键途径。随着能源结构和系统形态的改变,配电网碳排放特性也发生显著变化,准确评估低碳性对新型配电网的规划和运行都具有重要意义。揭示了新型配电网低碳性内涵,全面总结了适用于新型配电网低碳性评估理论体系。首先,从电源侧、电网侧、负荷侧、储能侧4个方面对新型配电网的内涵进行了分析;其次,梳理了描述配电网低碳性的低碳指标体系,并对综合评估方法、碳排放分析法和仿真模拟法3种低碳性评估方法进行研究综述;最后,从源、网、荷、储4个方面归纳总结了新型配电网减碳措施的关键技术,以期为后续新型电力系统建设、运行等提供借鉴。     

计及分布式电源和电动汽车特性的主动配电网规划

随着清洁能源的发展,高渗透率的分布式电源(DG)和电动汽车(EV)给配电网的规划和运行带来诸多影响,例如大量弃电、加剧负荷峰谷差等问题。文中建立了计及DG出力相关性和EV需求响应的规划运行双层模型以减小负荷波动。首先,在DG概率模型的基础上,使用相关矩阵法生成具有相关性的DG节点样本;其次,建立多目标规划运行双层模型,上层考虑DG和充电桩的协同规划,下层考虑负荷波动、DG弃电等运行成本,并将所提随负荷波动EV充放电价、DG相关样本等以约束方式表示;接着,在应用Voronoi图法对充电站服务范围划分的基础上确定EV响应量上限并将双层模型转化;最后,应用CPLEX工具包对所建二阶锥模型进行求解,并通过某"交通网-配电网"关联系统验证所提模型和方法的有效性。     

基于改进最小路法的含分布式电源配电网供电可靠性评估

分布式电源具有经济、高效、灵活、环保等特点,有着良好的发展前景和商用价值.在分析了分布式电源(DG)接入配电网的3种方式及分布式电源的3种等效模型的基础上,提出了计及分布式电源的配电网供电可靠性评估计算模型,采用改进的最小路法对1个典型的配电网系统进行计算,并与加入DG之前的配电网可靠性指标进行了对比分析.研究结果表明,所提出的模型和算法适用于DG接入配电网的供电可靠性评估.     

计及低碳效益的分布式发电优化配置

首先对电力系统各个环节进行低碳分析,针对配电网分布式发电DG(distributed generation)优化配置问题,提出了低碳费用、电压安全、有功网损这三个评估配电网效益的重要指标,在此基础上建立分布式发电多目标优化配置模型,应用最大满意度法将多目标规划转化成单目标规划问题,并用模拟植物生长算法PG-SA(plant growth simulation algorithm)对上述模型进行求解。算例表明该模型确定的分布式电源在配电网的位置和容量可有效减少碳排放、提高系统运行电压,降低有功网损。     

新型电力系统下多分布式电源接入配电网承载力评估方法研究

随着光伏和风电等多种分布式电源的接入,使得传统配电网的结构及其运行状态发生了较大改变。因此,通过建立直观的分布式电源接入评价体系,对新型电力系统背景下的配电网接入分布式电源的承载力进行合理评估成为重要的研究内容。以可再生能源及无功补偿装置接入的新型配电网中风电和光伏发电的最大容量为目标函数,建立分布式电源接入配电网的承载能力模型,通过二阶锥松弛将该模型转化为二阶锥规划模型进行求解。然后考虑到配电网运行的优质性、经济性以及灵活性,建立多层次承载能力评估体系,根据模型求解结果计算承载能力评价指标,再通过组合赋权法将评价指标计算结果转化为综合评分。最后通过对IEEE33节点系统配电网模型进行算例分析,结果表明所提评估方法更为全面、有效。     

基于BFOA算法的配电网DG选址定容方法

发展分布式能源系统对于实现的“碳达峰”和“碳中和”,提升可再生能源的开发利用具有重要意义。提出一种基于细菌觅食优化算法（BFOA）的配电网分布式电源（DG）选址定容方法。建立以配电网的功率损耗指数、电压偏差以及安装分布式电源所降低的净运行成本最小为目标的数学模型及约束条件,提出损耗敏感系数（LSF）来确定DG安装位置,并引用BFOA算法求解DG的最佳容量。仿真表明,相对于传统优化算法,BFOA算法在模型求解时间和收敛速度上具有明显优势,所提规划方法能够最大限度地降低功率损耗和运行成本,并提高系统的电压稳定性。     

计及电动汽车无功支撑能力的分布式电源与智能停车场联合规划方法

随着大量分布式电源(DG)及电动汽车(EV)接入配电网,为保证电网的高效、清洁、经济和安全运行,必须对二者进行合理的规划。为此,提出一种计及EV无功支撑能力的DG及智能停车场(IPL)联合规划方法。首先,基于有源配电网的基本物理结构,对EV动力电池的无功可调范围进行了推导。进一步考虑风电等间歇性DG出力、常规用电以及EV充电负荷时空分布的不确定性,通过构建发电—负荷场景以综合计及上述不确定性因素的影响。在此基础上,分别以系统投资和运行成本最小作为目标函数,构建了综合考虑DG和IPL选址定容的两阶段优化模型。根据模型特点,采用经典的遗传算法实现问题求解。以33节点配网系统为例,对所提模型的有效性进行验证。仿真结果表明,在配电网投资规划中充分考虑规模化入网EV的无功支撑能力,能够有效改善系统的电能质量,促进可再生能源高效利用,从而带来更好的经济效益。     

基于随机潮流的含电动汽车配电网内分布式电源规划

随着分布式电源(DG)和电动汽车的大量发展,对接入配电网的电动汽车与DG进行协同研究具有重要意义。文中以协调配电公司、DG投资商和公共社会三者之间利益为出发点,综合考虑了配电公司的运行费用、DG投资商的投资费用,以及DG的环境效益和电动汽车入网(V2G)所节省的电网投资等社会效益,建立了基于机会约束规划的含V2G配电网中DG优化规划的数学模型,采用基于混合编码的改进自适应遗传算法对该模型进行了求解。在优化计算过程中充分考虑了负荷预测值的不确定性、风电源的输出功率的随机性以及电动汽车充放电功率的不确定性,提出了电动汽车充放电对系统最大功率影响的数学模型,并采用基于半不变量法的随机潮流算法对规划模型中的约束条件进行了检验。最后,以某实际配电网系统为仿真算例,在不同置信水平约束下对该系统内DG分别进行了优化规划,验证了文中所建数学模型及相应求解算法的有效性。     

基于配电网节点边际容量成本和时序特性的分布式电源规划

配电网的边际容量成本表述了负荷的增加或分布式电源(DG)接入配电网中引起供电设备所需容量的变化,从而引起的供电投资成本的变化。本文针对开环运行的配电网,通过灵敏度法构建灵敏度系数矩阵,对配电网的节点边际容量成本(LMCC)进行计算,并根据实际情况考虑LMCC的变化,将DG效益评估分为用户自备DG和电力部门DG配置。重点讨论电力部门DG配置情况下多类型DG选址定容的规划,并考虑了多类型DG和负荷的时序特性。最后运用MATLAB仿真软件在IEEE33节点配电网系统中进行了LMCC数值计算,利用粒子群算法进行了考虑时序特性的DG规划,并验证了模型和方法的合理性。     

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。     

基于改进加权Voronoi图算法的有源配电网变电站规划

针对未来规划区域面临大规模分布式电源(DG)接入及多样性负荷的场景,提出了一种基于改进加权Voronoi图算法的有源配电网变电站规划方法。首先,将负荷特性引入DG置信容量评估方法中,分析不同负荷特性与DG出力特性对DG置信容量的影响。其次,建立考虑DG置信容量的有源配电网变电站规划数学模型。继而,提出基于改进加权Voronoi图算法的变电站规划方法,具体改进包括:在Voronoi图一次迭代中,根据供电范围划分情况不断调整原定权值,实现加权Voronoi图算法的层次性改进;根据网供负荷在DG方向大量减少的情况调整Voronoi图在DG方向的权值,实现加权Voronoi图算法的方向性改进。最后,通过实例说明所提方法的科学性和实用性。     

主动配电网供电能力实时评估方法

随着主动配电网的不断成熟,科学地对它的供电能力进行灵活的实时评估,找到并突破供电瓶颈,才能兼顾配电网运行的经济性、可靠性以及安全性。针对分布式电源出力的不确定性以及电网负荷周期性变化特点,提出了一种主动配电网供电能力实时评估方法。考虑了配电网中多种分布式电源接入的情况,利用预测技术得到未来时刻的负荷及分布式电源的出力,以配电网能够承担的最大负荷为目标函数,以系统的安全运行要求为约束条件,建立了数学模型。该模型不仅能够对未来一段时间内配电网的供电能力和供电裕度进行实时评估,还能够给出限制系统供电能力的供电瓶颈序列,从而使调度人员能够根据评估结果提前采取相应措施以保证电网运行的安全性和可靠性,并针对具体的瓶颈设备进行改造,提高系统的供电能力。     

主动配电网多场景直流改造经济性评估方法

直流配电方式具有高供电能力、低损耗、控制灵活等优势,随着电力电子技术的不断成熟,交直流混合配电网逐渐成为新的研究热点和发展趋势。提出了考虑高密度负荷与分布式电源接入下城市配电网直流改造经济性评估模型,并采用换流器最小安装容量计算模型及其优化控制策略优化投资成本和运行成本。在模型中考虑了改造前后弃风弃光、切负荷成本以及运行成本变化产生的减损收益。在多场景下,将直流改造与其他改造方式进行了技术性对比,并分析了分布式电源渗透率、直流负荷占比对直流改造投资经济性的影响。仿真结果验证了所提经济性评估方法的有效性,并表明当配电网对供电能力和分布式电源消纳能力有较高需求时,直流改造方案具有一定的技术及经济可行性。