主动配电网关键技术在光伏高渗透工业新区电网的应用

以浙江海宁尖山工业高新区区域电网为研究对象,考虑高新产业敏感电力负荷对电能质量和供电可靠性的高要求,分析分布式光伏高渗透、网架弱联络的工业高新区配电网面临的问题,开展基于柔性互联、分布式储能、交直流混合微电网、源网荷储协调控制等关键技术的主动配电网应用实践,以电能质量、供电可靠性、光伏消纳能力等评价指标,研究主动配电网关键技术在工业高新区光伏高渗透区域电网的应用模式,分析主动配电网灵活的网络拓扑、主动的控制策略等优势在区域配电网发挥的作用与意义,展望主动配电网技术在工业高新区配电网的发展前景与方向。     

基于序惯蒙特卡洛模拟的交直流互联配电网可靠性评估

随着环境保护和高质量发展背景下社会生产方式的转变,现有配电网消纳间歇式可再生能源弱、可控水平低、供电品质单一等问题日益突出。配电网电力电子化是解决以上矛盾主要途径之一,已成为当前研究热点。未来配电网必将采用以交直流互联系统为主体、接入各类型分布式电源、网源荷储协同的技术形态。本文以柔性互联配电网为研究对象,建立了模块化换流器、直流变压器等互联关键设备可靠性模型,然后设计了基于序惯蒙特卡洛模拟法的柔性互联配电网可靠性评估流程;最后,在IEEE 33节点基础上构建了五端柔性互联配电网,将所提评估流程用于该配电网进行评估,结果表明引入柔性电力电子开关后形成的交直流互联配电网,可以有效改善系统停电频率指标(SAIFI)及户平均停电持续时间(CAIDI)。     

可再生能源高渗透率区域“网-源-储-荷”协调规划案例分析

为应对可再生能源快速发展,适应能源互联网的发展需求,以规划大规模接入可再生能源的金寨县为例,进行了"网-源-储-荷"协调规划研究。通过配置储能、水电调节以及主动负荷控制等,充分利用原有电网资源,实现可再生能源的就近接入与就地消纳;通过地区风光互补,并与大型火电及抽水蓄能电站进行协调运行优化,显著降低了各层级电力外送规模。     

可再生能源高渗透率区域“网-源-储-荷”协调规划案例分析

为应对可再生能源快速发展,适应能源互联网的发展需求,以规划大规模接入可再生能源的金寨县为例,进行了“网-源-储-荷”协调规划研究。通过配置储能、水电调节以及主动负荷控制等,充分利用原有电网资源,实现可再生能源的就近接入与就地消纳;通过地区风光互补,并与大型火电及抽水蓄能电站进行协调运行优化,显著降低了各层级电力外送规模。     

新型配电系统分布式源网荷储资源广域电压自趋优管控方法

不同于单纯电能分配的传统配电网,新型配电系统逐步展现出源-网-荷-储等众多资源的强耦合强关联复杂大系统形态,其各类资源呈现出“点多、面广、量少”的广域分布特征。挖掘可再生能源发电、分布式储能及柔性负荷等分布式资源的广域电压调控潜力对构建源网荷储高度融合的新型配电系统具有重要意义。文中提出了一种基于数据驱动的新型配电系统分布式源网荷储资源广域电压自趋优管控方法,通过可再生能源发电、储能及柔性负荷等分布式资源的综合协同控制,在保证储能后备容量和降低网损的同时能够提高配电网广域电压质量。最后,以某城市配电网为例验证了所提方法的有效性和先进性,比传统调压方法更加契合新型配电系统的电压调控需求。     

含电动汽车的区域电网储能优化配置及能量优化策略研究

伴随以整县光伏为代表的分布式新能源快速增长,以电动汽车为代表的新型电力负荷的不断接入进一步影响了源荷平衡特性,储能和柔性互联等灵活性调节资源是解决源荷平衡的重要手段。面向含风电、光伏、储能、电动汽车和柔性互联所组成的源-荷-储系统的典型拓扑和应用场景,结合电动汽车负荷的随机性和无序性,综合考虑能量平衡、运行平衡、供电可靠和功率波动等约束条件,通过充分利用电动汽车和柔性互联存量化灵活性调节资源,获得储能系统的优化配置方法,基于源-荷-储系统的优化控制策略,可以进一步降低储能配置,在满足区域电网内新能源最大消纳场景下实现储能系统的最优配置。     

面向高比例可再生能源的输电网规划方法研究进展与展望

为应对高比例可再生能源接入带来的消纳问题,提出了以多场景技术、鲁棒优化技术和协同规划技术为核心的输电网规划理论,涵盖不同适用条件或需求场景下的4种不同规划方法,即基于多场景的输电网随机规划方法、基于概率驱动的输电网鲁棒规划方法、考虑多源互补的网-源协同规划方法以及与配电网相协同的输电网规划方法,能够从输电网规划的角度在安全稳定前提下提高可再生能源消纳能力.在此基础上,对未来输电网规划方法进行了展望,提出了满足更高安全稳定需求、协同更广泛的源-网-荷-储柔性互动、推动大数据应用和挖掘电力市场机制激励空间的可能研究方向,并探讨了研究难点和解决方式.     

“电能质量监测、数据分析与治理装备”专栏征稿

正为实现“碳达峰、碳中和”战略目标,风电、光伏、储能与电动汽车等电力电子装备在电网中的渗透率逐年提高,现代电网“源-网-荷-储”各个环节呈现高度电力电子化特征,导致配电网的电能质量问题日益突出,严重危及电网的安全稳定运行。电能质量监测、数据分析与治理技术应用是提升分布式能源供电可靠性、改善配电网电能质量、促进可再生能源消纳,实现“双碳”战略目标的有力保障和有效途径。利用现代信息、控制和电力电子技术,可以实现电网在线感知、     

基于多维动态规划的柔性光储参与主动配电网优化运行

当前城市电缆配电网高电压问题影响着电网安全运行和高品质供电,清洁能源刚性并网进一步加剧了这一现象。柔性并网是主动配电网的重要特征,可从有功/无功2方面共同作用调节优化电网运行。为此提出光伏和储能一体的光储系统参与主动配电网优化运行的方法,给出了光储系统的拓扑结构,并建立了光储柔性并网模型;构建了以"源-网"损耗最小为目标的主动配电网优化运行模型;针对模型中储能电量的时序连续性和光储有功/无功双决策问题,采用多维动态规划算法求解所建模型。仿真结果表明,柔性光储系统具有较强的潮流调节能力,优化方法实现了清洁能源满额消纳、配网经济运行和电压越限治理等目标。     

特约主编寄语

我国光伏资源丰富、分布广泛。高渗透率分布式光伏接入模式具有较高的灵活性，能够实现就近式负荷供电，在配电网中的应用潜力巨大。大规模分布式光伏的接入有利于整合资源实现集约开发、削减电力尖峰负荷、节约优化配电网投资、引导居民绿色能源消费，但也给配电网造成了巨大冲击。为了保障分布式光伏安全接入与高效消纳，配电网稳定、低碳运行，用户可靠、经济用电，亟须开展新型配电网网架规划设计及安全性评估、光伏并网稳定控制与系统优化、源网荷储协同自治运行、含高渗透率分布式光伏的配电网数字化转型升级及电力市场机制创新等研究，推进高渗透率分布式光伏试点应用落地，加快实现能源结构清洁绿色转型。     

基于一致性算法的“源-网-荷-储”协同优化方法

可再生能源和储能的大规模应用,使得电力系统逐步转变为"源-网-荷-储"多元复杂结构。为了充分利用弹性负荷的响应特性和储能的灵活性,基于多代理的电力系统"源-网-荷-储"协同优化变得日益重要。该文建立了"源-网-荷-储"的协同优化模型,并考虑了网络中的传输损耗。通过一致性算法的运用,协同优化模型得以高效求解。算例结果表明,协同优化模型可以促进可再生能源的消纳吸收,指导负荷积极响应电网调度;所采用的一致性算法在保证与粒子群算法具有相同求解精度的前提下,收敛速度更快。     

主动配电网源-网-荷-储协调调度研究综述

主动配电网（active distribution network ,ADN）是通过对源、网、荷实施主动管理而提高分布式能源消纳能力和提升电网运行效率的配电系统。在主动配电网日益发展的大背景下,“源-网-荷-储”协调调度技术在主动配电网的发展中发挥了重要的作用,是促进新能源大规模消纳的核心技术之一。国内外学者针对主动配电网“源-网-荷-储”协调调度技术开展了深入广泛的研究,取得了丰硕的研究成果。首先该文对主动配电网的特征进行了梳理;然后,从主动配电网需求响应技术、柔性负荷建模、协调调度机理、协调调度架构4个技术层面对主动配电网“源-网-荷-储”协调调度技术进行分析归纳;最后,对主动配电网协调调度技术发展中存在的问题和前景进行了分析展望。     

基于模糊与一致性复合智能算法的"源-网-荷-储"协同控制策略研究

针对可再生能源与储能系统大规模并网使得电力系统成为"源-网-荷-储"多因素的复杂结构,提出采用基于模糊与一致性复合智能算法的"源-网-荷-储"协同控制策略来提升各因素间协同作用.分析"源-网-荷-储"各因素的互动特性与现有电能供应特点,构建协同最优化模型,利用模糊策略改进粒子群算法结合一致性算法的复合智能算法对最优化模型求解.仿真结果表明,利用复合智能算法对系统协同控制,能够显著增大可再生能源的消纳率,还能指导负荷积极响应电网调度.此外,复合智能算法相比单一智能算法在计算精度和运算效率上有大大提升.     

源网荷储互动的直流配电网优化调度

针对直流配电网内源荷的强随机性、波动性使得优化调度问题愈发复杂化,结合直流配电网低压网架灵活互联、可控的结构特点,深入分析可互动源荷特性基础上,提出源网荷储互动的直流配电网多目标优化调度方法。该方法通过提出源网荷储互动优化概念,综合考虑可互动负荷、储能及换流器的协同优化对系统运行成本和潮流分布的影响,建立了含光伏的多电压等级直流配电网多目标优化调度模型,使发电侧、用电侧和网侧均能参与直流配电网优化调度。仿真算例表明:源网荷储互动模型能大幅降低系统运行成本、网损率及电压偏差,有效提高光伏消纳水平,实现直流配电网安全可靠运行。     

基于源-荷-储互动的储能对风电消纳能力影响分析

源-荷-储互动是高比例可再生能源电力系统应对灵活性不足的重要技术手段,定量分析储能对源-荷-储互动提升系统调节能力的影响有利于实现储能资源精益化配置。基于含储能和柔性负荷系统的经济调度优化模型,计及风电出力随机变化特性,采用对偶理论生成排除不可行点的割平面约束,计算储、荷调节区间与消纳风电波动范围三维域区间,量化分析配置储能资源对提升系统风电消纳能力的影响。针对IEEE 30节点算例系统,通过三维域区间直观刻画协同多类型灵活性资源调节能力的系统消纳的风电波动区间。算例表明,采用所提模型仿真储能与风电、柔性负荷间的空间分布以及容量配比关系对系统源-荷-储互动应对风电出力随机变化能力的影响,有利于提升储能配置规划经济性。     

柔性互联智能配电网关键技术研究进展与展望

通过以智能软开关、能量路由器和智能功率/信息交换基站为代表的电力电子设备实现配电网的柔性互联,更好地适应多元源-储-荷设备的接入,将是未来智能配电网的演进趋势。从柔性互联智能配电网的概念阐述入手,详细介绍其核心柔性互联设备的拓扑结构及工作原理,分析柔性互联智能配电网规划设计、运行控制和故障自愈等关键技术的研究现状与难点,并对未来需要重点研究的技术领域和工程应用前景进行了讨论与展望。     

含光储联合体的交直流配电网双层两阶段鲁棒优化运行策略

为提高可再生能源利用率和供电经济性,推进可再生能源与储能结合,实现可再生能源就地消纳,考虑配电网中源-荷不确定性,提出了一种含光储联合体(photovoltaic and energy storage,PAES)的交直流配电网双层两阶段鲁棒优化运行策略。第一层优化以接入PAES节点的购电费用最小为优化目标,并达到最大化消纳可再生能源的目的;第二层优化以交直流配电网运行费用最小为优化目标,总运行费用包括购电费用、网络损耗费用、储能电站的运行维护费用以及寿命损耗费用,并采用二阶锥松弛的方法处理非线性约束。文章所提策略实现了可再生能源的最大化消纳,改善了负荷曲线峰谷差距大的问题;在保证优化策略鲁棒性的基础上,实现了交直流配电网的经济运行。最后,以改造后的IEEE 33节点的交直流配电网为算例进行分析,验证了所提策略的正确性和有效性。     

柔性互联智能配电网关键技术研究进展与展望

通过以智能软开关、能量路由器和智能功率/信息交换基站为代表的电力电子设备实现配电网的柔性互联,更好地适应多元源-储-荷设备的接入,将是未来智能配电网的演进趋势.从柔性互联智能配电网的概念阐述入手,详细介绍其核心柔性互联设备的拓扑结构及工作原理,分析柔性互联智能配电网规划设计、运行控制和故障自愈等关键技术的研究现状与难点,并对未来需要重点研究的技术领域和工程应用前景进行了讨论与展望.     

主动配电网主站方案研究

纳入分布式能源接入、储能系统、大功率直流负荷接入的主动配电网系统中,传统的配网主站功能已难以满足源网荷的优化协调控制需求。针对主动配电网的特点,利用多源大数据信息融合技术建立源网荷协调控制系统,实现了主动控制、主动服务的主站功能需求,为后续主动配电网主站实施提供了参照。     

含虚拟储能的配网源荷协同区域稳定控制研究

为解决主动配电网中系统功率和电压波动等问题,在储能系统中引入虚拟储能,提出一种配网源荷协同区域稳定控制策略.首先采用双层源荷协同控制策略,上层控制采用分布式发电与储能系统的协调,下层控制基于蓄电池和虚拟储能的动态特性进行协同优化控制.然后建立源荷储系统优化配置模型,并寻求最优协同控制方案.最后通过算例验证了所提源荷协同控制策略的正确性和有效性.