考虑多种主动管理策略的配电网扩展规划

提出了主动配电网扩展规划的混合整数二阶锥规划模型,该模型以总的投资与运行费用最小为目标函数。文中考虑了4种主动管理措施降低规划方案成本及未来的运行风险,包括有载调压变压器调节、切机、切负荷及无功补偿。规划措施包括主动管理、新建线路、新建变电站、扩建变电站、新建分布式电源。配电网规划是一个混合整数非线性规划问题,再加对各种主动管理措施及未来不确定性的考虑,配电网规划问题求解变得相当复杂。基于配电网潮流方程及约束松弛技术,建立了配电网规划的二阶锥规划模型,并利用改进的IEEE 33节点系统及Miranda 54节点系统进行了算例验证。     

考虑风-光-荷联合时序场景的分布式电源接入容量规划策略

随着分布式发电市场的进一步开放,含大量分布式电源接入的主动配电网将成为未来配电网的发展模式,为保障配电网的安全和优质,有必要对配电网各节点的最大允许接入容量进行规划决策。针对风、光等分布式电源以及负荷的随机性和时序相关性,提出了一种考虑风-光-荷联合时序场景的分布式电源接入容量规划模型,所提模型同时考虑了分布式电源(distributed generation,DG)出力控制、DG功率因数调节、无功补偿装置投切等3种主动配电网的典型主动管理措施,并采用联合概率分布法和场景削减技术对其进行求解。IEEE 33节点系统的仿真结果验证了所提模型的可行性。     

考虑DG不确定性的主动配电网两阶段无功机会 约束优化方法

随着高比例的分布式电源(Distributed generation,DG)并网,传统的确定性无功优化方法难以应对DG和负荷的双侧不确定性,提出了主动配电网的两阶段无功机会约束优化方法。首先将配电网潮流方程线性化和松弛,建立基于混合整数二阶锥的配电网两阶段无功优化模型,分别在第一阶段优化有载调压变压器、并联电容器等离散控制装置,在第二阶段考虑DG的不确定性优化DG的无功出力。然后,通过场景缩减法来减少机会约束优化方法的场景数。在95节点系统的仿真结果表明,与确定性性无功优化方法相比,所提出的两阶段无功机会约束优化方法能有效地消除安全约束越限问题,在略微增加网损的情况下获得了较高的鲁棒性。     

基于场景聚类的主动配电网分布鲁棒综合优化

为较好地考虑分布式电源（DG）和负荷的不确定性对配电网的影响,基于风电场景预测,通过调整网络拓扑结构和风电、光伏发电、微型燃气轮机、储能、无功补偿等的出力,提出了实现动态重构与无功优化相结合的主动配电网综合优化模型。在考虑DG间相关性的基础上,基于原始数据采用拉丁超立方采样得到初始场景,利用手肘法确定K-means算法的聚类数,从而得到典型场景,场景分布的概率置信区间由1-范数和∞-范数约束。另外,为了消除储能与机组组合的时间相关性约束,重点介绍了基于盒式分解算法的两阶段分解模型。第1阶段以机组启停成本和运行成本为目标函数对机组与储能的各时段运行域进行约束。将第2阶段转化为单时间尺度优化问题,通过求解得到经济性最优的结果。模型采用列与约束生成算法进行求解,通过对IEEE 33节点系统与Taipower 84节点系统的仿真验证了模型的鲁棒性与可行性。     

考虑区域能源供应商利益的主动配电网间歇性分布式电源优化配置

电力市场环境不断开放,分布式电源(distributed generation,DG)技术的成熟以及相关政策、法规的提出和完善,将刺激区域能源供应商投资主体建设DG的积极性。为此,建立了考虑区域能源供应商利益的间歇性DG双层优化配置模型,上层规划以区域能源供应商收益最大为目标函数,下层规划在此基础上对每个场景进行优化,同时模型中考虑了间歇性DG出力与负荷的不确定性以及调节无功补偿容量、削减DG有功出力、调节有载变压器抽头及需求侧管理4种主动管理措施。并提出采用和声搜索算法和粒子群算法相结合对模型进行求解。通过IEEE 33节点配电系统仿真计算表明所提模型和求解方法能有效提高DG的接入容量,增加区域能源供应商的综合收益。     

基于随机潮流的主动配电网运行风险评估

大量间歇性分布式电源(DG)的接入可能给配电网带来电压和功率越限的运行风险,建设具备主动管理能力的主动配电网是控制该风险的有效手段。本文提出了一种基于随机潮流的主动配电网运行风险评估方法。考虑风光荷的不确定性,以蒙特卡罗模拟来求解随机潮流;构建了配电网的运行风险指标;采用无功补偿设备优化调节、DG功率因数优化调节和DG有功出力优化削减相结合的主动管理手段对越限风险进行控制,并应用改进和声搜索算法来求解DG有功出力削减问题。结合算例,分析了3种场景下配电网的运行越限风险,验证了所提出模型和算法的正确性。     

计及光伏的配电网多级无功联动协调优化

考虑到主动配电网具有多级管控的特点,建立了主动配电网综合无功多级优化模型。考虑到分布式光伏波动性对电网无功的冲击和本身具备的无功调节能力,建立计及光伏的配电网四级无功调节策略。一方面充分利用传统电容器无功补偿方式的补偿能力,一方面充分考虑光伏电站的无功和有功调节能力,建立综合考虑电网运行质量和DG运行情况的四级调压无功优化模型。基于改进的IEEE33节点算例进行了仿真,仿真结果表明：所提出的模型和策略充分利用了主动配电网内分散的调压资源,有效减少了电容器补偿装置动作次数,并改善了配电网电压水平。     

主动配电网分层鲁棒规划模型及其求解方法

国内外大力提倡用户开发利用清洁能源,而分布式电源(distributed generation,DG)的不确定性对接入配电网规划运行带来了巨大的挑战。文章侧重于对现有配电网的升级改造,主要包含有载调压变压器、主动配电网储能系统、分组投切电容器、静止无功补偿装置等主动管理手段的网络拓扑规划设计,以适应分布式电源和负荷的不确定发展。首先,对DG和负荷建立了一定保守度的不确定性时序集合,并设计了场景筛选规则;其次,构建了主动配电网分层鲁棒规划模型,并以弃风、弃光和失负荷最少为优化目标;然后,对规划模型投资层和运行层进行有效关联,且通过二阶锥等手段将原模型转化为混合整数二阶锥规划问题进行快速求解。最后,通过修改的IEEE 33节点系统验证了模型的有效性。     

主动配电网的全寿命周期分布式电源规划问题研究

主动配电网(Active Distribution Network,ADN)的源荷强不确定性加剧了其电源规划的难度。文章基于ADN的灵活管控特性提出了考虑主动管理模式的分布式电源多目标双层规划模型。上层模型以最小化系统电源侧的全寿命周期成本为目标,从而确定DG的安装配置方案;而下层则以最小化DG有功出力切除量为目标,通过采用主动管理中的DG出力控制、有载变压器分接头调节以及无功补偿装置调节等方式实现DG运行优化。利用带自适应变异的改进粒子群(IPSO)算法对上下层模型进行求解,提高了算法的求解速度并有效得到全局最优解。同时,通过对IEEE 33节点系统进行仿真分析,验证了所构建模型的合理性。     

基于多种主动管理策略的配电网综合无功优化

建立了主动配电网综合无功优化模型,该模型基于主动配电网中各种主动管理措施和优化策略,包括电容器无功补偿、变压器有载调压、分布式电源无功调节、配电网络重构。通过分析无功优化策略对配电网的负面效应,在模型中加入了无功优化策略之间的优先次序,同时还加入了变压器损耗,使优化模型更具实际意义。通过改进的IEEE 33节点系统仿真对模型进行了验证,结果表明:应用考虑各种主动管理策略及其对配电网负面效应的综合无功优化模型可以得到更加合理的无功优化方案,并且网损和电压质量都较传统无功优化方案有大幅改善。     

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。     

有源配电网分布式电源与智能软开关三层协调规划模型

当前配电系统调节能力的欠缺严重限制了高比例可再生分布式电源(DG)的广泛并网。在以智能软开关(SOP)为代表的电力电子装置接入系统的趋势下,考虑系统规划与运行优化相结合,协调DG运营商与配电公司的利益需求,提出一种有源配电网DG与SOP三层协调规划模型。上层以DG运营商单位容量收益最大化为目标进行DG规划,中层以配电公司年综合成本最小化为目标进行SOP规划,下层以场景内运行成本最小化为目标优化系统运行状态,决策DG消纳量返回上层与中层模型。采用场景分析法解决DG与负荷的随机性问题,基于并行遗传算法和锥规划的混合算法求解模型。最后以IEEE 33节点系统为例,与仅规划DG,DG和SOP先后规划的情况对比,结果表明兼顾系统运行优化的DG与SOP协调规划有利于满足不同主体的利益需求,提高规划方案可行性。     

基于分布式电源有功无功调节能力的配电网无功规划

传统的无功规划方法在应对小概率极端电压场景时往往要求配电网投资大量的无功补偿装置。为此,基于分布式电源及负荷场景,提出一种配电网无功规划模型,该模型充分利用了分布式电源的有功、无功调节能力,在小概率极端电压场景下将分布式电源有功调节作为一种附加电压调节手段,并以无功补偿装置投资费用和分布式电源有功调节费用之和最小为目标以减少系统总支付费用。提出一种嵌入原始对偶内点法的粒子群优化算法对模型进行求解。通过对自定义IEEE 30节点系统进行仿真分析,验证了所提模型的经济性和所提算法的有效性。     

主动配电网的源-网-荷多层博弈经济调度策略

考虑到主动配电网具有多级管控的特点,提出了一种基于博弈论的源-网-荷多层博弈经济调度方法。为协调微网、配网和负荷的关系,将调度策略划分为三层,分别为微网与配网之间的合作博弈、配网与负荷之间的合作博弈以及负荷之间的非合作博弈。微网与配网的相互备用构成其合作关系,同时最优化可平移负荷使负荷之间的博弈达到纳什均衡,并引入顺序变量描述调度优先级。建立了以发电运行成本最小、网损最小和电压偏移合格率最高为目标的多目标优化调度模型,运用综合定权法将其化为单目标,并采用改进微分进化算法对其求解。算例证明,所提方法能够提高主动配电网对可再生能源的消纳能力,提升系统经济性。     

考虑网架结构和分布式电源的主动配电系统双层规划

针对主动配电系统中风光资源的波动性和负荷的随机性问题,建立了光伏发电、风力发电与负荷的多状态模型,将其不确定性转化为预想场景集。提出了以包括线路的投资、运行维护费用,分布式发电的投资、运行维护费用,网损费用及综合碳成本的系统年经济费用最小为上层规划目标函数,以分布式发电的年发电量期望值最大为下层规划目标函数的考虑网架结构和分布式电源的主动配电系统双层规划模型,引入网络连通性、辐射状、功率平衡以及无功补偿投切等约束条件,利用改进的遗传算法和原对偶内点法对上下规划模型进行求解。通过54节点的算例验证了所提模型与算法的正确性和有效性。     

三相四线制D-STATCOM/HESS系统在配电网中的应用及其仿真研究

针对配电网中存在谐波、无功以及负荷频繁波动等问题,提出了含混合储能(HESS)的三相四线制配电网静止同步补偿器(D-STATCOM),实现配电网无功补偿和谐波抑制,平抑负荷有功功率波动。首先,针对三相四线制配电网,通过对传统ip- iq谐波电流检测法改进,实现了对负荷所需的有功、无功和谐波补偿电流的准确检测。在此基础上,将超级电容器和铅酸蓄电池组成的混合储能系统引入到补偿装置中,实现了对配电网有功、无功和谐波电流的全补偿。结合不同储能装置的充放电特性,采用协调控制方法,确保系统对配电网能量的迅速准确补偿。最后结合某建筑配电网实际负荷,验证了三相四线制D-STATCOM/HESS系统及其控制算法在谐波抑制、无功补偿和平滑负荷有功波动方面的有效性。     

Active Distribution Network Expansion Planning Integrating Practical Operation Constraints

This paper proposes a mathematics model of active distribution network expansion planning (DNEP) integrating the practical operation constraints, which are the OLTC (On-Load Tap Changer) tap adjusting frequency and substation voltage variation. Distributed Generation (DG) curtailment, load curtailment, OLTC tap adjustment, and reactive power compensation are considered as the active management schemes. The expansion model allows alternatives to be considered for new wiring, DG installation, new substation, and substation expansion. The DNEP problem is a mixed integer non-linear programming problem, active management, and uncertainties, especially with the DG integration make the DNEP problem much complex. In order to find the suitable algorithm, this paper converts the DNEP problem to a Second-Order Cone Programming (SOCP) model through distflow equations and constraints relaxation. A modified 33-bus application example is used to verify the proposed model with different active management scenarios.     

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。     

基于改进NSGA-II算法的含分布式电源配电网无功优化

针对含分布式电源(DG)的配电网无功优化的问题,为更准确地描述DG出力的不确定性,基于加权高斯混合分布(WGMD)和Beta分布分别构建风电DG和光伏DG的出力模型。采用结合切片采样算法的马尔科夫链蒙特卡洛模拟法进行潮流计算。建立以系统有功网损最小、节点电压总偏差最小为目标函数的多目标无功优化模型,并采用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对该优化模型进行求解。通过改进的IEEE 33节点系统的仿真验证了所提方法的可行性和有效性。