一种考虑极限场景的配电网鲁棒扩展规划方法

近年来,以风电、光伏为代表的分布式能源发展迅速,然而其出力的不确定性可能会导致出力严重偏离预测值,出现极端恶劣的场景,从而给配电网规划工作与可靠、稳定运行带来挑战。在上述背景下,文章以适应分布式能源以及负荷的不确定性为目标,以分布式电源的接入位置、安装数量以及新建线路为投资决策内容,提出了一种考虑极限场景的配电网鲁棒扩展规划方法。首先建立了配电网双层规划模型,通过大M 法和二阶锥松弛将非线性模型转化为混合整数线性模型;其次,采用极限场景法处理随机变量,建立了基于极限场景法的配电网两阶段鲁棒规划模型;然后,采用了基于极限场景法的列和约束生成（column and constraint generation,C&CG）算法进行求解;最后,仿真算例表明,文章采用的鲁棒规划方法可以增强配电网在极端情况下的普遍适应能力,提高了配电网的可靠性和经济性。     

新型城镇下含热电联产机组的配电网两阶段鲁棒优化调度

随着新型城镇化的改革,多种分布式电源与多元化负荷逐步接入配电网,多种不确定性因素给配电网的运行调度带来极大挑战。文中建立含热电联产(CHP)机组和风电机组的新型城镇配电网两阶段随机鲁棒优化模型。首先,采用场景集描述负荷波动的不确定性,采用保守性模型构建风电出力模糊集合。两阶段鲁棒优化调度中,第1阶段决策日前机组启停方案,第2阶段考虑风电出力的不确定性决策各机组实时出力。采用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件将第2阶段双层模型变为单层线性优化问题,整体两阶段模型采用列与约束生成方法迭代求解,在负荷的场景集内得到考虑风电不确定性的新型城镇化配电网鲁棒优化调度方案。最后,通过改进33节点算例和改进123节点算例验证了模型的鲁棒性和经济性以及调度方案应对负荷波动的适应性。     

计及相关性的主动配电网动态鲁棒规划方法研究

为进一步科学地制定配电网不确定规划策略,考虑到分布式电源及多元负荷的不确定性及相关性,提出了一种计及相关性的主动配电网动态鲁棒规划方法。利用Cholesky分解将具有相关性的随机变量转换为相互独立的变量。同时利用多面体不确定性集合表征的方法,将随机变量的不确定性通过无分布的有界区间来表示。提出了主动配电网二阶段鲁棒规划方法,以修改后的IEEE33节点系统作为算例,与传统鲁棒规划方法和不考虑相关性情况下进行了对比分析。仿真结果表明,所提方法提高了配电网不确定性规划策略的合理性和经济性。     

配电网中分布式风电可调鲁棒优化规划

随着分布式风力发电接入配电网的比例不断提高,考虑风电出力随机性的分布式风电规划成为了配电网规划中的重要研究内容。提出了一个计及风速不确定性的鲁棒优化规划方法,为了简化配电网中鲁棒优化的计算,首先对配电网的潮流计算进行了线性化处理,然后又利用线性优化强对偶理论将鲁棒优化模型转变成了一个混合整型线性规划(mixed integer linear program,MILP)问题。接着又引入了可调鲁棒优化规划模型,通过不确定度弥补鲁棒优化偏于保守的不足。最后通过商业软件CPLEX对上述问题进行求解计算,算例分析表明,使用所提的鲁棒优化模型可以快速有效的计算出规划结果,可调鲁棒优化模型可以提高系统的性能鲁棒性。     

考虑电动汽车虚拟储能的高渗透配电网鲁棒优化调度

针对可再生分布式电源和电动汽车大量接入后给配电网带来的挑战,提出了一种综合考虑电动汽车接入随机性和分布式电源出力不确定性的鲁棒优化调度模型.首先,分析了分布式电源与电动汽车负荷的协同特性,结合电动汽车充放电管理方法与各类电动汽车的停驶特点,建立了可供调度的电动汽车虚拟储能容量估算模型;然后,利用鲁棒随机优化理论描述风光不确定性,以净负荷波动最小和电动汽车用能成本最低为目标函数,构造了优化调度模型及求解算法.最后,以某配电网为算例对所提模型与算法进行验证,结果表明:对电动汽车的充放电价格、功率及时间进行集中优化调控,能够达到协同可再生能源出力、平抑负荷波动的目的,削峰填谷效果显著.     

考虑多能流广义储能作用的配电网协调规划

能源互联网背景下配电网内逐渐形成能源耦合、能量交互的区域综合能源系统,对提高可再生能源渗透率、解决环境问题具有重要意义.通过网侧资源协同利用与多能流优化调度达到存储能量的目的,并构建多能流广义储能系统;在此基础上,考虑多能负荷和分布式电源的多重不确定性,采用随机优化和鲁棒优化相结合的方法建立基于分季节多场景的三阶段鲁棒规划模型;将各阶段模型转化为混合整数线性规划模型并采用CPLEX进行交叉迭代求解.以改进的IEEE 14-NGS14系统为例,仿真结果验证了所提模型得到的规划方案能有效降低建设成本和运行成本,提高能源利用效率和可再生能源消纳水平,相较于传统鲁棒优化和随机优化,所提模型在经济性和保守性之间达到了良好的均衡.     

计及高渗透率分布式电源的韧性配电网数据驱动鲁棒规划方法北大核心CSCD

考虑高渗透率分布式电源(distributed generation,DG)接入给配电网带来的影响,提出了一种计及配电网韧性的数据驱动鲁棒规划方法。首先提出了含高渗透率分布式电源的韧性综合评价体系;接着将三阶段规划模型转换成二阶段数据驱动鲁棒规划模型,完成对线路加固方案以及分布式电源位置和容量的最优配置;采用基于极限场景法的改进列约束生成算法(column-and-constraint generation,C&CG)对鲁棒模型进行求解。最后,通过算例分析所提韧性提升措施的效果。结果表明,所提方法能够有效量化配电网韧性,进而为含高渗透率分布式电源的韧性配电网规划提供参考。     

基于风-光联合概率分布的DG配置优化方法

风、光等分布式电源接入配电网大大增加了配电网运行的不确定性,给分布式电源的规划带来了新的挑战。在分布式电源的优化配置过程中考虑到风速和光照强度的相关性,提出一种基于大数定律的联合概率分布方法,用以描述风、光资源分布的时序相关性。在此基础上,考虑光伏电站和风电场出力函数,建立了基于风-光联合概率分布的分布式电源选址定容多目标规划模型。分别以分布式电源投资最少和各个场景下配电网网络损耗最小为目标,在算例分析中利用具有高收敛特性的遗传算法对规划模型进行求解,验证了该模型的可行性。     

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。     

主动配电网分布式鲁棒优化调度方法

分布式电源渗透率的增长使配电网运行的不确定性增大,加上分布式电源与配电网往往归属于不同利益主体,集中式的确定性优化调度方法已不能满足主动配电网的实际运行需求。考虑可再生能源出力的不确定性,建立了主动配电网分布式鲁棒优化调度模型。首先将配电网潮流方程进行简化以获得节点电压和注入功率之间的近似线性关系,进而推导出节点电压安全和线路电流安全约束的近似线性表达式;接着通过对偶优化理论将鲁棒优化调度模型转化为不含不确定变量的二次规划模型;然后将二次规划模型分拆成配电网侧和可控资源侧的优化子问题,采用交替方向乘子法对各子问题进行分布式优化求解。最后以修改的IEEE 33节点系统为例,验证了该方法的正确性和有效性。     

计及不确定性和环境因素的多类型分布式电源选址定容

分布式风电源和光伏电源因风速和太阳辐照度的随机性存在出力不确定性的特点,且配电网负荷水平也存在不恒定的特性。在进行配电网规划时,该不确定性对配电网具有不可忽视的影响。将这种不确定性计及到分布式电源的优化配置问题当中,运用场景划分的方法将一年中配电网的运行状态划分成8760个小时场景,并采用改进K-means聚类方法对场景进行聚类。以计及环境因素在内的年综合费用最小为目标函数,采用改进粒子群算法对多类型分布式电源进行选址定容规划。最后采用配电网系统算例进行仿真分析,验证了该优化配置模型和方法的有效性。     

计及可再生电源不确定性的配电网鲁棒最优潮流

主动配电网中可再生分布式电源出力的不确定性影响系统安全运行。基于鲁棒优化方法,首先建立考虑可再生分布式电源出力不确定性的主动配电网鲁棒最优潮流模型,该模型考虑了能改善其解保守性的价格型需求侧响应。对模型中的不确定集进行凸转换,采用凸优化方法对模型进行求解。IEEE 13节点和IEEE 123节点系统的仿真测试结果表明,相比于传统确定性模型,采用所提鲁棒优化模型获得的优化结果能同时兼顾安全性和经济性。     

考虑可控负荷影响的主动配电系统分布式电源优化配置

在常规的配电网分布式电源优化配置基础上,结合主动配电系统特点,考虑可控负荷的影响,建立了分布式电源双层优化配置模型。上层模型用于求解接入主动配电系统的分布式电源最优位置和容量;下层模型用于求解各时段最优的可控分布式电源出力和可控负荷大小,并利用鲁棒优化理论,采用盒式不确定集合表征风力发电、光伏发电等不可控分布式电源出力的不确定性。利用该模型,可以在求解分布式电源优化配置问题的同时考虑运行调度的因素,从某种程度上实现主动配电系统电源规划与运行的统筹。最后采用蝙蝠算法求解双层优化模型。通过对IEEE 33节点配电系统进行算例分析,并与遗传算法、粒子群优化算法进行对比,验证了所提模型的合理性以及蝙蝠算法的适用性和较强的全局寻优能力。     

计及分布式电源随机出力的三相配电网可调鲁棒无功优化

具有出力不确定性的可再生能源大量接入给配电网的规划与运行带来了巨大挑战。因此,考虑分布式电源出力随机性的无功优化成为配电网运行的重要研究内容。提出计及分布式电源随机出力的三相配电网可调鲁棒无功优化模型,利用二阶锥技术和对偶范数理论将原模型转换成混合整数凸规划优化模型并求解。针对鲁棒优化解过于保守的问题,通过调整不确定度协调解的经济性与安全性。IEEE-13节点和IEEE-123节点三相配电网系统仿真结果表明,相比传统确定性模型和随机优化模型,所提可调鲁棒无功优化模型鲁棒性较好,计算效率高。     

考虑循环寿命折损的主动配电网仿射可调鲁棒优化方法

针对主动配电网在源荷储协同下的不确定性优化问题,提出了基于仿射可调鲁棒优化的主动配电网运行策略。首先,考虑分布式光伏的可控模型、循环寿命折损的电池储能模型和ZIP负荷模型,构建了主动配电网优化运行模型。然后,采用椭球集合来描述分布式光伏出力的不确定性,并结合仿射策略形成优化模型中决策变量与分布式光伏出力不确定性变量之间的线性决策机制。最后,通过对偶变换将主动配电网鲁棒优化模型转化为一个确定性的混合整数二阶锥规划模型进行求解。在改进的IEEE33节点算例系统中对比验证了所提出的仿射可调鲁棒优化方法的有效性和优点。     

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。     

考虑源荷不确定性的分布式电源选址定容

大规模的分布式电源入网给配电网的规划带来诸多不确定性因素。为使配网规划结果更加合理,考虑待规划地区的风速、光照强度和负荷的不确定性,构建了以年综合费用最少为目标函数的分布式电源选址定容规划模型。首先,对风、光和负荷进行了概率建模;其次,采用拉丁超立方采样方法生成初始场景,并采用改进的同步回代缩减法对场景进行削减;最后,鉴于粒子群算法具有收敛速度慢和容易早熟的缺点,将自适应惯性权重和混沌优化算法融入粒子群算法中,进而提出了一种改进型粒子群算法,并且在IEEE 33节点的标准算例系统上进行了仿真,结果表明所建模型和所提算法的合理性与有效性。     

考虑多元随机因素概率相关性的主动配电网规划研究

针对分布式电源在配电网中的选址定容问题,提出了一种考虑多元随机因素概率相关性的配电网规划方法。首先,采用Spearman秩相关系数对各随机因素之间的概率相关性进行表征。然后,利用多面体不确定性集合表征的方法将风电出力、光伏出力以及负荷的不确定性分别通过无分布的有界区间来表示。最后结合二阶段动态鲁棒的思想构建了计及需求侧响应的主动配电网规划模型,并采用Benders分解法对规划模型进行求解。本文所提方法的合理性和有效性在基于标准算例的仿真结果中得到了验证。     

基于网损二阶灵敏度的分布式电源出力鲁棒优化方法

随着分布式电源大量分散接入配电网,一方面造成了配电网网损增加,另一方面,其出力的波动性造成了分布式电源消纳困难。为此,本文提出了基于二阶灵敏度网损的分布式电源出力鲁棒优化方法。首先,通过泰勒展开推导了基于二阶灵敏度的有功网损和无功网损计算公式,并将其嵌入到分布式电源出力优化模型中,建立了以综合网损最小和分布式电源出力最大化的优化模型;然后,采用多面体不确定性集合来描述分布式电源出力,构造了分布式电源出力的鲁棒优化模型,通过对偶变换将将鲁棒优化模型转化为确定性的二次规划模型。最后,通过70节点配电系统仿真结果表明,本文所提出的二阶灵敏度的网损计算方法误差较小,最大仅为5%,鲁棒优化方法可以通过多面体维数控制保守性,优化效率高。     

基于概率多场景的柔性配电网鲁棒运行优化

分布式电源和波动负荷的接入使得传统配电网的调节设备和手段凸显出局限性,柔性开关设备(SOP)的应用可以解决间歇性源荷带来的问题。针对多端柔性互联设备在柔性配电网中的应用,建立计及运行损耗的三端SOP的拓扑结构和数学模型;考虑到源荷出力的不确定性会导致配电网节点电压越限和功率潮流不合理,将鲁棒优化和场景分析方法相结合,建立基于概率多场景的鲁棒运行优化模型,并采用锥优化方法进行求解;为了实现场景数量和精度平衡下多场景的快速生成,提出基于拉丁超立方抽样的概率多场景生成方法。以3组IEEE 33节点系统组成的配电网为算例,验证了所提鲁棒运行优化模型和场景生成方法的有效性,所提模型与方法实现了配电网运行经济性与安全性的协调,显著提高了模型计算效率,有效避免了“维数灾”现象。