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。     

含高比例分布式光伏的配电网多目标概率规划方法

针对分布式光伏出力不确定性造成的配电网规划成本增加、运行稳定性降低问题,文章提出了一种含高比例分布式光伏的配电网多目标概率规划方法。通过K-means聚类对光伏出力数据进行场景削减,得到典型场景集及其概率模型,基于蒙特卡洛概率潮流生成不确定性场景,模拟分布式光伏实际运行情况。基于所得不确定性场景,建立双层概率规划模型：上层以投资建设成本最小和光伏渗透率最大为目标,对分布式光伏及储能进行选址定容,下层考虑分布式光伏出力的不确定性,以概率潮流下的运维成本、网损成本、购电成本和电压偏差指数最小为目标,对分布式光伏出力以及储能各时段充放电功率进行优化。采用改进的粒子群(particle swarm optimization, PSO)算法对概率规划模型进行求解。采用安徽某地光伏出力作为典型数据,以IEEE 33节点系统为算例开展多场景算例分析,结果表明：与传统规划方法对比,所提方法能够提升光伏渗透率和配电网运行稳定性,并降低综合成本。     

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。     

基于风光数据驱动不确定集合的配电网与多微网鲁棒经济调度

随着风电和光伏等可再生能源通过多微网(multiple microgrids,MMGs)的形式接入配电网(distribution network,DN),其不确定性会给配电网与多微网系统联合运行的可靠性、经济性带来挑战。对此,文章提出了一种考虑风光相关性的配电网与多微网数据驱动鲁棒调度方法。首先采用分布式调度方法建立配电网与多微网调度框架,分别建立配电网调度模型与微网二阶段鲁棒调度模型,以联络线功率作为两者的耦合参数;考虑风光出力的不确定性与时空相关性,采用数据驱动算法构建风-光出力不确定集合,从而建立微网数据驱动鲁棒调度模型;最后提出一种基于极限场景的改进列约束生成算法(column-and-constraint generation,C&CG)求解微网鲁棒调度问题,并采用目标级联分析法(analytical target cascading,ATC)对配电网与多微网整体调度问题进行求解。仿真结果表明,该配电网与多微网的数据驱动鲁棒调度策略可以捕捉风-光时空相关性,在保证系统调度鲁棒性时提高调度的经济性,并具有良好的收敛性。     

考虑光伏和电动汽车不确定性的配电网鲁棒经济调度

随着光伏等间歇性能源发电和电动汽车等随机负荷的大量接入,配电网运行调度中的不确定性因素增大,面临着更大挑战。本文首先建立了光伏电站出力和电动汽车充电站负荷的不确定波动特性模型,运用鲁棒优化的思想考虑配电网调度面临的不确定性因素,以网络损耗费用最大为极端场景,以极端场景下配电网总运行成本最小为目标函数,建立配电网鲁棒经济调度的Min-Max优化模型。通过采用Benders分解算法将Min-Max优化问题分解为主问题和子问题进行交替迭代求解,得到对于节点功率不确定波动具有鲁棒性的配电网经济调度方案。最后,以IEEE33节点系统为例进行仿真分析,并与确定性优化调度方法和场景法进行对比,仿真结果验证了所提出的鲁棒经济调度模型和求解算法的正确性和高效性。     

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。     

考虑多重不确定性因素的分布式电源鲁棒规划方法研究

随着不确定性的分布式电源大量接入配电网,配电网中日益增加的多重不确定性因素给其规划带来了新的挑战。面向配电网分布式电源的选址定容问题,考虑了负荷和风速的不确定性以及它们之间的相关性,提出了考虑多重不确定性因素的配电网鲁棒规划方法。首先基于全寿命周期成本和鲁棒优化的思想,构建考虑多重不确定性因素的双层鲁棒规划模型;然后对下层鲁棒优化模型进行对偶变换,通过最坏场景对上层规划方案进行安全约束校验;最后利用拉丁超立方采样和Cholesky分解对风速和负荷的不确定性相关性进行处理,从而寻求多重不确定性因素下的最坏场景。     

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。     

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。     

主动配电网的多阶段鲁棒综合电压控制

可再生能源出力的随机性和波动性给主动配电网电压调控带来了较大的影响,本文提出了一种基于鲁棒优化的主动配电网电压调控方法,引入需求响应技术,充分利用弹性负荷的调节能力,在保证电压调控可靠的基础上优化配网运行。方法分为三个阶段:第一阶段通过不确定集的形式描述可再生能源出力的不确定性,并通过极端场景法对集合进行合理削减,将不确定性参数转化为确定性参数;第二阶段运用需求响应技术控制弹性负荷的大小,以达到对负荷削峰填谷的作用;第三阶段运用两层规划理论将可再生能源的无功容量调节与传统调压手段相配合,以减少系统网损和传统调压设备的调节次数。最后基于美国PG&E 69节点系统分析所提模型的鲁棒性、经济性、可靠性以及方法的有效性。     

考虑风电极限场景的输电网鲁棒扩展规划

随着风电并网渗透率的快速增长,系统的随机性和波动性显著增强。针对大规模风电并网给输电网规划带来的影响,文中以线路投资成本与运行成本之和最小为优化目标,构建了考虑风电接入的输电网扩展规划模型,并引入辅助松弛变量将模型转化为线性混合整数规划问题。在此基础上,提出了风电极限场景的物理概念,并构建了基于风电极限场景的两阶段输电网鲁棒规划方法,第一阶段为在线路投资扩展约束下决策输电线路的投建状态,以保证第二阶段的运行调节变量可以适应风电的随机波动。针对鲁棒规划模型的特点,采用基于Benders分解的两阶段算法进行求解以获得最优鲁棒规划方案。最后,通过Garver 6系统与IEEE RTS 79系统进行算例分析,验证了所提模型的有效性与可行性。     

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。     

基于数据驱动鲁棒优化的用户侧综合能源舱低碳规划

在“双碳”目标下,实现多能互补利用的综合能源系统规划研究势在必行,而装卸、配置灵活的用户侧综合能源舱成为了新兴的重要研究对象。构建了引入多元混合储能、碳捕集装置的两阶段综合能源舱规划模型,达到了舱内多能灵活互补、碳排放回收利用的效果。为处理能源舱规划环节中的风电、光伏新能源出力和用户负荷不确定性问题,提出了基于极端场景椭球集的数据驱动鲁棒优化方法,对不确定变量间的相关性进行精确描述,改善了传统鲁棒优化结果过于保守的问题,并通过相较传统分布鲁棒概率计算方法而言更简便的椭球端点提取方法以得到极端场景。利用椭球极端场景优势,改进了列与约束生成法(column and constraint generation method,CCG)求解方法的步骤,避免了复杂子问题对偶处理。最后通过算例仿真,与传统区间不确定集鲁棒优化方法进行对比,证明所提规划方法在降低经济成本与节能低碳方面的优越性。     

考虑不确定性的综合能源博弈规划

随着电力系统与天然气系统的耦合性不断增强,以电网为核心的综合能源系统应运而生。然而在不确定条件下,当前规划方法仍无法保证各厂商的利益最优,因此本文提出了基于非合作博弈论的电-气系统的协同规划方法。首先,以各能量单元和电、气网公司作为独立的利益团体,以其年净收益最大为优化目标,建立电-气综合系统中风电机组,燃气机组、电转气机组、输电线路和天然气管道的综合非线性规划模型。针对风电、负荷的不确定性,以及经典两阶段鲁棒优化的保守性问题,提出了一种改进的两阶段鲁棒优化方法——期望场景最优,任意场景可行。最后,以修改的IEEE39节点电力系统与比利时20节点天然气系统构造电-气网络,验证了模型及算法的有效性。     

计及不确定性的综合能源系统容量规划方法

计及分布式可再生能源不确定性因素的综合能源系统(Integrated Energy System,IES)规划更加接近实际情况,也是实现多能协调和IES优化运行的基础。考虑光伏发电出力的间歇性和波动性,提出了一种计及不确定性的含冷、热、电、气多能流的综合能源系统容量规划模型及其求解方法。首先,为了精确地模拟光伏发电的不确定性,利用场景法描述其不确定性并运用基于Wasserstein概率距离的场景削减0-1规划模型对大量不确定性场景进行削减。在此基础上,建立以投资运行成本之和最小为目标函数的IES容量规划模型。其次,由于场景分析法难以直接得到最优规划方案,采用基于场景分析法的两阶段规划策略对此模型进行求解得到含整数变量的多能源容量规划方案。基于算例的仿真结果表明:所提出方法能够经济且可靠地满足整个规划周期内系统各节点、各类型负荷需求。     

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。     

考虑规模化分布式光伏接入的配电网台区鲁棒优化规划方法

间歇强的分布式光伏规模化接入配电网台区具有点多面广、分散无序的特点,导致其接入方案的选址定容难,为此,考虑配电网台区接纳分布式光伏的能力,提出了一种规模化分布式光伏接入配电网的鲁棒优化规划模型。首先,设计了分布式光伏接入配电网台区的拓扑分析方法,并构建以成本最小为目标的分布式光伏接入配电网的规划模型。其次,应用鲁棒优化方法处理分布式光伏出力的不确定性,并利用遗传算法对规划模型求解,实现了一次求解即可获知分布式光伏的最佳接入点以及最优安装容量。最后,通过IEEE 33节点配电网案例,验证了所提模型在改善电能质量,提高模型优化速度方面的有效性。     

三相不平衡有源配电网鲁棒动态重构

考虑配电网的三相不平衡运行和注入功率不确定性可以提高网络重构方案的优化效果和应用价值。首先,对考虑不确定性的分布式电源和负荷注入功率进行仿射数建模,划分重构时段,以有功网损最优为目标函数,基于三相Distflow潮流方程建立含不确定性预算的配电网两阶段鲁棒动态重构数学模型。为高效求解该模型,引入最佳等距分段线性逼近法对模型进行精度可控的线性松弛,并使用列约束生产算法迭代求解。采用标准化配电测试系统验证所提鲁棒动态重构模型的可行性和有效性,通过控制不确定性预算可进一步调节重构方案的保守性和鲁棒性。     

考虑直接负荷控制与风电不确定性的输电网扩展规划

需求响应项目的推广以及风电并网后电源侧出力的不确定性,给电力系统的输电网规划带来了新的机遇和挑战。为利用需求响应减少建线投资,建立了考虑直接负荷控制参与N?1预想故障潮流调整的输电网规划模型。采用基于历史数据凸包顶点的极限场景法处理风电不确定性,保证所建立的输电网规划模型为易于求解的混合整数规划问题。结合实际工程参数,基于改进的IEEE24节点系统进行仿真。仿真结果体现了直接负荷控制在缓解潮流越限、减少建线成本方面的作用,说明需求响应措施在保证系统运行安全性的前提下能够提高规划经济性,通过调整凸包范围能够有效调节所提模型的经济性与鲁棒性。     

基于自适应步长ADMM的柔性配电网光-储协同分布鲁棒优化配置

针对柔性配电网的显著分区特征以及光伏出力的不确定特性,提出了一种区域间分布式优化及区域内两阶段优化方法,建立了基于自适应步长交替方向乘子法的光-储协同分布鲁棒优化配置模型。基于耦合支路法将柔性互联装置解耦,通过一致性约束协调各区域间的边界条件,利用自适应步长交替方向乘子法进行全局迭代分布式优化。以最小化柔性配电网的投资运行总成本为优化目标,建立基于数据驱动的各子区域两阶段分布鲁棒优化模型,并提出一种交直流混合凸松弛方法处理非线性非凸模型以便快速求解。基于改进相对熵构建光伏典型出力场景的不确定概率分布模糊集,通过列与约束生成算法求解两阶段分布鲁棒优化模型。以改进的某实际293节点柔性配电网为算例验证所建模型的有效性。