配电网模糊优化规划(Ⅰ)——模型与方法

配电网规划的特点和难点是不确定性的处理，以往对配电网规划不确定性的研究大多是对某一步骤进行，文中应用模糊数学理论，形成了贯通的配电网模糊规划方法，可以考虑负荷，投资，电价等相关因素的不确定性，建立相应的模糊优化规划数学模型，结合配电网的特点，提出了配电网的模糊负荷预测方法，模糊潮流算法和模糊优化方法，采用L－R型模糊数进行负荷预测和潮流计算，提出了简便实用的边界法，即用负荷模糊预报值的左，右边界和中心值分别进行潮流计算，再综合计算结果，这在输电网的模糊潮流计算中是不可行的，但配电网的幅射状结构决定了这种模糊潮流算法的简单性，可以满足模糊规划的需要，算例表明，模糊规划方法可以得到鲁棒性强的规划方案。     

模糊不确定性负荷下的配电网网架规划方法

考虑配电网规划中的负荷不确定性因素,基于模糊数学理论建立基于可信性理论的配电网网架规划模型。模型引入可信度指标评价模糊负荷下的配电网规划方案的风险,以规划期内配电网固定投资和模糊期望网损费用最小为目标,引入模糊机会约束处理线路功率约束和节点电压约束。采用遗传算法求解所建模型,求解过程中结合可信度指标等价定理,将给定可信度的配电网网架规划模型转化为区间负荷下规划模型进行求解,使用模糊期望值法求解目标函数中的模糊网损费用,降低了模型求解难度,减少了模型求解时间。最后,25节点算例验证了所提方法的正确性和有效性。     

500 kV-220 kV电磁环网开环方案模糊综合评价

用层次分析法建立模糊综合评价模型的指标体系。对评价指标体系指标层的因素分别引入行为指标,包括线路或变压器过负荷指标、母线电压越限指标、最大发电机功角差指标、开关设备投资指标以及系统网损指标。隶属度函数描述了各行为指标对评价结果的不确定性。模糊综合评价的优先度综合考虑了各种因素的影响,对电磁环网开环方案作出了定量、全面、综合的评价。基于模糊综合评价模型,开发了电磁环网开环方案的模糊综合评价程序,并应用于电网各区域内(间)电磁环网开环方案的评估。考虑4种开环方案,进行N-1静态安全分析、暂态稳定性分析、短路计算以及系统网损计算,经模糊综合评价后依据优先度判别可行性。     

考虑延迟期权的增量配电网源网协调规划方法

考虑增量配电网中的负荷电价变化等不确定性因素,将延迟期权理论融入到增量配电网源网规划模型之中,提出一种考虑延迟期权的增量配电网源网协调规划方法。首先在期望负荷增长率的基础上构建增量配电网分布式电源的选址定容模型,并通过序优化算法得到分布式电源规划可行方案的帕累托前沿;然后在此基础上通过蒙特卡洛模拟,得出增量配电网负荷及电价的变化路径,在此基础上构建考虑延迟期权的分布式电源最优投资时间决策模型,最终得到增量配电网最优投资规划策略。基于IEEE30节点系统的仿真验证了本文方法的有效性和可行性。     

计及需求响应柔性调节的可再生能源优化配置

考虑分布式可再生能源的波动性和在能源互联网背景下供需双侧协调互动的特征，本文提出计及需求响应柔性调节的分布式可再生能源双层优化配置方法。首先，采用多场景分析法表征分布式可再生能源和负荷的不确定性。然后，建立分布式可再生能源的规划-运行耦合模型，提出基于多策略融合粒子群优化算法，即：上层规划模型以配电网综合费用最小为目标，确定分布式可再生能源的优化配置方案；下层运行模型基于上层的优化配置方案，以考虑无功的拟直流潮流模型对潮流方程中电压幅值和相角进行解耦，以有功网损最小为目标优化各时段电价。最后，基于IEEE 33节点系统的仿真结果和对比分析，验证了模型及求解方法的合理性和有效性。     

考虑风电和负荷不确定性的输电网多目标柔性规划

风电大规模集中并网使输电网中电源出力的不确定性显著增强,并且当前考虑风电和负荷不确定性的输电网规划模型大多采用直流潮流,规划结果的准确性有待提高.以交流潮流为基础,构建了考虑风电和负荷不确定性的输电网多目标柔性规划双层模型.上层模型是以建设投资等年值费用、年网损费用和运行效率为目标的输电网多目标规划模型,采用带精英策略...     

含电动汽车的配电网双重不确定性网架规划方法

考虑配电系统中电动汽车(electric vehicle,EV)充电负荷的随机不确定性和一般负荷的模糊不确定性,基于不确定规划理论,建立同时含有模糊变量和随机变量的混合机会约束配电网架规划模型。模型以规划期内配电网固定投资和模糊随机网损费用之和最小为目标,引入混合机会约束,处理线路功率约束和节点电压约束,通过设置2种不同置信水平参数值,平衡投资费用和运行风险之间的关系。提出基于混合模拟的遗传算法,求解所建模型,采用25节点算例验证所提方法的正确性和有效性。     

计及负荷模糊不确定性的网架重构后期负荷恢复优化

电力系统恢复过程中存在着大量的不确定因素,待恢复节点的实际负荷量与预期值往往存在偏差,现有的负荷恢复模型在解决负荷不确定问题时存在一定局限。为解决此问题,文中采用梯形模糊参数表示待恢复节点的负荷接入量,将确定性的约束条件改为模糊参数下的机会约束,综合考虑负荷恢复效益和负荷过载风险对负荷优选的影响,建立了网架重构后期的负荷恢复优化模型。在计算负荷权重时,引入模糊熵量化负荷的不确定性,将负荷重要度和不确定度纳入负荷评价指标。最后,采用模糊机会约束的清晰等价类将负荷恢复的不确定模型转化为确定性的0-1规划问题,并采用混合整数规划方法求解。仿真算例表明所提模型能够平衡恢复过程中的负荷恢复效益和负荷过载风险,得到的决策方案对负荷的模糊不确定性具有更好的适应性。     

负荷变化不确定性的配电网络重构区间评价方法

提出了一种新的比较网损区间大小的方法，可对负荷不确定性的网络重构的结构优化可能性程度进行度量。在采用区间算法求系统网损变化区间的基础上，提出了配电网络重构的区间评价方法和利用区间值的大小来衡量网编号方案优劣的思想，改变的传统上将配电网络重构的网损目标函数利用点值的大小来比较的方法，从而方便地计入了配电系统负荷变化的不确定性。对33母线和69母线测试系统的实例分析表明了该方法的现实意义。     

考虑电压稳定的电力系统无功优化规划

建立了模糊多目标无功优化规划的数学模型。在目标函数中考虑了网损、无功补偿设备的投资、静态电压稳定裕度以及负荷节点电压的偏移。首先采用电压稳定灵敏度排序法找出电压稳定性最差的节点,作为候选无功补偿节点;然后采用遗传算法对数学模型进行求解,得到优化补偿节点及补偿节点的优化补偿容量。通过对IEEE30节点的计算结果表明:采用文中的优化规划方法能够达到很好的降损效果,提高了整个系统的电压稳定性。     

配电网中计及短路电流约束的分布式发电规划

在配电网中合理规划分布式发电（DG）对充分发挥DG的效益、抑制DG的负面影响具有重要意义。文中研究了配电系统中DG位置和容量规划问题，建立了考虑经济性和安全性的DG规划多目标模糊优化模型。目标函数由DG投资成本最小、系统网损最小和静态电压稳定裕度最大3个优化子目标组成，应用模糊理论将多目标规划转化为单目标规划问题。在模型中计及了短路电流约束，对配电网中计及DG影响的故障计算原理进行了分析。考虑到DG出力具有一定的间歇特点，模型中增加了系统的旋转备用约束，保证任意一台DG退出时，系统具有足够的功率来满足负荷要求。在43节点配电系统中进行了测试，表明了文中方法的可行性。     

基于多场景和模糊技术的综合无功规划

无功规划问题涉及大量不确定因素，文中分析了多场景技术和模糊技术在电力系统不确定规划应用中只能分别考虑单一类型不确定因素的不足，结合两者的优势，提出了基于这2种规划思想的综合无功规划模型。模型中的多场景和模糊方法分别对应工程中典型的网络结构和负荷水平这2类不确定因素，以无功设备投资期望收益为目标函数，使得优化结果达到概率上的最优。多场景计算采用多种群遗传算法，并通过国内某地区实际电网算例证明了该模型和算法的有效性。     

考虑区域配电网风险承受能力差异的网架规划方法

针对农网改造工程普遍未考虑乡镇区域配电网之间的差异和乡镇区域负荷波动大的问题,引入机会约束规划理论,提出了一种计及负荷不确定性的考虑区域配电网风险承受能力差异的网架规划方法。首先,采用非参数核密度估计方法建立负荷的不确定性模型;然后,考虑到各乡镇区域配电网的风险承受能力差异,结合乡镇区域配电网的特点建立风险承受能力评价指标体系,并采用组合赋权法进行评估;最后,建立线路升级选型的机会约束规划模型,基于得到的评估结果差异化选取模型的置信水平,以确定线路升级的型号。实例分析表明,所提方法能够提升规划工作的精细化水平,在一定程度上实现区域配电网的风险承受能力和投资成本的相互协调,从而增强网架规划方案的适应性。     

基于负荷点聚类分区的配电网网架规划方法

针对大规模配电网中负荷点众多,一次性考虑所有负荷点的网架规划存在决策变量过多和规划难度大的问题,提出了一种基于负荷点聚类分区的配电网网架规划方法。首先,通过负荷权重改进K-means聚类算法,并对负荷点进行聚类分区;其次,建立连接关系矩阵用于快速计算流过线路的电流和分析联络线位置对故障线路下游负荷转供的影响;然后,建立计及地理因素的年投资和运行总成本最小的主网架规划模型,并用改进的最小生成树算法求解;最后,以年投资和停电总成本最小为目标进行各负荷点分区之间的联络线规划,且根据不同的负荷转供情况采用了不同的停电成本计算方法。算例结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

考虑线路可变损耗和收益风险的峰谷分时电价模型对电网规划的影响

近些年随着峰谷分时电价在多个省份的实施,改变了原有的用户负荷特性,使峰、谷负荷差值逐渐缩小,对电网规划中的负荷预测产生了影响。因此,从峰谷分时电价对电网规划的影响出发,分析了峰谷分时电价对电网规划的影响,制定了考虑该影响的规划方案。其次,对峰谷分时电价模型进行优化,分析了线路可变损耗和收益风险对峰谷分时电价的影响,得到了负荷方差越小,线路可变损耗和收益风险越小的结论。优化后的模型考虑了线路可变损耗和收益风险对电网规划经济性和适用性的影响,对电网规划中的变电站容量规划和投资进行修正优化,使得电网规划中的容量规划和投资更加经济,合理。同时得到了最大负荷转移率是联系峰谷分时电价和电网规划的桥梁,传递着峰谷分时电价对电网规划的影响这一结论。最后,通过仿真分析,量化了峰谷分时电价对电网规划的影响程度,验证了文中采用的优化模型具有更好的适用性和准确性。     

区间负荷下的输电网灵活规划方法

建立了区间负荷下的输电网灵活规划模型,该模型考虑负荷的不确定因素,以投资成本最小为目标,以正常情况和线路N-1情况下的网络安全为约束,求解该模型得到区间负荷下满足正常情况和线路N-1情况下系统安全的输电网规划方案。根据区间至多切负荷量的数值来判别区间负荷下电网规划方案的安全性和安全程度,使用改进的贪婪随机自适应搜索算法快速求解该模型。6节点系统和某实际77节点系统的规划结果验证了该方法的正确性和有效性。