基于数据驱动多面体集合的交直流混合配电网鲁棒调度方法

针对现有配电网鲁棒调度方法缺乏对不确定参数相关性问题的考虑,提出了一种基于数据驱动多面体集合的交直流混合配电网鲁棒调度方法。首先,构建分布式光伏出力的传统多面体集合,利用历史数据驱动形成了相关性包络图,通过弯曲多面体集合边界,建立了相关性多面体集合模型。然后,在此基础上,针对相关性多面体集合存在鲁棒性差和保守性大的问题,建立了数据驱动的多面体集合模型。进一步,建立了基于数据驱动多面体集合的交直流混合配电网鲁棒调度模型,并采用列与约束生成(column and constraint generation, CCG)算法对鲁棒调度模型进行求解。最后,改进的IEEE33节点系统仿真结果表明,基于数据驱动多面体集合的交直流混合配电网鲁棒调度方法可以减少优化结果的保守性,提高其鲁棒性,证明了所提出方法的有效性。     

考虑不确定性的下垂控制微电网可达性分析

针对下垂控制微电网中时刻存在的不确定因素,提出基于齐诺多面体的可达性分析方法,研究系统在不确定条件下的动态运行特性。首先采用齐诺多面体作为集合表达形式,描述系统中的不确定变量,并提出线性动态系统可达集的计算方法。随后基于下垂控制微电网的动态模型,对微电网算例进行仿真分析,并通过时域采样仿真验证了所提方法的有效性。结果表明,可达性分析方法仅需通过一次仿真计算,即可考虑各种不确定因素的持续叠加影响,给出系统所有可能运行轨迹的边界,确定系统频率、电压等状态变量的最大波动范围,从而分析系统在不确定条件下的安全稳定性。     

计及负荷电压静特性的有源配电网线性潮流计算

为了响应配电网快速分析和实时优化的需求,提出了一种基于直角坐标系下的潮流方程考虑负荷电压静特性的有源配电网线性潮流计算方法。在考虑负荷电压静特性和分布式电源DG的基础上,将恒功率负荷和DG模型表示为节点电压相关的二次函数,并通过曲线拟合技术得到函数各系数的最佳取值,最终实现潮流方程的线性化处理。所提方法兼顾了对弱环网的适应性,能够在不需要迭代的情况下实现对潮流模型的高精度逼近。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

计及需求响应柔性调节的分布鲁棒DG优化配置

弃电现象制约着风电、光伏的发展,采用需求响应措施提高配网对清洁能源的消纳是一种有效的措施,但传统处理分布式电源(distributed generation,DG)出力或需求响应不确定性的方法具有很大的局限性,因此,该文建立计及需求响应柔性调节的配电网两阶段分布鲁棒DG优化配置线性模型。首先,该模型以配电公司运营商年利润最大化为优化目标,考虑各种投资约束和运行约束,并将清洁能源出力和负荷的差值作为基于实时电价的需求响应的定价依据,以提高配电网对清洁能源的消纳率;其次,通过基于多面体的线性化技巧和McCormick方法,将原始混合整数非线性模型线性化,建立混合整数线性规划模型;然后,充分利用需求响应和DG出力的历史数据,构建数据驱动的两阶段分布鲁棒DG优化配置模型,其中第一阶段确定DG的投资方案,第二阶段模拟投入DG后的系统运行,并同时考虑不确定性概率分布置信集合的1-范数和∞-范数约束;最后,采用列与约束生成(columnandconstraintgeneration,CCG)算法对分布鲁棒模型进行求解,并基于IEEE33节点系统验证所提模型的有效性。     

含多端VSC-HVDC的交直流混合网络潮流计算方法研究

为解决交直流混合电网潮流计算问题,提出了一种针对交直流混合电网潮流的交替迭代算法。首先,分析了VSC的稳态工作机理及基本控制策略,推导了交直流网络稳态潮流,在不同控制策略下对直流电网潮流计算方法进行了研究。然后,根据VSC所采用的不同控制策略,在每个计算周期内对直流电网潮流和交流电网潮流进行交替迭代计算。最后,基于Matlab软件进行交直流混合系统潮流计算,证明了所提方法的有效性。     

多DG不确定性建模及其对配电网谐波潮流的影响

分布式电源(DG)出力的随机性和间歇性导致其并网谐波电流具有不确定性,进而导致含DG配电网的谐波分布具有不确定性。为处理配电网谐波潮流计算中DG作为谐波源的不确定信息,以复仿射数代替点值,建立DG并网逆变器输出阻抗复仿射模型,该模型反映了直流侧电压源的不确定性对DG并网谐波电流的影响。在所提模型的基础上,改造传统确定性谐波潮流算法,提出含多DG配电网的不确定谐波潮流计算方法分析DG不确定性对谐波潮流的影响。采用典型33节点配电网算例进行仿真,与确定性分析方法计算结果的对比验证了所提方法的有效性和应用价值。     

一种基于混合整数线性规划的交直流混联配电网多层优化调度方法

交直流混联配电网已经成为未来配电网发展的重要趋势，为了充分发挥交直流混合配电网在降低网损、减少运行成本、增强新能源消纳等方面的优势，提出一种基于混合整数线性规划的交直流混联配电网多层优化调度方法。该方法考虑到传统分布式调度优化由于优化模型非线性强、维数高而难以求解，通常存在着计算效率低、不收敛或者易陷入局部最优解的问题，首先对交直流混联电网进行结构分层，对每一层电网的潮流计算方程进行线性化处理，建立各层调度优化的线性化模型；然后采用目标级联法的思想对多层优化模型之间进行分布式协调，并利用混合整数线性规划方法对各子系统优化问题进行并行求解，得到最终的分布式调度优化结果；最后以IEEE 30节点为基础，建立一个典型的交直流混联配电网进行算例仿真，通过将所提方法与传统的集中式调度优化方法进行对比分析，验证了所提方法的正确性和优越性。     

考虑换流器控制特性的交直流混联微电网状态估计

交直流混联微电网是分布式发电(distributed generation,DG)装置并网的良好解决方式,因此,含DG的交直流混联微电网状态估计研究具有现实意义。针对换流器控制特性多样化及直流网络接入,该文提出适用于多种运行模式的交直流混联微电网状态估计模型。首先,针对微电网的孤岛运行特性,建立DG的Droop型节点模型。接着,根据交直流混联微电网状态估计的特点,配置相应的伪量测,以提高系统可观测性;同时采用了支路电流幅值量测转换法,以减少雅可比矩阵的求解难度。最后,采用最小二乘估计求解所提出的交直流混联微电网状态估计模型。通过IEEE13节点算例进行验证,结果表明,所提模型能够适用于并网和孤岛两种运行方式,具有良好的工程实用价值。     

船舶交直流混合系统相量测量单元优化配置方法

为实现船舶交直流混合系统潮流方程直接可解,研究了基于潮流直接可解的船舶交直流混合系统PMU优化配置方法。在分析船舶交直流混合系统的结构及其潮流计算数学模型特点的基础上,将系统划分为交流子系统和直流子系统,并得到满足不同工况下潮流方程直接可解PMU优化配置方案。以102节点典型船舶交直流混合系统为例对所提方法进行了说明和验证,结果表明方法的正确性,可有效减少PMU配置数目,得到的PMU优化配置方案可为船舶交直流混合系统配置PMU提供参考。     

含电压源换流器交直流系统的仿射潮流算法

针对交直流系统因大量不确定性能源接入带来的潮流不确定性问题,建立一种适用于交直流系统的仿射潮流算法,能为系统提供保守性较小的仿射数估计结果,并实现不确定注入功率对系统状态量影响的量化分析。该文首先对三角函数进行仿射运算的推导,而后在仿射原理下建立含电压源换流器的交直流系统不确定潮流求解模型。模型将电压源换流器(VSC)节点分别进行交流节点、直流节点的类型等效,与纯交流、纯直流潮流模型实现求解对应。进而,结合P-Q分解法实现了交直流仿射潮流的快速求解。通过对比多种潮流方法的求解结果并行不确定注入功率对交直流系统状态变量的影响分析,验证了该文算法的有效性和快速性。     

一种新型VSC潮流计算模型

交替迭代法由于处理换流器控制策略的灵活性以及对单侧潮流计算方法的良好继承性而被广泛采纳,但该方法用于求解基于目前广泛采用的电压源换流器(Voltage Source Converter, VSC)潮流计算模型的混合系统潮流时,会出现交直流系统间的多次交替迭代问题。从避免多次交替迭代问题和进一步减少计算量的角度出发,对VSC潮流计算模型进行重塑,提出一种新型VSC潮流计算模型。该模型将VSC的有功损耗等效至直流侧,并重新对交直流系统设定边界,在避免了交直流系统间多次交替迭代问题的同时也相应减少了混合系统的潮流计算量。最后在IEEE9节点系统增加直流环节形成一个交直流混合系统,对所提模型进行测试,测试结果表明了所提模型的有效性和高效性。     

交直流混合配电网区间潮流等效算法

为定量分析间歇式分布式电源、随机性负荷等不确定因素对交直流配电网电压不确定水平的影响,该文提出一种交直流混合配电网区间潮流等效算法。首先,分别针对交流配电网与直流配电网在拓扑与运行方面的特殊性,给出了交、直流配电网区间潮流确定性等效的充分条件及其数学证明。然后,针对交直流混合配电网,进一步将交、直流区间潮流转化为非线性规划问题,并结合确定性等效与交替迭代法,设计了适用于交直流混合配电网等效区间潮流的算法流程。最后,基于IEEE 33节点系统扩展的交直流混合配电网,检验了区间潮流确定性等效及其充分条件的正确性与准确性,并通过换流站多种控制模式下的蒙特卡罗随机潮流验证了交直流混合配电网区间潮流等效算法的准确性与优越性。     

考虑大规模风电并网的电力系统随机潮流

提出一种考虑大规模风电并网的电力系统随机潮流算法。该方法针对大规模风电注入功率波动性强的特点,在当前结合半不变量和级数展开的随机潮流计算方法基础上,采用分段线性化手段减小潮流方程线性化误差,提高系统状态量的半不变量求解精度;引入C型Gram-Charlier级数,避免在含大规模风电的系统中采用A型Gram-Charlier级数逼近系统状态量概率密度函数会出现负值的问题。为求分段线性化后系统状态量的半不变量,根据半不变量的定义,推导得出了分段线性函数因变量的半不变量与自变量分布之间的定量关系,此关系可方便地考虑风场有功、无功注入相关性。对IEEE 30节点系统的测试表明:所提算法与蒙特卡罗法计算结果是一致的,而计算速度则要快得多;与当前半不变量法相比,结果计算精度得到了较大提高。该算法可快速、准确地求解含大规模风电并网的电力系统随机潮流,具有较好的实际应用价值。     

基于DG和多端VSC协调控制的交直流配电网优化运行

分布式电源(DG)大规模并网不仅带来了消纳问题,还使交直流网络的经济安全运行面临巨大挑战。基于此,文中提出一种基于DG选址和多端电压源换流器(VSC)协调控制的交直流混合配电网优化运行方法。针对DG选址,基于灵敏度分析方法提出一种节点网损灵敏度指标,利用网络中不同位置的负荷节点对网损敏感度不同的规律进行交流网侧的DG选址。进而建立以网络有功总损耗、节点电压偏移量和DG盈余量最小为目标的多目标优化模型,对多端VSC不同控制策略下的端口功率电压变量和DG的有功出力进行协调控制。仿真结果表明,所提优化运行方法能够提高网络运行经济性和安全性,并兼顾配电网对DG的消纳水平,为实际工程中的决策人员提供重要的参考。     

基于改进信赖域算法的孤岛交直流混合微电网潮流计算

交直流混合微电网兼备交流微电网和直流微电网的优点,是未来具有发展前景的一种微电网形式。针对对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网,考虑分布式电源和分布式储能装置不同的控制方式,基于交直流互联变流器标幺化方法的自治运行控制策略,兼顾交流子系统和直流子系统之间的双向功率交换,建立了对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网潮流计算模型。为了提高现有潮流计算方法的收敛性,提出了信赖域半径收敛至0的改进信赖域算法求解上述模型。通过对12节点的孤岛交直流混合微电网的潮流计算,与BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)信赖域算法及牛顿—拉夫逊法进行了对比,验证了所提算法的有效性和鲁棒性。     

基于数据驱动的交直流配电网分布鲁棒优化调度

清洁能源替代一方面有助于实现碳中和目标,另一方面风光等分布式电源(distributed generation,DG)的高比例接入又给配电网运行带来了新挑战.基于交直流网架配电提高了消纳率,但以往对VSC建模一般比较理想,且传统优化方法在处理DG和负荷不确定性方面具有很大的局限性.基于此,建立了基于数据驱动的交直流配电网分布鲁棒优化调度模型.首先,该模型以配网主体盈利最大为目标函数,考虑DG接入、电容器组投切、储能充放电调节、电价型需求响应、VSC运行以及网络重构等多种约束,以实现优化调度;其次,通过二阶锥松弛和McCormick线性化方法,将原始混合整数非线性模型(mixed integer nonlinear programming,MINLP)转化为混合整数二阶锥凸优化模型(mixed integer second-order cone programming,MISOCP);然后,结合风光和负荷的典型历史数据以及决策变量的调节特性,构建数据驱动的两阶段分布鲁棒优化调度模型,并综合1-范数和∞-范数同时约束不确定性概率分布置信集合;最后采用列与约束生成(the column and constraint generation,CCG)算法进行求解,基于修改的IEEE33节点算例验证了所提模型的有效性.     

考虑DG渗透率的交直流混合配电网运行优化方法

为适应分布式电源大规模并网和直流负荷不断增长的发展趋势,发展交直流混合配电网已成为当前配电网研究的重要方向。首先对电压源型换流器的稳态潮流模型和控制策略进行了分析,提出了一种基于交替求解法的交直流配电系统潮流计算方法;然后,考虑分布式电源不同渗透比例,以系统的网损最小为目标,提出了基于遗传算法的交直流混合配电网运行优化调度方法;最后,结合交直流混合配电网算例系统进行仿真分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算

交直流混合微电网包含交流子系统、直流子系统及连接2种子系统的互连变换器(interlinking converter,ILC)。针对下垂协调控制策略下孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算,提出基于带新型线性搜索三步LM(three-steps Levenberg Marquardt algorithm with a new line search,NTLM)算法的交替迭代方法。首先分析ILC装置的控制方法,建立其节点潮流模型;结合提出的3种直流节点类型和4种交流节点类型,建立交、直流子系统的统一潮流模型。然后提出NTLM算法求解统一潮流模型,在此基础上,进行交、直流子系统交替迭代潮流计算,得到交直流混合微电网的潮流解。最后,通过改造的孤岛运行交直流混合微电网系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。     

计及VSC运行约束的交直流混合配电网分布式优化调度方法

分布式调度可有效克服由于通信能力限制及子系统分属不同利益主体而引发的生产信息难以集中的问题,更有利于发挥交直流混合配电网在网损降低、新能源消纳方面的优势。然而,VSC运行特性方程及配电网交流潮流约束的高度非凸非线性导致传统方法求解分布式调度问题变得异常困难。提出了一种VSC运行特性方程的线性化方法,并结合配电网潮流线性化方程,将各子系统优化问题转化为混合整数线性规划问题,保证了子问题的收敛性及解的全局最优性,并采用目标分析级联法对各子问题进行分布式优化求解。最后通过构建交直流混合配电网系统仿真算例,验证了所提算法的精确性、收敛性以及在不同规模复杂系统下的通用性,算例同时充分反映出分布式调度可有效保护生产主体隐私、降低配电网通信能力要求,适应未来区域自治配电网系统的发展需要。     

交直流混合微网交直潮流断面协调最优控制

交直流混合微网为高密度分布式能源接入配电网提供了更加有效的途径。其中,由多台并联运行的AC/DC双向换流器构成的交直潮流断面对维持混合微网内功率的动态平衡起到至关重要的作用。文章基于非线性最优控制理论,提出一种潮流断面协调最优控制策略。该策略能够依据各换流器的动态裕量实现潮流断面有功功率的协调分配。同时,采用反馈线性化理论设计了非线性最优控制器,使得传输功率和直流电压具有最优的动态响应特性。文章所提控制策略能够兼顾稳态功率合理分配和动态响应最优的双重优化目标。最后,利用MATLAB仿真平台验证了所提控制策略的正确性和可行性。