基于蜂巢状有源配电网的分布式优化调度

微网群是未来微网并网的发展方向。对此,课题组提出了一种适应于微网大规模应用的智能化结构,即蜂巢状有源配电网拓扑。基于此拓扑研究其优化调度问题,首先对该拓扑结构及其中的有源微网与智能功率/信息交换基站进行说明。接着,采用基于一致性约束的分布式优化方法,将蜂巢状配电网分解成多个区域,并推导了蜂巢状配电网优化数学模型。然后,考虑经济和可靠性等指标选取了运行成本最小化为优化目标,采用MATLAB/YALMIP/IPOPT商业求解器求解所建立的优化模型。最后,以7个微网组成的蜂巢状配电网为例,对所构建的优化模型和采用的求解方法进行说明,并分析了蜂巢状配电网的应用对微网群经济性和可靠性的影响。     

蜂巢状有源配电网构想、关键技术与展望

传统拓扑结构的配电网难以适应大规模可再生能源的接入,而微网技术的规模化应用已成为未来分布式有源智能配电网的发展方向。文中提出了一种蜂巢状有源配电网拓扑,将“源网荷储”规范化配置的分布式微网群通过智能功率/信息交换基站以蜂巢状结构组合成网,实现微网的区域自治和相互间的广域互联;在对比其他变形拓扑的基础上,认为蜂巢状有源配电网是一种值得深入研究的未来智能配电网优选拓扑结构。对所提拓扑的实现方式和关键技术展开了探索性研究,初步建立了基于分层控制的通信机制、基站的经济运营模型和微网的经济调度模型。与现有配电网方案对比分析后,认为所提拓扑具有网络架构坚强、清洁能源消纳能力强、配电方式灵活和支持电力市场交易等优点。最后,分析了该新型配电网拓扑在经济性和技术性等方面面临的挑战并展望了下一步的研究方向。     

基于多场景技术的有源配电网可靠性评估

集成了风电等分布式电源和储能系统的配电网称为有源配电网。为了提高考虑风电随机性的有源配电网可靠性评估的计算效率,同时最大程度地拟合风电出力的随机性特点,建立了基于拉丁超立方抽样和场景削减技术的风电可靠性评估模型,并提出一种系统化的有源配电网可靠性评估方法。对于有源配电网,主网发生故障后,配电网的部分可以形成微电网孤网运行。当处于微电网运行状态时,考虑在每一种风电功率场景下,微电网内负荷和发电是否均衡,并在发电不足时执行切负荷策略,得到了微电网内负荷点被切除的概率,然后基于孤岛形成概率,运用全概率公式得到了配电网负荷点的可靠性指标和系统的可靠性指标,并在改进的IEEE RBTS算例系统上进行仿真。该算法能够综合考虑风电可靠性模型的计算效率和准确性2个方面,算例结果表明,风机加入配电网能够有效提高相应微电网的可靠性水平。     

有源配电网供电域与开关优化选址区间模型

为直接描述源–网–荷不确定性条件下有源配电网分布式电源(distribution generation,DG)供电能力及其与开关设备最优选址间的匹配关系,该文首先提出了分布式电源供电域的概念,并基于区间规划,建立了用于供电域求解的区间模型。其次,通过对负荷与DG出力的场景聚类与区间参数等效及网络状态建模,将分布式电源供电域推广到有源配电网供电域的区间等效描述。然后就配电网有源化建设与自动化改造问题,基于上述供电域模型,建立了有源配电网开关优化选址双层区间模型,并设计了基于多种群遗传算法的多层嵌套区间模型求解方法。最后,通过基于RBTS BUS6 F4系统的有源配电网进行了案例分析,验证了所提供电域模型与开关优化选址模型的有效性及其在适用范围与计算效率上的优越性。     

中压蜂巢状配电网结构研究及应用

针对在支撑高比例分布式新能源消纳及源网荷储协调互动方面传统配电网遇到的瓶颈问题，基于蜂窝状配电网理论搭建一种高可靠性的中压蜂巢型配电网网架结构。总结国内外中压配电网网架的研究现状，并从安全性、实用性、可靠性、经济性4个维度分析中压蜂巢状配电网结构的优缺点。结合区域直流资源发展趋势，从交流组网过渡策略及交直流组网过渡策略两方面提出中压蜂巢状配电网过渡策略。对蜂巢状配电网关键技术进行了初步探索，对比分析柔性软开关(Soft Open Point,SOP)技术路线及容量选取原则。最后，以某试点区域为例进行网架改造升级示范，指导蜂巢状配电网精准规划、有序推进，验证了所提中压蜂巢状配电网网架结构及过渡策略的合理性和可行性。     

基于拓扑相似性分析的配电网网架可靠性评估

为了实现配电网供电可靠性的快速准确评估,引入拓扑结构相似性的概念,提出基于拓扑相似性分析的配电网网架可靠性评估方法。通过将奇异值序列作为相似度指标求解目标,研究了电网拓扑的相似性与配电网供电可靠性的数学定量关系。首先,给出了配电网拓扑的矩阵表示、相似度指标及其确定方法,并分析了矩阵的压缩和重构,确保邻接矩阵所保持的拓扑结构特性;然后,提出一种基于拓扑相似性的供电可靠性评估新算法,该算法基于拓扑结构数据库,通过均方根法对相似度进行判定,并对可靠性指标进行修正,同时给出供电可靠性快速评估计算流程;最后,利用IEEE33节点配电网拓扑结构进行算例分析,研究结果表明:所提方法相比同类其他几种算法,在保证较高计算精度的前提下,计算效率可提高超过7倍。论文研究对于提高配电网供电可靠性评估的研究具有一定的参考和指导意义。     

基于点估计法的有源配电网概率可靠性评估

分布式可再生能源的接入增强了配电网可靠性的不确定性,而应用现有方法进行的配电网可靠性评估无法全面反映孤岛内电源和负荷的随机波动性,为此提出了基于点估计法的有源配电网概率可靠性评估方法。以蒙特卡洛模拟法为框架,首先确定有源配电网故障分区,建立孤岛随机变量概率模型,其次通过基于点估计法的独立随机变量非线性变换方法,对孤岛概率可靠性进行评估,最后将多次模拟故障的可靠性结果概率叠加,得出系统概率可靠性指标,实现了对有源配电网可靠性的全面评估和分析。通过对改造的IEEE RBTS Bus6中的多分支馈线模型进行仿真计算,验证了此种评估方法的有效性和准确性。     

分布式光伏接入对配电网可靠性影响的快速评估方法

随着分布式光伏的接入,配电网的拓扑结构、运行方式以及可靠性评估模型发生了改变。一方面,由于分布式光伏的接入,传统配电网从上级电源单向供电变化为多级电源与用户互联供电;另一方面,分布式光伏出力具有间歇性、随机性等特点,对配电网的安全性、可靠性和电能质量均造成影响。基于解析法原理提出了分布式光伏对系统的贡献因子这一量化指标,可快速评估分布式光伏接入对配电网供电可靠性的影响程度,并据此进一步分析了分布式光伏接入的位置、容量、方式对配电网可靠性的影响。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于微扰法的低压有源配电网故障定位方法研究

从阐释接入分布式电源的三相对称低压配电网的故障判断依据入手,围绕故障检测的基本方向、故障检测方法选取、配电网供电恢复技术3个层面,分析了基于微扰法的不对称低压有源配电网故障定位的具体方法,并针对基于微扰法的低压有源配电网故障定位方法进行了仿真验证,为精准定位故障提供参考。     

基于优化模型的有源配电网可靠性评估方法EI北大核心CSCD

现有的有源配电网可靠性评估方法中,模拟法难以得到确切的指标计算结果,解析法难以处理动态孤岛最优切负荷问题。该文提出一种基于优化模型的有源配电网可靠性评估方法。该方法考虑分布式电源随机性、故障转供以及潮流倒送限制等因素,首先建立分布式电源的多状态模型,并基于后向场景缩减算法对分布式电源出力的随机场景进行状态缩减。针对缩减的特定场景,提出面向可靠性指标评估的混合整数线性规划模型,通过求解该模型,利用寻优的机制得到系统的各类可靠性指标。该方法的主要优点在于便于考虑配电网可靠性与网络规划优化问题的相结合。通过算例分析了该方法的准确性,并通过有源配电网自动、手动开关配置优化问题说明所提方法的延伸应用价值。     

新型交直流混合微电网拓扑及其可靠性分析

交直流混合微电网综合了交流微电网和直流微电网的优点,是未来智能电网的发展趋势之一,而拓扑结构和可靠性研究是交直流混合微电网发展的基础。参考现有微电网拓扑结构,结合交直流混合微电网的构成和运行方式,提出了3类新型交直流混合微电网拓扑,分别是一对多型(一个交流微电网与多个直流微电网)、多对一型和多对多型,根据3类拓扑自身的特点,指出了各自的适用场景;基于配电网可靠性分析方法,考虑分布式电源接入和微电网孤岛运行,提出了交直流混合微电网的可靠性计算方法;通过算例,对比和分析了提出的3类新型交直流混合微电网拓扑的可靠性。     

含多微网稀疏通信优化的主动配电网分层分布式协调控制

针对多微网及主动配电网协调运行时控制目标的不同,通过多智能体系统构建含配电网级、微网级、元件级的三层协调控制架构,将调度管理过程分为配电网级智能体调度和微网级智能体调度两个部分,提出了稳态运行时主动配电网和多微网之间的互联、互动的新方案,并在元件级智能体上设计了一种基于分布式稀疏通信网络的二级优化控制器,可以实现微网内负荷波动时元件上电压、频率的快速恢复,以及联络线有功功率的精确分配。另外,为了分析通信时滞对多微网智能体之间协调控制的影响,根据图论的基本理论对通信拓扑进行了优化设计。最后,以一个含三微网群的主动配电网为例,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,验证了所提控制策略的有效性。     

适于微电网可控开关无缝切换的无源网络优化设计

含可再生能源的分布式发电系统在配电网和微电网中的渗透率正日益提高,供电可靠性得到提高。但配电网和微电网中大量敏感负荷对电压质量的要求日渐严格,要求外部电网故障时微电网工作状态能"无缝切换"。针对现有微电网与外部电网连接的可控开关方案在无缝切换过程中存在的问题,文中提出了一种适于微电网可控开关无缝切换的无源网络优化设计方案。在外部电网发生电压暂降时刻实现微电网向孤岛模式的无缝切换,确保敏感负荷的可靠运行,同时也有效实现微电网公共连接点电能质量问题的综合治理。通过数学建模和数值计算确定了无源网络的优化设计方法,建立了典型算例的PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了该方法的有效性。     

微网中电能质量问题及其治理措施研究

微网技术具有诸多优点,但是微网中分布式电源的自身特性不平稳使微网及其运行控制困难,对微网的电能质量产生不利影响。在分析微网结构和特点的基础之上,通过与传统配电网电能质量问题的对比,对微网电能质量问题进行分析。对并联型有源滤波器（SAPF）模型进行改进,在检测环节用形态滤波器代替低通滤波器,并对形态滤波器的结构元素选择进行分析。在Matlab/Simulink软件平台上进行仿真分析,仿真结果证明改进的SAPF模型能满足微网对电能质量调节装置实时性的要求。     

含考虑IDR的冷热电联供微网的主动配电网经济优化调度

多个冷热电联供微网接入主动配电网后,微网和配网作为不同利益主体,系统经济调度更具复杂性.为保护各自隐私,提出了一种含冷热电联供微网的主动配电网经济优化调度模型.运用机会约束规划来处理冷热电联供微网群中新能源及冷热电负荷的随机性,采用分布式建模方法,以各自区域的运行成本最小化为目标,运用目标级联法来并行求取各自区域的最优...     

基于多智能体的微电网系统优化经济运行研究

微电网兼容各种分布式电源,能够实现自我控制、保护和管理,提供安全、可靠、灵活的电力供应,通过整合经济高效的发电机组实现较好的经济效益。但微电网经济效益一直没有得到充分认识,多智能体(Multi-Agent)技术对于微电网的优化经济运行研究具有重要价值。首先介绍了Multi-Agent的基本原理,提出了基于由微电网Agent,分布式电源Agent,外部配电网Agent,终端用户Agent以及调度中心Agent等组成的Multi-Agent的微电网优化经济运行框架,从购售电交易、调峰服务、降低线损等3个方面分析了微电网的经济效益,并建立了微电网系统优化经济运行模型。选取具体的微电网设计案例,求解出该算例的优化经济运行效益,证实了基于Multi-Agent的微电网系统优化经济运行模型的正确性和有效性。     

基于通用电能路由器的微电网架构及其控制方法

在中压直流作为电源的交直流混合微电网中,低压公共交直流母线为多变流器的接入提供了稳定电压。微电网通过配置电能路由器,构建低压交直流母线电压,在保障交直流系统故障隔离的前提下,可实现交直流系统功率的双向传输,提升了新能源的消纳,同时还可提高混合微电网的运行可靠性。文中提出基于通用电能路由器单元的低压微电网系统拓扑,设计了电能路由器的端口配置及控制模式,优化了电源与电网的接入,通过多机并联控制策略,有效解决了多电源并联运行稳定性问题,研究了变换器的电压一次调节、二次调节及微电网控制模式快速转换的控制方法,可有效丰富配电网的运行方式,优化光伏、风电等新能源的消纳路径。     

微电网群功率优化控制

随着间歇性电源(分布式风电、光伏)在中、低压配电网中渗透率的提高,多个微电网可能共存于一个区域配电网中,各微电网间能量互济与协调控制的微电网群技术开始引起广泛的关注。以微电网研究为基础,分析了微电网群的典型特征及拓扑结构。以微电网群功率波动为研究对象,建立了微电网群功率波动熵值的动态调度模型,采用量子粒子群优化算法进行求解实现优化控制。仿真结果验证了所提微电网群功率优化控制方法的正确性和有效性。     

复杂拓扑结构光储型微电网黑启动策略

随着微电网大力发展,逐渐形成了结构及控制模式更加复杂的微电网。针对较具推广价值的光储型微电网,研究安全有效的黑启动方案对提高其供电可靠性具有重要意义。在分析具有复杂拓扑的光储型微电网及控制系统的基础上,提出一种基于分层控制的光储型微电网黑启动策略。综合考虑多个储能系统当前状态以选定黑启动主电源,结合光伏发电系统多种运行状态,以网架串行恢复形式进行分层分级黑启动。经仿真验证,所提方法可安全有效地完成复杂拓扑结构的光储型微电网黑启动,为相应实际微网工程黑启动方式提供一定的借鉴意义。