考虑多种主动管理策略的配电网扩展规划

提出了主动配电网扩展规划的混合整数二阶锥规划模型,该模型以总的投资与运行费用最小为目标函数。文中考虑了4种主动管理措施降低规划方案成本及未来的运行风险,包括有载调压变压器调节、切机、切负荷及无功补偿。规划措施包括主动管理、新建线路、新建变电站、扩建变电站、新建分布式电源。配电网规划是一个混合整数非线性规划问题,再加对各种主动管理措施及未来不确定性的考虑,配电网规划问题求解变得相当复杂。基于配电网潮流方程及约束松弛技术,建立了配电网规划的二阶锥规划模型,并利用改进的IEEE 33节点系统及Miranda 54节点系统进行了算例验证。     

基于二阶锥规划考虑主动管理的主动配电网故障恢复

故障恢复是未来智能配电系统实现自愈的关键环节,对满足用户供电需求和减少停电损失有重要作用。针对含分布式电源的主动配电网,提出了考虑主动管理措施的故障恢复方法。考虑分布式电源出力调节和电容器组无功补偿约束,首先,构建了主动配电网孤岛划分模型,利用深度优先搜索结合广度优先搜索的算法进行孤岛的划分。然后,建立了主动配电网故障重构模型,采用二阶锥松弛技术将其转化为混合整数二阶锥规划模型进行快速求解。最后,在改进的IEEE 33节点主动配电网算例上进行了仿真计算,算例结果验证了所述模型和方法的合理性和有效性。     

基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型及其求解方法

提出一种基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型。将线路的不可用度和稳定性指标作为权值,建立不确定随机主动配电网络。基于该网络,模型以投资总成本、维修、运行和管理费用最小为经济目标,以搜寻在不确定随机网络下的最小生成树为第二目标。规划的决策变量不仅包含系统线路的升级与扩建,且考虑主动配电网中分组投切电容器、静止无功补偿器、电压调节器和分布式电源等主动管理设备的投资与模拟运行,即主动网络管理措施。为求解复杂的混合整数非线性模型,该文采用二阶锥松弛技术将原模型转换为混合整数二阶锥规划问题,并构造了三维不确定机会空间以求解多目标规划问题。通过改进33节点系统的仿真结果,验证了模型的有效性。     

主动配电网储能动态配置规划方法

主动配电网中的负荷和分布式发电出力具有明显的周期变化特性,已有的配电网储能规划方法,其规划结果均是接入点和容量固定不变的储能配置,储能的灵活性和价值尚存在较大的发挥空间。提出了一种主动配电网储能动态配置规划方法,即伴随负荷需求和分布式发电出力场景变化,在配电网中动态配置储能装置。以储能在不同场景下的接入点、容量、运行方式为决策变量,以储能带来的综合经济效益最大为目标,构建了主动配电网储能动态配置的混合整数二阶锥规划模型。以IEEE 33节点系统为例,验证了所提方法的可行性和有效性。该方法是对储能装置灵活性运行方式的有益拓展,使其能够服务于主动配电网多变的运行场景,从而使储能价值得到充分发挥。     

基于ε-松弛的主动配电网有功-无功协调调度求解方法

面对可控资源的调度特性差异与有功-无功的强耦合性,配电网在如何实现众多资源的协调运行及其模型高效求解方面面临诸多挑战。为解决上述问题,文中计及可调资源的多时段运行特性和无功调整能力,提出一种主动配电网有功-无功协调运行与高效求解方法。首先,利用二阶锥松弛与线性化建模技术,将模型转化为二阶锥规划问题。进而基于ε-松弛,将二阶锥采用多面体进行松弛,将模型转换为0-1混合整数线性规划问题。最后,基于IEEE 33节点配电系统验证了该方法可以兼顾模型求解精度和求解效率,在实现风光充分消纳的基础上,达到节能降损、改善电压水平的目的。     

基于二阶锥规划的交直流主动配电网日前调度模型

为适应未来配电网可能出现的交直流混合拓扑形态,提出了基于二阶锥规划的交直流主动配电网多时段日前优化调度模型。该模型以购电费用和弃光弃风惩罚费用之和最小作为目标函数,通过分布式电源有功和无功调节、容抗器投切、储能充放电功率调节、电压源换流器无功调节及配电网动态重构等多种主动管理措施实现主动配电网有功功率-无功功率联合优化,消除潮流及电压越限,解决高比例分布式电源接入交直流主动配电网后的日前优化调度问题。50节点算例的分析验证了所提模型的正确性。     

基于M法的主动配电网动态重构

配电网是以闭环设计开环运行,在重构时需要建立相应的结构约束,来保证配电网结构的完整性。利用改进环网编码策略对形成的孤岛划分,采用打捆(设置禁忌支路组解集)的方式避免不可行解的生成。以网损最小为目标函数,建立相关潮流约束,通过二阶锥规划和M松弛将模型转换为混合整数二阶锥规划模型。通过商业求解器YALMIP中的CPLEX建模工具对模型求解,并以IEEE 33节点为算例,验证了提出的重构方法的有效性和可行性。     

基于不确定网络理论计及经济性与可靠性的主动配电网规划

提出了基于不确定网络理论的主动配电网扩展规划模型。首先,考虑负荷与分布式电源出力时间分区相关性,构建特征概率不确定性集合;其次,建立统筹分布式电源、网架、静止无功补偿装置、变电站和有载调压变压器各设备的升级新建及其主动管理措施的经济子规划模型,并提出了适用于规划问题的两阶段整体最优可靠性方法,且通过二阶锥松弛将原模型转化为混合整数二阶锥规划问题进行快速求解。分别得到全过程多阶段经济和综合可靠性不确定性测度分布作为网架树权重。最后,利用不确定网络中最小生成树理论,搜索与理想网架树分布最接近的最优规划方案。改进的IEEE 33节点系统与IEEE 69节点系统算例验证了所提模型的有效性。     

基于机会约束规划的含电动汽车主动配电网能量管理方法

针对含电动汽车(EV)和分布式光伏的主动配电网(ADN),提出了一种基于机会约束规划的能量管理方法。首先,基于EV用户的出行特性和需求,构建了基于分段线性化的EV智能充放电决策模型;其次,通过支路潮流模型与二阶锥松弛,构建了含EV与分布式光伏的ADN一体化数学模型,EV集群作为灵活可控单元主动参与ADN的能量管理;然后,为了充分考虑分布式光伏的不确定性,采用机会约束规划方法描述了含不确定性参数的数学模型,并对模型中的机会约束条件进行确定性转换;最后,考虑不同城市功能区内含EV与分布式光伏的ADN场景,进一步对比分析了不同的机会约束条件置信水平下EV对ADN经济安全运行的影响。仿真结果表明,适度降低机会约束条件的置信水平能在保证EV用户出行需求的同时充分地挖掘EV充放电行为的灵活性,进一步实现ADN的灵活运行。     

考虑智能软开关接入的主动配电网扩展规划方法EI北大核心CSCD

柔性互联装置的广泛应用给主动配电网(active distribution network,ADN)规划带来巨大挑战。该文提出一种考虑智能软开关(soft open point,SOP)接入的ADN扩展规划方法,对变电站新建及扩容,线路新建,智能软开关、分布式电源、储能系统以及无功补偿等设备的选址定容进行协同规划。首先,考虑分布式电源出力和负荷功率不确定性,采用基于改进高斯混合模型的聚类方法构建典型日场景。在此基础上,以年综合费用最小为目标函数,建立了考虑SOP接入的ADN扩展规划模型。然后,通过线性化和二阶锥松弛技术,将原始非凸非线性规划模型转化为混合整数二阶锥规划(mixed-integer second-order cone programming,MISOCP)模型,并提出逐次收缩凸松弛算法以获得凸松弛间隙足够小的原问题最优解。最后,在54节点主动配电网算例上验证了所提规划模型和求解算法的可行性与有效性。     

基于线性化潮流模型的配电网电压无功控制策略

针对现有基于二阶锥松弛的电压无功控制模型无法以电压波动为目标且求解速度较慢等问题,文中提出了一种基于线性化潮流模型的配电网电压无功控制策略。首先基于支路潮流方程建立了包含有载调压分接头、电容器组和光伏逆变器等调控手段的电压无功控制模型,并将其离散变量松弛为连续变量,以形成二阶锥规划。进一步以二阶锥规划所得结果为基准点构造线性化潮流模型,并以电压波动最小为目标,将连续变量还原为离散变量。最后基于改进的IEEE-33节点测试系统进行了仿真,仿真结果表明所提出的线性化潮流模型具有较高的精度和更快的求解速度,能够适用于配电网实时电压无功控制。     

基于二阶锥规划凸松弛的三相交直流混合主动配电网最优潮流

主动配电网最优潮流模型是非凸模型,难以保证优化结果的全局最优性和可靠收敛,需要进行凸松弛以保证模型的可靠求解.该文提出考虑分布式电源、不同接线方式的有载调压器、交直流换流器等三相模型的二阶锥规划凸松弛模型,相比于Distflow模型的凸松弛,该文考虑相间耦合的影响,同时给出了分布式电源、有载调压器等元件的物理特性.采用...     

基于二阶锥规划的交直流混合配电网优化调度

针对交直流混合配电网优化调度中控制变量多样化的趋势,以网损费用和弃光费用之和最小作为目标函数,综合考虑分布式电源、储能装置、电压源换流器、电容器组和静止无功补偿装置等控制变量集合,建立交直流混合主动配电网有功-无功多时段协同优化新模型,解决电压越限问题,实现功率快速补偿。针对变量维数增加引起的模型最优解精确性问题,采用二阶锥规划对非凸非线性问题松弛凸化,利用Cplex算法求得模型最优解。最后,通过拓展的49节点系统算例测试结果验证所提模型的有效性。     

基于改进Benders分解的配电网扩展规划机会约束优化方法

为了解决已有配电系统规划中非线性潮流模型建模问题和不确定性优化效率问题,本文提出了基于双线性Benders分解的配电网扩展规划机会约束优化方法。首先通过在规划投资层面和运行优化层面进行分阶段,构建了两阶段随机混合整数二阶锥规划模型;然后为了避免极端场景下导致的高昂投资成本,进一步扩展了传统的Benders分解方法,设计了基于双线性Benders分解的机会约束优化方法。通过三个算例系统验证了本文所提出方法的卓越的优化性能。     

考虑多微电网的主动配电网双层优化调度

针对主动配电网(active distribution network, ADN)日益复杂的网络架构和参与主体所带来的调度问题,提出一种基于二阶锥规划(second-order cone programming, SOCP)和目标级联(analytical target cascading, ATC)法的双层优化策略。首先,建立包含多种分布式能源的ADN双层耦合模型,上层模型以ADN的运行性能、经济性和可再生能源的消纳最优建立多目标优化模型,下层模型以多微电网的经济性最优建立单目标优化模型;其次,采用SOCP对辐射形配电网的潮流方程进行凸松弛,采用ATC算法对上下层模型进行解耦,并利用商业CPLEX软件求解转换后的模型;最后,以IEEE 18节点系统为算例进行仿真计算。仿真结果表明,所提双层优化模型可以在确保运行性能和新能源消纳的同时,有效协调ADN和微电网之间的利益需求。     

基于空间负荷布局的低碳主动配电网扩展规划研究

针对传统配电网规划方法存在应用效果差、可靠性低的问题,提出基于空间负荷布局的低碳主动配电网扩展规划方法。给定配电网节点模型,根据该模型查询低碳主动配电网扩展目标,通过所获取的目标参数值,对低碳主动配电网进行初管理,分为主动配电电流管理、主动配电电压调整及主动配电网需求侧管理3个部分,从配电网电源、配电阶段和综合分析3个方面进行规划。为验证研究方法的规划效果,设计对比实验。实验结果表明,与传统方法相比,研究方法的规划效果更好,且可靠性更高,能够精准实现规划工作,为主动配电网发展提供有力支撑。     

基于混合整数二阶锥规划的主动配电网有功–无功协调多时段优化运行

通过日前多时段优化,可以为主动配电网中的分布式电源、无功补偿装置和储能装置安排合理高效的生产计划,以达到调节电压水平、提高能源资源利用率、节能降损的目的。首先建立基于三相Distflow潮流的辐射状配电网有功–无功协调动态优化模型。该模型考虑分布式电源出力、储能装置充放电功率、电容器阻投切等连续和离散决策变量,是一个典型的混合整数非凸非线性规划。该类模型缺乏严格高效的求解方法。为此,采用二阶锥松弛技术将其中的三相潮流方程进行凸化松弛,使得优化问题转化为可有效求解的混合整数二阶锥规划模型。最后,采用扩展的IEEE 33节点三相测试系统仿真计算,利用MOSEK等算法包求得电网中各设备动作时刻和投运容量,验证了所提方法寻优稳定、松弛精确、计算高效等特性。     

计及工业聚集区需求响应特性的主动配电网扩展规划

随着配电网中分布式电源的渗透率不断提升,传统配电网正逐步向主动配电网转变。主要考虑工业聚集区需求响应特性,研究含高渗透率分布式电源的工业聚集区配电网扩展规划问题。首先,分析工业聚集区的能量供需特性;其次,计及工业聚集区功能块的需求响应特性,构建含高渗透率DG的配电网扩展双层规划模型(其中:上层规划层用于确定DG的配置容量、地址以及网络的扩建和增容;下层运行层考虑了风电、光伏发电多种复杂运行场景的组合,并考虑了工业聚集区参与需求响应的运行约束);最后,采用某地20 kV实际配电网(工业聚集区)62节点系统,验证了该方法的有效性。     

考虑多能互补的主动配电网规划与高效Benders求解方法

提出了一种考虑风、光多能互补的主动配电网规划模型及求解策略。考虑了多种可再生能源自身的不确定性和相互间的互补特性,采用局部密度峰值的聚类法生成典型场景,以配电网的全寿命周期成本效益最优为目标函数,构建了基于二阶锥规划的主动配电网规划模型。由于多能互补环境下的配电网规划是一个包含大量场景的混合整数非线性规划问题,在Branch-and-Cut求解框架下,基于现代Benders分解算法给出了规划模型的高效求解策略。最后采用IEEE-24节点测试系统进行了算例分析,测试结果验证了规划模型的合理性以及求解策略的高效性。