含多端柔性多状态开关的主动配电网动态潮流

多端柔性多状态开关(flexible distribution switch,FDS)的接入从根本上影响了配电网的网架结构和运行方式,使得配电网的潮流分布和动态特性发生改变。对此,首先基于FDS的拓扑结构及其控制策略确定其工作外特性,建立含FDS主动配电网动态潮流运行模型;同时,定义负荷安全裕度、功率增量配比和潮流均衡度,作为描述潮流转移分布特征的指标;再将原模型转化为混合整数二阶锥规划模型,并调用优化求解器获取最优解;最后,依托实际工程运行数据开展仿真测试,结果表明:FDS参与配电网协调运行可改善电压均衡并降低网损,所述潮流指标可有效评估潮流分配特性,算法高效且寻优稳定。     

含光储联合发电系统的配电网双目标拓展无功优化

光储联合发电系统接入配电网给其优化调度带来了新的资源和挑战。分析了光储联合发电系统接入配电网后对配电网电压和网损的影响机理,揭示了光储系统的有功无功调控对配电网调压和降损的重要地位。构建了以系统有功网损最小和电压越限风险最小为优化目标的拓展无功优化模型。该模型在传统无功优化模型的基础上增加储能有功出力和光伏发电功率因数作为控制变量,丰富了有源配电网无功优化的内涵。采用带精英策略的非支配排序多目标优化遗传算法(NSGA-II)求取帕累托前沿,并根据模糊集理论选取最优折衷解。与多种无功优化方案进行仿真比较,结果表明所提出的双目标拓展无功优化模型能够实现含源配电网中有功潮流和无功潮流的协调优化,在充分挖掘系统节能降耗潜力的同时提高配电网电压运行安全裕度。     

带蓄电池储能系统的DSTATCOM有功无功联合优化控制

蓄电池储能系统接入配电网静止同步补偿器(B-DSTATCOM)进行有功无功联合控制可有效缓解高波动性分布式电源大量接入配电网导致的电压越限、网损加重、三相不平衡度增加等系列问题。对此,文中提出一种计及光伏发电的不平衡主动配电网B-DSTATCOM实时有功无功联合优化控制策略。首先,对B-DSTATCOM四象限运行原理进行研究,在此基础上以电压偏移、网损、电压不平衡度及运行成本为子目标函数建立B-DSTATCOM实时有功无功联合多目标优化控制模型,并采用加权求和法、改进粒子群优化及直接潮流法求得最优控制方案。最后,基于澳大利亚某实际含光伏低压不平衡配电网进行MATLAB仿真,验证所提方法及模型的有效性、实用性和鲁棒性。     

主动配电网中多端柔性多状态开关的选址定容优化

智能柔性多状态开关作为网间功率调控媒介,在主动配电网中实现有功/无功协调并优化运行状态,发挥巨大的应用价值。本文考虑多端柔性多状态开关的拓展性,定义其接入的约束限制和位置向量,提出含柔性多状态开关主动配电网的经济成本优化配置模型。规划目标追求周期最小经济成本,综合考虑设备运行、连接损耗、网间交互和容量配置等成本因素来配置柔性多状态开关接入位置和端口容量。进而采用改进遗传算法和二阶锥规划的混合算法求解。最后,依托实际智能配电网示范工程,在馈线组算例系统中展开测试,结果表明所提方法能保证综合经济成本合理控制,并发掘了柔性多状态开关与无功补偿的有功/无功协调控制的性能,且算法稳定高效。     

基于交替方向乘子法的主动配电网日前两阶段分布式优化调度策略

随着主动配电网中可控设备的大量接入,亟需提出新的优化调度策略以适应主动配电网日益复杂的调度运行。针对此问题,综合考虑主动配电网的运营成本和网络损耗,提出了一种日前两阶段分布式优化调度策略。第一阶段为有功优化阶段,考虑可控资源的有功调节作用,以配电网运营成本最小为目标进行经济优化调度;第二阶段为无功优化阶段,在第一阶段调度基础上,以系统网损最小为目标,考虑可控资源的无功调节作用,建立无功优化模型。为减轻系统通信负担,采用交替方向乘子法分别将有功和无功优化的集中式数学模型分解成多个子模型,通过相邻区域间期望信息的交互实现模型的分布式求解。仿真结果表明该策略可有效减小配电网的运营成本和网络损耗。     

考虑价格需求响应的主动配电网动态经济调度

随着分布式发电的渗透率提高,配电网会出现馈线过载、电压越限等问题,从而限制了分布式电源的接入。需求响应利用负荷侧可调控资源参与主动配电网调度可以促进大规模分布式电源消纳。本文将价格型需求响应引入现有主动配电网的多时段优化运行调度模型,构建了三相主动配电网有功-无功协调动态经济调度模型,并提出了基于混合整数二阶锥规划的模型求解方法。该模型可通过需求响应负荷调节,并协调与分布式电源、储能装置、无功补偿装置的动态优化运行,达到节能降损、保证馈线负载、电压不越限的目的,实现主动配电网全局能量管理优化。对扩展的IEEE 33节点测试系统进行仿真分析,验证了所提出模型及算法的有效性和优越性。     

主动配电网日前有功-无功联合调度

随着主动配电网技术的不断发展,其可调设备种类和数量都迅速增加,包含有载调压变压器、并联电容器组、分布式发电以及储能等多种资源。以配电网运行经济性为目标,建立了配电网日前有功-无功联合调度模型,通过调用其大量有功-无功资源实现配电网的运行优化。结合优化理论最新进展,利用分段线性逼近方法对原始模型进行松弛,以提高求解效率。搭建改进的IEEE 33节点系统进行算例分析,验证了所提有功-无功联合调度模型以及求解算法的有效性。     

基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度有功无功协调调度

随着大量可再生能源的接入,主动配电网在如何应对分布式电源出力不确定性以及负荷波动方面面临极大挑战,同时也对运行过程的经济性和安全性提出了更高要求。为解决上述问题,提出基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度有功无功协调调度方法。基于模型预测控制实现主动配电网日前调度,日内滚动调度以及实时反馈校正,减少可再生能源间歇性以及负荷预测误差对配电网运行的影响。同时考虑配电网有功无功耦合特性,通过有功无功协调优化来降低网络损耗,减少无功设备频繁动作所产生的操作成本,在保证主动配电网安全运行的同时进一步实现运行效益最大化。通过仿真分析计算,证明了所提方法的可行性和有效性。     

基于多维动态规划的柔性光储参与主动配电网优化运行

当前城市电缆配电网高电压问题影响着电网安全运行和高品质供电,清洁能源刚性并网进一步加剧了这一现象。柔性并网是主动配电网的重要特征,可从有功/无功2方面共同作用调节优化电网运行。为此提出光伏和储能一体的光储系统参与主动配电网优化运行的方法,给出了光储系统的拓扑结构,并建立了光储柔性并网模型;构建了以"源-网"损耗最小为目标的主动配电网优化运行模型;针对模型中储能电量的时序连续性和光储有功/无功双决策问题,采用多维动态规划算法求解所建模型。仿真结果表明,柔性光储系统具有较强的潮流调节能力,优化方法实现了清洁能源满额消纳、配网经济运行和电压越限治理等目标。     

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。     

计及柔性负荷的主动配电网多源协调优化控制

发展主动配电网是消纳间歇性分布式能源的有效途径。文中研究主动配电网的优化运行控制技术,提出了全网集中优化、区域协调校正的控制方法。在长周期内协调全网有功和无功资源,基于半定规划理论建立了以网损最小为目标的最优潮流模型,实施全网优化控制。在短周期内,将电网划分为若干个可控区域,提出了区域内分布式电源、电压无功设备、柔性负荷的协调校正控制策略,跟踪全网优化控制给出的区域运行目标。仿真算例表明,全网优化控制能有效降低网损,区域校正控制能准确跟踪全网优化目标,将电网始终维持在最优运行状态。     

考虑可再生能源跨区域消纳的主动配电网多目标优化调度

提高对可再生能源的综合利用能力是主动配电网(ADN)运行控制面临的新增重要任务。为此,提出了一种面向促进可再生能源跨区域消纳的ADN多目标运行优化方法。首先,基于并网接口模型,推导了集中控制模式下分布式发电(DG)的有功、无功功率解耦可调范围,并提出考虑可再生能源跨区域消纳的ADN能量管理策略。在此基础上,分别以系统运行成本、可再生能源发电功率削减量以及系统网损三方面最小化作为目标,构建ADN多目标优化调度模型。该模型综合考虑了DG有功、无功出力控制、储能设备充放电以及可中断负荷的调用,并详细分析了网络潮流和分布式资源特性两方面的约束及其多时段耦合特征。鉴于所建模型具有高维、非线性特点,采用基于启发式策略的多目标和声搜索算法实现高效求解。以扩展的33节点配网系统为例,验证了所提模型的有效性以及ADN运行中计及可再生能源DG无功控制潜力的必要性。     

主动配电网储能系统的多目标优化配置

储能系统在平滑间歇式能源功率波动、削峰填谷、改善电压质量以及提供灵活的功率调节等方面都发挥了巨大的作用。主动配电网能否实现对间歇性可再生能源进行完整消纳以及网络优化运行,在很大程度上依赖于主动配电网的储能系统配置是否合理。文中从削峰填谷能力、电压质量以及功率主动调节能力3个方面建立主动配电网储能系统的多目标优化配置模型,并使用带权极小模理想点法求解该多目标优化问题,避免求解多目标规划问题复杂的Pareto前端曲面,简化了问题求解的复杂度。最后,通过算例验证了所提模型及其求解方法的有效性。     

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。     

主动配电网技术及其进展

主动配电网是实现大规模间歇式新能源并网运行控制、电网与充放电设施互动、智能配用电等电网分析与运行关键技术的有效解决方案。文中重点研究了主动配电网的定义及其特征,分析了主动配电网的研究现状及其关键技术,包括:含间歇式可再生能源及储能装置的主动配电网综合规划技术、基于配电网主动机制的分布自治与全局优化相结合的协调控制技术、功率及能量灵活可调的主动配电网全局优化能量管理技术以及主动配电网多目标经济性评估等。     

基于时序动态约束的主动配电网滚动优化调度

为有效应对主动配电网(ADN)中间歇性能源和负荷等不确定性因素给ADN优化调度带来的挑战,提出了基于时序动态约束的ADN滚动连续实时优化调度方法。以恒定调度周期24 h的经济性最优为优化目标,建立了统筹考虑各类有功和无功功率等控制资源的综合实时优化调度模型。所提的滚动优化调度方法基于优化时刻的实时采集数据和后续23 h的预测数据,采用和声搜索算法求解所建调度模型,连续实时确定每个时刻ADN的最优运行方案。在建模过程中考虑到风光荷预测的不准确性随时间的增长而增大的特性,提出了时序动态约束的概念,即愈往后其安全约束愈加宽松,以此扩大解空间范围,进一步提高了调度方案的经济水平。最后,对改进的IEEE 33节点算例和IEEE 69节点算例的调度仿真分析,验证了所提方法和模型的可行性和有效性。     

基于概率潮流的主动配电网日前-实时两级优化调度

为有效应对主动配电网(ADN)中间歇性电源、虚拟微网与柔性负荷等不确定变量给电网安全经济运行带来的挑战,基于概率潮流技术建立了ADN日前—实时两级优化调度模型。日前调度以ADN中各单元日前功率预测结果为依据,以运行成本最小为目标,确定次日各时段内各调度单元运行计划;在此基础上,针对实际运行中各单元的波动性和超短期预测结果进行实时调度,以不确定单元作为随机变量进行概率潮流计算,对日前调度计划进行调整,使得ADN中各节点电压和支路功率在3倍标准差内波动仍满足约束条件,提高ADN的安全裕度。最后,结合引力搜索算法和粒子群算法对调度模型进行求解,并通过算例验证模型的有效性。