考虑分布式能源综合利用的交直流混合配电网规划研究

文章建立了包括分布式光伏、负荷和换流站在内的规划模型。以交直流混合配电网扩展投资运行总费用最小为目标,建立满足节点电压、线路有功功率、分布式电源容量约束的数学模型;考虑负荷增长的需求,提出了改进GA的最小生成树规划方法,避免了不可行解,提高了优化效率;通过对分布式电源和交直流混合配电网进行选址定容和网架的综合优化,建立了考虑分布式能源综合利用的交直流混合配电网扩容优化方案。最后,采用对比分析,验证了文章所提规划方法的有效性。     

含分布式电源的交直流混合配电网动态重构模型

直流配电网的发展为直流电源和负载提供更高效接入方式的同时,也使配电网在运行中呈现出交直流混合的拓扑形式。为适应这种变化,考虑交直流配电网重构中可能出现的混合结构,建立了统一的稳态潮流模型。为了保证网络辐射特征,建立了基于有功潮流方程的充要约束条件,进而提出含分布式电源的交直流混合配电网动态重构模型。该模型以购电成本、网损成本、分布式电源发电成本之和最小为目标函数,可基于泰勒级数和分段线性化技术将原模型转化为能有效求解的混合整数线性规划问题。最后通过一个包含不同类型分布式电源的改进50节点算例验证了所提模型的有效性。     

一种计及无功补偿的分布式电源优化配置方法

可再生能源以分布式电源的形式接入配电网是消纳可再生能源的重要手段,为进一步提高可再生能源的利用率,本文在分布式电源优化配置过程中考虑无功补偿设备以及储能系统的配置,建立了分布式电源、储能系统、无功补偿设备建设成本最小,系统网络损耗最小,系统电压稳定指标最优的多目标优化模型,并提出基于概率分布策略的改进遗传算法用于优化模型的求解。最后,以IEEE-33节点配电网系统为例,表明本文提出的配置方法可以改善分布式电源的波动性对配电网的不利影响,在保证系统稳定的前提下,进一步提高可再生能源利用率。     

交直流混合配电网VSC与分布式电源三层协调规划方法研究

为了在规划中充分考虑交直流混合配电网的功率控制能力,文章考虑电压源换流器(Voltage Source Converter, VSC)与分布式电源(Distributed Generation, DG)之间的影响特性,以全社会综合效益最优为目标,建立交直流混合配电网VSC与DG三层协调规划模型:上层模型以直流改造和接入建设成本最小为目标进行VSC的选址定容;中层以DG规划成本最小为目标进行DG选址定容;下层以规划阶段整体综合运行成本最小为目标优化系统的运行状态。采用精英保留遗传算法以及二阶锥规划算法进行求解。算例结果验证了所提方法的有效性。     

基于改进FPA算法的配电网光伏消纳能力评估

配电网中接入分布式光伏电源会带来诸多不利影响,研究配电网分布式光伏的消纳能力问题对维持配电网的安全运行至关重要。文章研究了分布式光伏电源接入对配电网电能质量、短路容量及网损的影响,以分布式光伏电源接入量最大、网损最小为目标函数,以电压偏差、电压波动及短路容量为约束条件,建立了分布式光伏消纳能力评估模型。根据所建模型特点,提出了一种改进的花授粉优化算法(Flower Pollination Algorithm,FPA),并对IEEE33节点系统及实际配电网进行求解。最后验证了所建模型的正确性及算法的有效性。     

柔性互联配电网供电能力概率评估

柔性互联配电网中接入的分布式电源有着随机性、相关性特征,给配电网供电能力研究带来巨大挑战。考虑到分布式电源的相关性,以Nataf变换及三阶多项式变换作为相关性处理方法;以最大负荷供应能力作为供电能力评估模型;以三点估计法、重复潮流法结合交直流交替迭代算法作为柔性互联配电网供电能力概率评估方法。在IEEE33算例中结合3端SOP构造柔性互联配电网进行方法验证,验证了所提算法的有效性,同时得到结论可以通过调整SOP的无功功率以及交流侧电压幅值的控制参数来提高系统的供电能力。     

考虑光伏储能和可控负荷的配电网检修计划优化

主动配电网（active distribution network, ADN）是传统配电网的一个发展方向,其特点是能够对接入配电网的分布式电源（distributed energy resources, DER）进行主动控制和主动管理,这会对配电网检修计划的制定产生一定的影响。以含有光伏-储能联合发电系统和可控负荷的配电网为例,研究分布式电源在配电网检修中所能起到的作用,建立了相应的二层优化模型。其中子模型为单设备检修优化模型,考虑天气情况对光伏发电出力的影响,通过对储能电池和可控负荷的优化设置来减小功率损失;主模型为全检修计划优化模型,考虑储能电池容量约束,优化目标为减少检修全过程中的经济损失。针对模型特点,采用混沌粒子群分层优化算法和改进的TSP搜索算法进行求解。IEEE33节点系统的仿真结果显示了模型的正确性和有效性,比较不同条件下的仿真结果可以说明分布式能源的接入有助于降低配电网检修造成的损失。     

基于混沌自适应人工鱼群算法的含家庭储能配电网快速重构方法

针对分布式电源接入配电网具有波动性和随机性的特点,提出一种基于混沌自适应人工鱼群算法的含分布式电源配电网快速化重构方法。在风电、光伏和家用储能的数学模型和节点划分基础上,以电网网损、开关次数以及失电负荷成本最小为目标函数,建立基于多目标优化的含分布式电源配电网的优化重构模型。利用混沌自适应人工鱼群算法对模型进行求解,通过对鱼群的混沌初始化和自适应动态调整步长参数,提高了算法的全局搜索能力和收敛速度。根据电化学储能系统出力特性划分配电网网架重构的典型工作场景,通过含分布式电源的IEEE 33节点测试系统仿真实例验证了该文方法的有效性。仿真结果表明,与单独考虑电网网损成本相比,由该文方法得到的配电网优化重构成本降低了50%以上,优化重构时间均小于0.9 s,实现了含分布式电源配电网的快速自愈。     

主动配电网的多时段网损优化模型

分布式电源的快速发展、储能与无功调节装置的广泛应用使传统配电网进化为主动配电网,合理调控主动配电网运行状态,在接纳新能源的同时降低网络损耗能有效提高电网运行经济性.以全网有功损耗最小为目标,提出了一种主动配电网的多时段优化模型.首先,介绍了二阶锥规划理论及其特性.其次,基于distflow支路潮流方程,将储能、分布式电源、无功调节装置的运行纳入模型约束,构建了配电网多时段最优潮流模型.最后,基于改进IEEE-33节点系统的算例验证了所提模型能有效降低网络损耗.     

基于APDE算法的配电网分布式电源承载力评估

针对分布式电源接入配电网装机容量问题,提出一种基于自适应扰动差分进化算法（APDE）的配电网分布式电源最大承载能力评估方法。首先建立包含有载调压变压器及静止无功补偿器的配电网模型,并优化系统潮流与注入功率的关系表达式,通过考虑分布式电源及负荷的不确定性,建立基于机会约束规划下的源荷不确定性配电网分布式电源最大承载力评估模型;然后对差分进化算法进行改进,形成APDE算法以求解模型;最后基于IEEE-33节点配电系统对所建配电网模型进行分析,验证其满足电力系统分析需求,并进一步对所提配电网分布式电源承载力评估方法进行分析,通过与相关算法比较,证明了所建模型的可行性和改进方法的有效性。     

Power flow calculation for a distribution system with multi-port PETs: an improved AC-DC decoupling iterative method

Recently, power electronic transformers (PETs) have received widespread attention owing to their flexible networking, diverse operating modes, and abundant control objects. In this study, we established a steady-state model of PETs and applied it to the power flow calculation of AC–DC hybrid systems with PETs, considering the topology, power balance, loss, and control characteristics of multi-port PETs. To address new problems caused by the introduction of the PET port and control equations to the power flow calculation, this study proposes an iterative method of AC–DC mixed power flow decoupling based on step optimization, which can achieve AC–DC decoupling and effectively improve convergence. The results show that the proposed algorithm improves the iterative method and overcomes the overcorrection and initial value sensitivity problems of conventional iterative algorithms.     

Combined operation of DC isolated distribution and PV systems for supplying unbalanced AC loads

This paper describes a DC isolated network which is fed by distributed generation (DG) from photovoltaic (PV) renewable sources to supply unbalanced AC loads. The battery energy storage bank has been connected to the DC network via DC/DC converter called storage converter to control the network voltage and optimize the operation of the PV generation units. The PV units are connected to the DC network via its own DC/DC converter called PV converter to ensure the required power flow. The unbalanced AC loads are connected to the DC network via its own DC/AC converter called load converter without transformer. This paper proposes a novel control strategy for storage converter which has a DC voltage droop regulator. Also a novel control system based on Clarke and Park rotating frame has been proposed for load converters. In this paper, the proposed operation method is demonstrated by simulation of power transfer between PV units, unbalanced AC loads and battery units. The simulation results based on PSCAD/EMTDC software show that DC isolated distribution system including PV units can provide the balanced voltages to supply unbalanced AC loads.     

含VSC换流器的交直流配网潮流算法

随着电力电子技术的发展和应用,直流技术得到了快速发展,交直流网络亦广泛应用于电力系统。建立含电压源型换流器(VSC)交直流配电系统,探讨了VSC换流器损耗及其控制方式,并针对交替迭代法和统一迭代法两种算法的不足,提出了改进交替迭代算法,该算法通过调整交流、直流子系统界限的重新界定,避免了潮流计算迭代的交替,从而大大减少潮流计算量。最后通过改进IEEE 13节点配电系统验证了所提算法的正确性和高效性。     

Research on power electronic transformer applied in AC/DC hybrid distribution networks

The AC/DC hybrid distribution network is one of the trends in distribution network development, which poses great challenges to the traditional distribution transformer. In this paper, a new topology suitable for AC/DC hybrid distribution network is put forward according to the demands of power grid, with advantages of accepting DG and DC loads, while clearing DC fault by blocking the clamping double sub-module (CDSM) of input stage. Then, this paper shows the typical structure of AC/DC distribution network that is hand in hand. Based on the new topology, this paper designs the control and modulation strategies of each stage, where the outer loop controller of input stage is emphasized for its two-control mode. At last, the rationality of new topology and the validity of control strategies are verified by the steady and dynamic state simulation. At the same time, the simulation results highlight the role of PET in energy regulation.     

交直流混合电力系统快速潮流计算

针对交直流混合电力系统潮流算法计算量大、计算速度慢的缺点,提出一种基于广义特勒根定理的交直流混合电力系统快速潮流计算方法。该方法将修正方程的注入功率改为注入电流,得到基于统一迭代法的电流注入型潮流计算模型,该潮流模型既保留了统一迭代法的强收敛性,又降低了模型计算量。在此基础上,应用广义特勒根定理求解所建潮流模型,既减少修正方程求解量又提高了潮流求解速度。对22节点交直流混合电力系统进行仿真计算,仿真结果验证了该方法的正确性和快速性。     

PES Meetings

Financial transmission rights (FTR) auction is an important method for allocating the network transmission capabilities to the market participants who value them most. In this letter, series flexible AC transmission systems (FACTS) devices are modeled as additional power injection at buses in the presented linear optimization problem of FTR auction, which is based on a DC power flow model. The impacts of controlling different FACTS devices on auction results are shown by detailed studies of an eight-bus test system.     

交直流线路并行架设时的电磁环境横向分布监测

随着电网的不断建设,交直流输电线路同走廊并行架设已在多处出现。目前,交直流混合电磁环境监测多以单点离散测量为主,无法实现横向分布的连续实时测量。通过建立工频电场、无线电干扰、合成电场等测量设备沿同一路径的分布式实时数据采集系统,实现交直流并行线路电磁环境移动式横向分布测量及数据的动态管理,并以典型合成电场数据为例,研究了垂直于线路走廊155m的横向断面合成电场分布趋势。结果表明,实测数据与仿真计算结果趋势较吻合,为交直流并行线路合成电场研究提供了参考。