主动配电网的全寿命周期分布式电源规划问题研究

主动配电网(Active Distribution Network,ADN)的源荷强不确定性加剧了其电源规划的难度。文章基于ADN的灵活管控特性提出了考虑主动管理模式的分布式电源多目标双层规划模型。上层模型以最小化系统电源侧的全寿命周期成本为目标,从而确定DG的安装配置方案;而下层则以最小化DG有功出力切除量为目标,通过采用主动管理中的DG出力控制、有载变压器分接头调节以及无功补偿装置调节等方式实现DG运行优化。利用带自适应变异的改进粒子群(IPSO)算法对上下层模型进行求解,提高了算法的求解速度并有效得到全局最优解。同时,通过对IEEE 33节点系统进行仿真分析,验证了所构建模型的合理性。     

计及故障重构的配电网量测系统鲁棒性配置

针对网络重构对配电网状态估计精度的影响,在分析量测饱和特性的基础上,提出了一种量测系统的鲁棒性配置方法。该方法综合考虑不同故障重构后的多种网络结构,利用马尔可夫链确定其运行概率,并作为权重引入鲁棒性量测配置的数学模型中,利用蒙特卡洛算法模拟量测系统引起的误差。IEEE 33节点配电系统和美国PGE 69节点配电系统的仿真结果表明,所提出的鲁棒性配置方法可兼顾多种网络结构,并有效提高配电网状态估计的精度。     

主动配电网多目标PMU最优配置

随着大规模的分布式电源(distributed generation,DG)接入及电网与用户互动增加,主动配电网状态估计结果与量测配置需要考虑更多不确定性因素。为加强对配电网的实时监测与控制,提高配电网运行态势感知能力,需要发展同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)。在计及DG与负荷不确定性的基础上,建立了考虑经济性、配电网状态估计精度以及节点电压越限概率的多目标PMU最优配置模型。以拟蒙特卡洛方法模拟DG与负荷的不确定性;基于两步式加权最小二乘方法,构建混合量测配电网状态估计模型,并利用改进的自适应多目标二进制差分进化算法进行求解,从而得到特定状态估计误差精度下的PMU最优配置Pareto非劣解集。通过IEEE 33节点配电网系统进行仿真计算分析,验证了所提模型与算法的可行性与有效性。     

含电动汽车的主动配电网分布式电源规划

考虑主动配电网(active distribution network,ADN)对分布式电源(distributed generation,DG)的消纳能力以及DG投资成本,以年综合成本最小为目标建立ADN中计及电动汽车影响与需求侧管理的DG配置模型;并在DG规划过程中考虑DG出力的切除量最小,基于分层求解的思想,将模型分解成双层模型。提出差分进化算法和原对偶内点法相结合的策略对模型进行求解;最后以IEEE-33节点ADN为算例测试模型和算法的有效性,分析电动汽车和需求侧管理对规划结果的影响。     

基于随机最优潮流的主动配电网DG渗透率规划

主动配电网(ADN)是智能电网框架下智能配电网的重要内容.在研究多种集成模式的基础上,从配电公司角度建立了以经济性最优为目标函数的DG渗透率规划数学模型,并定义了集成度和削减率两个DG集成指标.采用时序模型模拟配电网中负荷和DG出力的双重不确定性,提出了基于随机最优潮流(S-OPF)的DG渗透率规划方法.随机潮流采用蒙特卡罗模拟法.结合上海地区实际配电网常用接线模式,建立了上海48节点ADN测试算例,分析了两种情景下DG集成指标对于经济性的影响.     

基于可观测性分析的计及DG不确定性配电网表计优化配置

提出一种基于可观测性分析的计及分布式电源(DG)出力不确定性的配电网表计优化配置算法。首先,对含DG配电网的可观测性进行了分析,得到表计配置原则,通过网络分割算法分割网络加权树进行表计配置;然后,对满足可观测性要求的表计配置方案进行优化,采用拉丁超立方抽样技术对DG出力不确定性进行处理,得到使量测系统表计数目最少和负荷均衡度最大的配置方案;最后,通过对14节点配电网络和IEEE 33节点系统进行测试计算,验证了所提算法的有效性。     

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。     

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。     

含间歇性DG的主动配电网动态重构研究

考虑ADN(主动配电网)中间歇性DG(分布式电源)出力的时变性和系统负荷功率的不确定性,建立了含DG的ADN重构模型,提出了DEIWO(差分进化入侵杂草优化)算法,对配电网进行动态重构。利用柯西分布取代高斯分布对IWO(入侵杂草优化)算法进行空间扩散,在计算初始可以产生更多的可行解;引入DE(差分进化)策略,优化竞争生存操作过程,解决了IWO算法收敛速度慢且容易陷入局部最优的问题。利用改进的OFCMC(最优模糊C均值聚类)方法处理ADN动态重构问题,将ADN动态重构问题转化成C个代表负荷数据为聚类中心的静态重构问题。IEEE 33节点系统算例结果表明,利用DEIWO算法对接入DG的配电网重构后,各节点电压波动、电压偏差降低,节点电压整体提高至接近额定电压且无电压越限,配电网电压质量可达到最佳状态。     

分布式电源模型和负荷模型对配电系统的影响

针对配电系统中分布式电源的配置问题,考虑负荷模型下的不同电压来分析DG模型对DG的选址和容量大小的影响。通过结合不同性能指标为优化子目标的多目标函数,并利用遗传算法对适当的配置地点及DG的容量进行评估,从而根据多目标函数解决接入配电网的DG的配置问题。在IEEE 25节点系统中进行的仿真结果表明,负荷模型对DG在配电网中的配置影响很小,而DG模型对其在配电系统中的配置地点、单机容量和渗透率有明显的影响。     

主动配电网中电池储能系统最优充放电策略

储能系统参与主动配电网的调度计划,对提高分布式能源的利用效率和配电网运行经济性意义重大。提出了一种主动配电网中电池储能系统(BESS)的运行优化模型。考虑分时电价和售购电价差异,实现了分布式电源波动功率的消纳,最小化配电网向主网的购电成本;通过计算BESS中电池循环寿命,计及BESS的等效运行成本,实现了BESS的经济运行。采用分支定界—原对偶内点法进行求解,以分支定界法考虑离散变量和时段间耦合约束,将问题转化成一系列仅含连续变量的单时段优化问题进行求解。通过对含分布式电源和BESS的IEEE 33节点算例进行测试,验证了所提模型及算法的有效性和可行性。     

考虑可靠性与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估

针对传统供电能力评估中难以同时解决既避免单纯以负荷高峰时刻全网N-1准则为基础又细致计及分布式电源、储能和负荷需求响应影响等问题,提出了考虑可靠性柔性需求与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估方法。首先,结合出力不确定性与用户差异化的响应能力,对主动配电网中的分布式电源、储能与可响应负荷等基本元素进行建模;其次,构建了以最大供电能力为目标、以可靠性需求和故障后负荷响应经济性为主要约束的主动配电网供电能力评估模型;继而,发展了考虑分布式光伏、蓄电池以及需求响应的主动配电网可靠性评估准序贯蒙特卡洛模拟法,并提出了基于遗传算法的供电能力评估模型优化求解方法;最后,通过算例验证了所提方法可有效挖掘主动配电网供电能力,提升资产利用效率。     

考虑光-荷不确定性和旋转备用约束的主动配电网经济优化调度策略

分布式光伏、储能装置等大量分布式电源接入主动配电网(active distribution networks,ADN)后,光伏出力、负荷和旋转备用容量的多重不确定性对主动配电网经济调度的可靠性提出新的挑战。考虑了光伏出力及负荷不确定性,对旋转备用容量进行概率约束,以调度过程中运行成本最小为目标函数提出了一种主动配电网经济优化调度模型。通过所提出的潮流约束线性化方法和离散步长变换方法,将机会约束规划(chance constrained programming,CCP)模型转化为易于求解的确定性混合整数线性规划(mixed-integer linear programming,MILP)模型,并通过CPLEX求解器进行求解。基于IEEE-33节点配电网系统对所提方法进行验证。算例结果表明,所提策略的系统计算时间显著减少,优化效果更好,且可以通过适当设置旋转备用容量概率约束的置信水平实现主动配电网可靠性与经济性间平衡。     

分布式发电并网运行对配电网可靠性的影响研究

主要研究了分布式发电并网运行对配电网可靠性的影响,考虑当前配电网元件和负荷原始参数的不确定性,采用区间算法计算分布式电源并网运行时的可靠性指标。以一个简单的配电网为模型,得出含DG的配电网可靠性指标的计算公式。以IEEE—RBTSBus6测试系统为算例,分别比较分布式电源的未接入、看成额定容量的发电机以及有多个运行状态的发电机组等情况,来分析不同模型对配电网可靠性的影响,并验证分布式发电并网运行在改善电网可靠性方面的作用。     

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。     

分布式发电对配电网可靠性的影响研究

主要研究了分布式发电对配电网可靠性的影响,考虑到当前配电系统元件和负荷原始参数的不确定性,采用基于区间计算的配电网可靠性评估算法分析了参数不确定性对配电系统可靠性的影响,并通过对网络进行简化等值提高了计算速度。以RBTS-6母线配电系统为例,计算了分布式电源接入前后配电系统可靠性评估的各项区间指标,根据可靠性指标分析了不同接入位置对配电网可靠性的影响,验证了作为备用电源的分布式电源在改善电网可靠性方面的作用。     

Optimal placement of DG in radial distribution systems based on new voltage stability index under load growth

This paper presents a comparison of Novel Power Loss Sensitivity, Power Stability Index (PSI), and proposed voltage stability index (VSI) methods for optimal location and sizing of distributed generation (DG) in radial distribution network. The main contribution of the paper is: (i) optimal placement of DGs based on Novel Power Loss Sensitivity and PSI methods, (ii) proposed voltage stability index method for optimal DG placement, (iii) comparison of sensitivity methods for DG location and their size calculations, (iv) optimal placement of DG in the presence of load growth, (v) impact of DG placement at combined load power factor, (vii) impact of DG on voltage stability margin improvement. Voltage profile, the real and reactive powers intake by the grid, real and reactive power flow patterns, cost of energy losses, savings in cost of energy loss and cost of power obtained from DGs are determined. The results show the importance of installing the suitable size of DG at the suitable location. The results are obtained with all sensitivity based methods on the IEEE 12-bus, modified 12-bus, 69-bus and 85-bus test systems.