基于半定规划的三相主动配电网无功优化

配电网无功优化是一个非凸非线性混合整数规划问题,一直难以获得最优解。在考虑配电网三相不平衡的基础上,将配电网无功优化问题松弛为一个凸的半定规划(semi-definite programming,SDP),而凸问题可以得到最优解。采用灵敏度分析和分支定界相结合的方法处理含离散-连续变量的混合规划问题。基于改进的IEEE33节点三相配电系统进行了算例分析,验证了该方法能够精确求解非凸非线性规划问题。     

基于混合整数半定规划的含分布式电源配电网无功优化

含分布式电源配电网的无功优化是一个复杂的非凸非线性混合整数规划问题。提出一种求解含分布式电源配电网无功优化问题的新方法。该方法首先将不含离散变量的无功优化原始数学模型转化并松弛为凸的半定规划模型,以保证解的全局最优性,且能在多项式时间内完成;然后,加入离散变量将该模型扩展为混合整数半定规划模型。采用奔德斯分解法将该模型分解为简单的混合整数线性规划主问题和仅含连续变量的半定规划子问题,通过主子问题的交替迭代求得最优解。最后,通过算例系统仿真验证了所提方法具有松弛精确、求解高效、寻优准确等优点。     

基于混合整数二阶锥规划的三相有源配电网无功优化

三相有源配电网无功优化本质上属于非线性非凸规划问题,目前尚缺乏严格的有效求解方法。针对配电网辐射状运行特点,文中建立了基于支路潮流形式的配电网的三相无功优化模型,然后采用二阶锥松弛技术将原始优化模型转化为具有凸可行域的数学规划形式。考虑电容器等离散的补偿设备后,模型进一步扩展为含离散变量的混合整数二阶锥规划模型。该模型可被现有优化算法包高效求解。采用IEEE 33节点和IEEE 123节点系统进行算例分析,验证了所提出的方法的寻优稳定性和计算高效性。     

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。     

松弛MPEC和MIQP的启发–校正两阶段动态无功优化算法

为快速求解计及离散调节设备动作次数约束和电网安全约束的多时段动态无功优化问题,建立以有功网损最小为目标函数的混合整数非线性规划模型,并提出一种启发搜索加变量校正的两阶段求解方法:启发搜索首先将离散变量松弛为连续变量,形成一个带平衡约束的的优化模型,进而得到各个时段的连续优化结果,然后建立以方差最小化为目标并严格满足原模型中离散调节设备动作次数约束的整数二次规划模型,得到最优动作次数和离散归整结果;变量校正是固定启发搜索得到的离散变量优化结果,重新校正连续变量的优化量。通过IEEE 14测试系统详细讨论了无功调节设备的步长和动作次数对优化结果的影响;此外,IEEE 30、57、118节点测试系统的优化结果表明,所提方法能够快速得到优化结果,实现并行求解,且其精度可满足实际工程需要。     

基于混合整数凸规划的主动配电网无功电压优化运行方法

合理协调主动配电网电力设备的无功调节资源,能够加强电压运行水平、提高分布式能源的渗透率、以及减少网络损耗。首先,建立主动配电网无功电压优化运行模型;然后,通过引入二进制变量和连续变量,将模型中的变压器离散变比约束和离散无功补偿装置运行约束转化为线性约束,并把节点功率平衡约束松弛为二次锥约束形式,得到混合整数凸规划模型;最后,采用33节点系统作为仿真测试系统,并利用工程优化包求解所述模型,获取主动配电网中不同电力设备的运行方案。测试系统上的仿真结果表明本文方法能够有效处理高度非凸的主动配电网无功电压优化运行问题。     

计及分布式电源随机出力的三相配电网可调鲁棒无功优化

具有出力不确定性的可再生能源大量接入给配电网的规划与运行带来了巨大挑战。因此,考虑分布式电源出力随机性的无功优化成为配电网运行的重要研究内容。提出计及分布式电源随机出力的三相配电网可调鲁棒无功优化模型,利用二阶锥技术和对偶范数理论将原模型转换成混合整数凸规划优化模型并求解。针对鲁棒优化解过于保守的问题,通过调整不确定度协调解的经济性与安全性。IEEE-13节点和IEEE-123节点三相配电网系统仿真结果表明,相比传统确定性模型和随机优化模型,所提可调鲁棒无功优化模型鲁棒性较好,计算效率高。     

基于混合整数凸规划的含风力发电机组配电网无功补偿优化配置

提出一种基于混合整数凸规划的配电网无功补偿电容优化配置新算法。利用风力发电机组发电功率的多状态离散概率模型,以安装补偿电容所带来的经济效益最大为目标函数,考虑二阶锥松弛后的潮流约束方程和节点电压约束,对含风力发电机组的配电网中补偿电容器的安装位置和容量进行优化配置。基于二阶锥的凸多面体近似等价方法,将配电网无功优化问题描述为混合整数线性规划问题,利用更通用的求解器求得该问题的最优解。在含风电分布式电源配电网中分别对所提方法进行验证,仿真结果表明,该算法计算效率高,且能得到计及风电随机波动影响的最优方案。     

考虑多种主动管理措施的配电网有功-无功协调优化*

为降低含高渗透率分布式光伏配电网的运营成本,促进光伏消纳和提高配电网运行效率,建立了基于混合整数二阶锥规划(MISOCP)的配电网有功-无功协调优化模型。该模型以日内综合运行成本最小为目标,并考虑网络重构、可控光伏和有载调压变压器等配电网主动管理措施。采用Benders分解法将MISOCP模型分解为仅含连续变量的SOCP子问题和0-1整数线性规划主问题,松弛子问题中的DistFlow方程以确保子问题可行,主、子问题通过Benders割耦合,交替求解以提高计算效率。最后通过改进的IEEE 33节点系统验证了所提模型和方法的精确性、快速性和有效性。     

考虑新能源接入的配电网两阶段有功无功协调降损方法

随着新能源的大规模并网,因其具有的波动性和不确定性,给配电网的降损工作带来新挑战。提出基于二阶锥规划的配电网日前日内两阶段有功无功协调降损方法。利用二阶锥规划对潮流模型进行松弛,并对非线性离散设备进行线性化,使该问题成为一个非凸的混合整数规划问题;考虑配电网有功无功的强耦合性,在日前阶段通过有功无功协调配合降低配电网的网损,并利用日前阶段慢响应设备的优化结果以及日内短时间尺度的新能源出力预测,对配电网系统进行日内阶段的滚动无功降损优化,保证系统安全运行的同时也满足了经济性需求;通过在改进的IEEE 33节点系统上进行仿真计算,验证所提方法的可行性。     

基于连续潮流的配电网供电能力评估

随着非全相运行的分布式电源大量接入配电网,配电网固有的三相不平衡特征更加突出,传统配电网供电能力评估因忽略配电网三相不平衡特征导致结果不准确。为了准确分析三相不平衡特征对配电网最大供电能力评估的影响,建立了以配电网供电负荷参数最大为目标函数,考虑了支路热约束和节点电压等状态变量和分布式电源的有功和无功功率等控制变量的含分布式电源三相不平衡配电网供电能力评估模型。选择电压跌落情况最严重的相作为连续参数,确保预测-校正过程的的连续潮流法求解的结果更加精确。最后,采用拓展的IEEE33节点配电系统进行仿真验证,表明文中所提的模型和求解方法是有效的。     

基于定常海森矩阵的配电网三相最优潮流模型

含有高比例分布式电源和多种离散可调设备的主动配电网最优潮流问题,实质上是一种非凸、非线性混合整数优化问题,这类问题的求解速度较慢。文中提出了基于定常海森矩阵的配电网三相最优潮流模型,模型中考虑了三相变压器、具有三相耦合特性的分布式电源、分相调压器等设备的二次模型,以保证海森矩阵为常数。通过增加支路电流为待求变量,提出直角坐标系下三相变压器的二次模型,使优化模型的海森矩阵为常数阵,从而降低最优潮流的计算时间。构建了计及分布式电源三相功率耦合特征的配电网三相最优潮流模型,比较了二次罚函数和高斯罚函数对离散控制变量的处理效果,并应用预估—校正原对偶内点法对优化模型进行求解。同时,提出加入调压器的二级迭代最优潮流策略,从而进一步优化目标值。最后,通过算例验证了所建模型与所提方法的正确性与有效性。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

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。     

含分布式电源的三相不平衡配电网连续潮流计算

连续潮流是电力系统电压稳定分析的重要工具。针对含不同类型分布式电源的配电网及其三相线路参数和负荷不平衡的情况,提出了一种三相配电网连续潮流方法,由切线预测环节和牛顿法校正环节组成,并采用局部几何参数化策略处理三相不平衡系统PV曲线的斜锐角现象。考虑了PV和PQ节点类型分布式电源的限值约束,给出了新的节点类型双向转换逻辑和分岔点类型识别方法。通过对IEEE 33节点配电系统进行算例仿真,表明所述算法可以有效追踪三相配电系统的PV曲线,准确计算电压稳定临界点并识别分岔点类型。     

基于分支定界—原对偶内点法的日前无功优化

现有的日前无功优化模型较少考虑次日电压稳定问题,且算法无法准确处理离散变量及时段间耦合约束。针对此现状,提出了一种计及分区动态无功储备的日前无功优化模型,并采用分支定界—原对偶内点法对其进行求解。在求解过程中,利用分支定界树使离散变量逐步逼近离散值,通过合理的分支剪支策略满足离散变量的时段间耦合约束,将日前无功优化问题转换为一系列仅含连续变量的单时段无功优化问题进行求解。IEEE 30和IEEE 118节点系统的仿真结果表明了所提模型与方法的有效性。     

基于广义主从分裂的输配电网一体化分布式无功优化方法

大量分布式电源接入配电网后,输、配电网间无功电压关系更加密切,传统输、配电网无功优化孤立进行已不再合适。根据输、配电网运行管理的独立性,提出了一种基于广义主从分裂思想的输配电网一体化分布式无功优化方法。输配全局无功优化问题分解为输电网优化主子问题、各配电网优化从子问题及边界一致性判别问题。各子网无功优化子问题采用对偶规划类算法求解,离散变量采用罚函数法处理以保持增广拉格朗日函数的可微性。通过由对偶乘子构造的边界灵敏度实现输、配电网子问题间的解耦,输配电网控制中心间通过传递边界变量及其灵敏度信息实现分布式协调。对IEEE 30节点系统(输电网)和含多种分布式电源的IEEE 33节点系统(配电网)进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

考虑多重不确定参数的配电网概率无功优化

针对同一区域内多个分布式电源及波动负荷的随机性和相关性对配电网模型带来的多重不确定性,构建了考虑多重不确定参数的概率无功优化模型,并将其转化为多场景确定性优化问题求解。模型中,三阶多项式正态变换(TPNT)改进的Nataf变换解耦了分布式发电机组和波动负荷的相关性,Gaussian-Hermite积分法处理了目标函数和约束项涉及的概率潮流计算。所建模型使用多策略融合粒子群优化算法进行优化求解,得到确定的控制变量最优解和状态变量统计矩。将该模型应用于接入多个分布式光伏发电机组和波动负荷的IEEE33节点配电系统进行仿真测试,其结果验证了所提概率无功优化模型和解法的适应性和有效性。     

Volt/var optimization of unbalanced distribution feeders via mixed integer linear programming

The paper presents a Mixed Integer Linear Programming (MILP) model for the solution of the three-phase volt/var optimization (VVO) of medium voltage unbalanced distribution feeders. The VVO of a distribution feeder is aimed at calculating the most efficient operating conditions by means of the scheduling of transformers equipped with an on-load tap changer and distributed reactive power resources (such as embedded generators and switchable capacitors banks). The proposed model allows the representation of feeders composed by three-phase, two-phase, and single-phase lines, by transformers with different winding connections, by unbalanced wye- and delta-connected loads, by three-phase and single phase capacitor banks and embedded generators. The accuracy of the results is verified by using IEEE test feeders.