基于可靠性显式表达的交直流混合配电网规划方法

为了克服基于启发式优化算法难以得到交直流混合配电网规划模型最优规划方案的缺点,同时在规划时更好地兼顾交直流混合配电网的经济性与可靠性,文中基于改进的配电网可靠性显式表达方法和线性潮流约束,提出了计及可靠性成本的中压交直流混合配电网的混合整数线性规划模型。所提模型以最小化投资建设成本、运营成本、可靠性成本为目标,对配电网中的节点建设类型以及待规划支路进行规划求解。然后,将得到的交直流混合规划方案与交流规划方案和直流规划方案进行了比较。最后,分析了换流器故障率对交直流混合配电网规划结果的影响。     

基于柔性多状态开关的交直流配电网有功-无功优化调度

交直流配电网作为主动配电网的重要发展方向,协调其有功-无功资源以改善系统运行特性具有重要研究价值。首先,以基于多端柔性多状态开关(SOP)的交直流配电网为研究对象,计及储能、柔性负荷、SOP、光伏逆变器等关键设备运行约束,以及削峰填谷和电压偏移约束,构建了以运行成本最小为目标的交直流配电网有功-无功调度模型。然后,为适应光伏出力的随机性,构建了数据驱动的两阶段随机-分布鲁棒优化模型,并基于列与约束生成算法进行求解。最后,采用72节点和38节点交直流配电网作为算例,验证了模型的有效性。     

柔性互联配电网故障恢复的云边协同优化算法

柔性互联配电网是未来新型配电网的新发展方向,系统对故障恢复策略及其算法提出了更高的响应速度要求。为提升配电网故障恢复优化算法的响应速度,以柔性互联设备为网络边界,采用云边协同技术,在遵循云边端网络架构的约束下,将健全边缘网络的最优潮流计算前移到配电网正常运行时,采用定时或阈值触发扫描计算并拟合边缘网络最优运行指标与网间交互功率的分段线性关联函数,从而提出基于边缘网络前置预计算的柔性互联配电网故障恢复优化算法及其云边协同调控逻辑。由于各边缘网络的优化计算前置到正常时,且优化模型被限制在边缘网络内,优化模型维度被有效限制,配电网故障恢复算法的响应速度得到提高。算例分析与对比验证表明,所提方法准确且计算效率高。     

配电网网架规划与多模块智能终端配置联合优化方法

针对现有配电网网架规划方法未能与二次设备充分协调及对二次设备类型考虑不全等问题,提出了一种网架规划与多模块智能终端配置联合优化方法。介绍多模块智能终端的组成模块,并分析保护与自动化配合的故障处理策略;基于该故障处理策略,定义含多模块智能终端的配电网故障处理时间与馈线分区逻辑;提出配电网网架规划与多模块智能终端配置协同规划框架,构建交替优化数学模型,并采用粒子群优化算法进行求解;通过IEEE RBTS BUS-2配电系统和某60节点城市配电网2个实例,验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于自适应步长ADMM的柔性配电网光-储协同分布鲁棒优化配置

针对柔性配电网的显著分区特征以及光伏出力的不确定特性,提出了一种区域间分布式优化及区域内两阶段优化方法,建立了基于自适应步长交替方向乘子法的光-储协同分布鲁棒优化配置模型。基于耦合支路法将柔性互联装置解耦,通过一致性约束协调各区域间的边界条件,利用自适应步长交替方向乘子法进行全局迭代分布式优化。以最小化柔性配电网的投资运行总成本为优化目标,建立基于数据驱动的各子区域两阶段分布鲁棒优化模型,并提出一种交直流混合凸松弛方法处理非线性非凸模型以便快速求解。基于改进相对熵构建光伏典型出力场景的不确定概率分布模糊集,通过列与约束生成算法求解两阶段分布鲁棒优化模型。以改进的某实际293节点柔性配电网为算例验证所建模型的有效性。     

柔性多状态开关与分布式储能系统联合接入规划

随着分布式电源渗透率的提升,配电网运行面临着源荷强随机波动带来的挑战。柔性多状态开关（SOP）和分布式储能系统（DESS）可分别在空间和时间上实现潮流的灵活调节,进而提升配电网运行的灵活性。建立了基于时空特性的SOP和DESS双层规划模型,其中上层为选址定容层,考虑系统经济性,以配电网年综合运行成本最小作为优化目标;下层为运行优化层,以配电网网损费用和电压偏移之和最小作为优化目标。通过社区挖掘算法和改进负荷矩方法确定规划方案待安装节点集合,并采用自适应粒子群优化和二阶锥规划的混合算法求解规划模型。以IEEE 33节点系统进行算例分析与对比验证,结果表明SOP和DESS联合接入能有效改善配电网电压时空分布,且运行安装成本最低。     

基于SOP有功-无功协同的低压配电网末端电压越限治理

分布式电源具有出力波动性,且接入位置分布不均,其高比例、规模化接入低压配电网将引发线路末端电压越限问题,如何充分利用配电一次设备对配电网的调节能力实现快速灵活调压是提升配电网对分布式电源消纳能力的关键。文中基于智能软开关(SOP)构建了柔性互联配电网,并提出一种基于SOP有功-无功协同的调压方案,相比于现有的储能系统有功调压和设备无功调压方案,在同等装置容量下具备最佳的电压调节性能,可大幅提升配电网对分布式电源的消纳能力。由于SOP的有功功率传递会同时影响互联线路电压,依据各馈线末端固有电压水平划分配电网运行模态,有机结合SOP内部储能装置,提出基于SOP多模态协同的调压控制策略,可同时实现互联配电线路的末端电压越限治理,且该方案可灵活推广应用到多端柔性互联场景。通过所搭建的柔性互联配电网仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

柔性互联配电网换流器控制模式平滑切换策略

电流矢量控制与功率同步控制是广泛应用于柔性互联配电网中电压源换流器的2种控制模式。由于运行原理和运行特性不同,大多数传统换流器只配备一种控制模式,导致在交流电网强度变化时其运行灵活性受到限制,并在极端事故下可能带来严重问题。为扩大换流器在柔性互联配电网中的运行范围和增强其运行灵活性,首先对比了电流矢量控制和功率同步控制在不同交流电网强度下的稳定性,并分析了2种控制模式间切换的必要性。然后,考虑到事故下和事故恢复中交流电网强度变化的完整过程,提出了一种电流矢量控制与功率同步控制的平滑切换策略,并通过在功率同步环增加功率前馈环节,进一步削弱了系统强度变化造成的扰动。最后,以PSCAD/EMTDC中搭建的双端柔性互联系统为例,验证了所提策略的有效性。     

集中-分布式混合压缩空气储能电站优化规划策略

针对城镇配电网供电能力不足的问题,设计了一种集中-分布式混合压缩空气储能（CAES）电站的基本架构。该架构依托集中式先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)电站建立分布式液态空气储能电站,可更有效地利用AA-CAES电站大规模储气室的优势,延展AA-CAES电站的功能。然后,建立了集中-分布式混合CAES电站的运行模型。该模型能准确描述混合CAES电站空气压缩、液化、贮存、运输、汽化、膨胀发电等过程中的能量流通、转化、存储和释放机理。基于混合CAES电站的运行模型,结合全寿命周期成本理论,建立了混合CAES电站的优化规划与运行模型。上述模型还包含扩建输电线路、增建燃气轮机、安装电池储能等备选方案的相关约束,以便对比安装混合CAES电站和其他方案的经济效益。最后,通过算例仿真验证了优化规划与运行模型的有效性。     

计及运行特性的配电网分布式电源与广义储能规划

在配电网分布式电源与广义储能的联合规划中,为了充分挖掘柔性负荷的调控能力,实现源-荷-储的协同互动,提出了分布式电源和广义储能的双层规划方法。结合广义储能的运行特性模型,提出了柔性负荷的需求响应潜力量化方法及配电网的运行策略。构建了运行-规划模型,上层考虑系统规划成本、响应激励成本以确定资源的选址定容方案;下层以配电网的可持续性、可靠性为目标,采用自适应参数网格粒子群优化算法求解广义储能的运行结果。算例仿真结果验证了所提模型和方法的有效性及优越性。     

考虑电动汽车集群时空能量可调控特性的交直流混合配电网紧急优化调度

针对交直流混合配电网存在强随机性分布式电源接入、电力电子变流器的过载能力受限的特点,提出了考虑电动汽车(EV)集群时空能量可调控特性的交直流混合配电网紧急优化调度方法。基于负荷在紧急状态下的响应特性差异建立紧急响应负荷模型,基于紧急优化调度的实际需要和EV集群中各单元的荷电状态、并离网状态差异性特点建立EV聚合商紧急调控模型;综合考虑调度单元的经济性与系统可靠性,建立紧急优化调度模型;基于改进的IEEE 33节点交直流混合配电网构建2种故障场景,基于最差净负荷功率曲线进行优化求解,并将EV集群与容量相当的传统储能的紧急优化调度结果进行对比,结果验证了所提方法的灵活性、有效性及经济优越性。     

基于新型柔性故障限流器的多端直流配电网故障隔离策略

针对多端直流系统故障电流峰值高、上升速度快以及无法保证非故障区域供电可靠性的问题,提出一种适用于中高压配电网的级联式新型柔性故障限流器与机械式直流断路器协同作用的故障隔离策略。首先通过微分欠压保护触发柔性故障限流器,实现极间电压箝位效果,抑制故障电流,提高直流系统故障隔离后的动态恢复特性。其次依据直流断路器的分断速度,实现故障限流器动作时间的灵活设置。利用断路器方向纵联保护信号保证故障区域换流站侧故障限流器的持续作用,直至直流断路器动作隔离故障。该策略还可避免换流站闭锁,降低断路器分断速度与开断容量要求,延长断路器使用寿命,提高系统供电可靠性。最后,在MATLAB/Simulink中搭建四端中压配电网模型,并通过仿真验证故障限流器的效果以及所提策略的可行性。     

考虑地理信息聚类分区的配电网多阶段动态规划方法

面对复杂多样的负荷时空增长模式,为提升配电网规划方案的经济性和可行性,提出一种基于地理信息系统的配电网动态规划方法。该方法基于密度峰值聚类的等效负荷点位置信息,采用布雷森汉姆-粒子群优化算法驱动的线路规划方法形成待规划线路集合,并运用混合整数二阶锥规划模型结合动态规划的方法对配电网规划这一非凸非线性问题进行求解。所提方法建立的聚类分区下的负荷时空分布模型简化了问题规模,并以最小化线路综合成本为目标,囊括全寿命周期内线路建设成本、运维成本及损耗成本。同时,动态规划方法分阶段制定规划策略解决了阶段性网架增长带来的结构性调整,契合实际应用需求。最后,以某城市实际规划区域为算例验证了所提方法有利于降低网架规划建设成本、运维成本以及提高规划可行性。     

考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划

随着数字化时代到来,数据中心的数量和规模与日俱增,已成为配电网中一类重要的需求响应资源。为提高设备利用效率,数据中心可通过柔性配电设备与园区内光伏、储能系统化集成,进一步保障数据中心的供电可靠性与运行经济性。提出了一种考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划方法。首先,对数据中心园区内多类型设备进行建模。在此基础上,建立了考虑多类型资源的数据中心园区供电规划模型,以数据中心园区设备投资成本和运行成本最小为目标,合理规划园区内柔性变电站各换流器容量、数据中心各类型服务器数量、储能系统及光伏系统的容量。最后,采用数据中心园区算例,验证了考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划的经济效益,分析了不同因素对数据中心园区规划结果的影响。     

基于轮换消弧的配电网单相接地故障柔性调控方法

针对现有配电网接地消弧装置在进行故障电流全补偿时能量获取困难的问题,提出了一种基于轮换消弧的配电网单相接地故障柔性调控方法。首先,分析了不同单相接地故障工况下,多功能消弧变流器直流侧电容电压的变化规律。在此基础上,对多功能消弧变流器两个非故障相之间轮换消弧的基本原理和能量流动情况进行了详细阐述。其次,推导了轮换周期、切换时间与变流器直流侧电容电压的关系式;对多功能消弧变流器两个非故障相的控制参数进行了合理设计,进而保障两个非故障相直流侧电压的稳定。最后,通过仿真和实验验证了所提轮换消弧方法的正确性和可行性。     

考虑可靠性的交直流混合配电网网架与分布式电源协同优化规划

含高比例分布式电源接入的交直流混合配电网是未来配电网发展的重要过渡形式,且随着电力系统的发展,对于配电网可靠性的要求越来越高。提出了一种考虑可靠性的交直流混合配电网网架与分布式电源协同优化规划设计方法。在场景构建阶段,该方法考虑了配电网中各分布式电源出力的相关性和时序性以及各负荷功率的时序性。在可靠性评估阶段,针对交直流混合配电网的运行特点,建立了完善的同时考虑稳态和故障运行下可靠性的综合评估体系,通过建立各可靠性指标间的联系,客观地将可靠性指标与经济性指标进行统一量纲处理。在优化阶段,对交直流混合配电网网架结构及分布式电源接入容量设计了双层协同优化策略。同时,建立了完备的线路故障抽样模型。以修改的IEEE 33节点交直流混合配电网的优化规划算例验证了所提方法的优越性和有效性。     

计及静态电压稳定性的风光电站选址定容协同规划方法

为了降低风光电站并网给电力系统电压稳定性带来的负面影响,提出了计及静态电压稳定性的风光电站选址定容协同规划方法。分析了风光电站的发电特性,并对其建立数学模型;考虑并网等值阻抗和静态电压稳定性的内在制约关系,进一步综合风光电站及其汇集站选址定容、并网点位置等优化目标,建立了风光电站选址定容协同规划模型;基于地图栅格化和分段线性化方法,将所提规划模型转换为混合整数线性规划模型;在此基础上,利用K-means算法提取典型场景,并给出了所提模型的求解流程。基于西南某地区的实际数据进行算例验证,结果表明所提规划方法能够充分发挥规划区域内自然资源的禀赋特性和风光发电互补性,有效提高了风光电站并网后的静态电压稳定性。     

基于图计算的交直流混合配电网优化调度

为应对含高比例光储的交直流混合配电网的统一建模和协同计算问题,构建了基于图计算的交直流混合配电网优化调度模型。首先,将交直流混合配电网中的设备抽象为图的顶点,建立了面向对象的交直流混合配电网图模型。其次,基于该图模型构建了含高比例光储的交直流混合配电网的协同调度模型,并推导了以顶点为中心的交直流混合配电网图计算方法,通过模型的分解和顶点并行计算提升模型的计算效率和可解性并保护用户隐私。最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性。     

基于智能软开关优化配置的配电网柔性互联策略

针对优化互联配电网综合运行成本以及智能软开关（soft open point,SOP）配置问题,提出一种基于改进鲸鱼优化智能算法和二阶锥规划的混合算法。在分析SOP运行模型的基础上,利用蒙特卡洛法模拟风电与光伏功率分布特性,建立了一种考虑配电网购电成本、网络损耗、SOP损耗以及储能充放电成本的SOP优化配置模型;设计了一种基于改进鲸鱼优化算法和二阶锥规划结合的混合优化算法,实现不同配电网间SOP柔性互联选址与系统运行成本优化。基于IEEE33节点与IEEE69节点互联系统进行分析验证,并对比既有柔性配电网互联策略,结果表明,所提策略能够实现配电网间设备协调互补,有效降低系统综合成本,提高有源配电网运行的经济水平。