主动配电网中考虑需求侧管理和网络重构的分布式电源规划方法

以年综合费用最小为目标函数,以多种主动管理约束、分布式电源(distributed generation,DG)投资限制和电气限制为约束条件,建立了主动配电网(active distribution network,ADN)中考虑需求侧管理和网络重构的DG规划模型。根据分解协调的思想,将模型转化为三层规划模型。针对模型的特点,提出了差分进化算法、树形结构编码的单亲遗传算法和原对偶内点法相结合的混合策略对模型进行求解。在61节点ADN上对规划模型和求解方法进行了仿真和验证,研究了需求侧管理和网络重构对规划结果的影响。     

主动配电网规划研究综述

从主动管理、规划模型、规划方法、求解算法等方面对主动配电网(active distribution network,ADN)规划研究进行了综述。首先,介绍了主动管理的概念,总结了ADN与传统配电网(traditional distribution network,TDN)的不同技术特点。然后,总结并深入分析了ADN规划模型、不确定性规划、多阶段规划、求解算法等方面的研究成果,探讨了ADN规划涉及的相关问题(如负荷预测、信息与通信技术、方案评估),指出:由于考虑分布式电源(distributed generation,DG)、电动汽车、柔性负荷的接入,同时需考虑主动管理策略,ADN规划的优化目标变得更加多元,需要综合考虑系统的可靠性、经济性及DG的接入能力;ADN的利益主体包括配电公司、DG独立投资商、需求侧管理参与方等,这使得ADN规划问题需要协调各投资主体利益;再者,ADN增加了优化过程中的决策变量及约束条件,不确定性的叠加,使得运行状态更加复杂,极大地影响了规划方案寻优的可行解空间;ADN规划主动地采用管理措施来降低规划方案未来可能的运行风险,其规划结果除了网络解(即规划建设方案),还包括非网络解(即运行控制策略)。最后对ADN规划未来的研究重点进行了展望。     

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。     

计及碳减排的电动汽车充换储一体站与主动配电网协调规划

提出一种计及碳减排的电动汽车充换储一体站(一体站)与主动配电网(ADN)协调规划模型。根据设备资产归属权划分ADN碳排放责任,并提出ADN碳减排机理。基于一体站结构、服务和运行特点,构建运行和配置模型。提出计及碳减排的ADN规划方法:提出ADN网架规划方法和分布式电源(DG)配置方法,结合ADN设备的能量损耗和出力,构建ADN碳净增量模型及其碳交易机制,实现对计及碳减排的ADN运行模型的描述。计及碳交易费用,以规划年综合成本为目标建立一体站和ADN协调规划模型,提出混沌模拟退火狮群算法进行求解。算例结果表明,考虑碳减排的ADN规划的购电成本、规划年综合成本、节约年环境碳排量、阶梯单位碳价分别约为不考虑碳减排ADN规划的10%、35%、460%和4倍,从而验证了所提模型与方法的可行性和有效性。     

考虑需求响应影响的含分布式电源的配电网多目标协调规划

分析了考虑需求响应影响的含分布式电源(DG)的配电网多目标协调规划问题,建立了以DG综合投资成本(包括DG安装及运行维护成本、购电综合成本、需求响应运行成本、网络损耗成本和环境效益)最小为目标的模型,综合考虑网络系统安全约束和需求响应运行约束条件,实现DG位置和容量的协调规划。利用自适应粒子群算法对IEEE33节点系统进行求解,算例结果表明,该模型能有效提高可再生能源的利用率,提升含DG的配电网规划的经济性。     

考虑供需互动和分布式电源运行特性的主动配电网网架规划

考虑主动管理和需求侧管理措施,以及分布式电源(DG)的运行特性,建立了主动配电网网架的双层规划模型,上层模型以年初始投资最小为目标,下层以DG运行维护费用、主动管理费用和需求侧管理费用最小为目标,上层模型和下层模型分别采用最小生成树Prim算法和原对偶内点法进行求解。在考虑DG的运行特性方面,采用基于Wasserstein距离的场景生成方法进行风光联合运行场景的构建。最后通过29节点配电网算例验证了所提模型的合理性和有效性,以及DG在减少系统网损和改善系统运行方面的积极作用。     

计及电能质量治理设备和不同主体利益的主动配电网规划

针对主动配电网(active distribution network,ADN),综合考察电压暂降补偿设备和逆变型分布式电源(distributed generation,DG)的作用,考虑以分布式电源运营商作DG的投资运营主体、配网公司作为静态同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的投资运营主体,建立了以DG运营商收益最大、配网公司成本最小的双层规划模型。采用两层嵌套的改进布谷鸟算法进行求解,得到最优配置方案。最后以IEEE 33节点配电系统为算例进行分析,验证了所提模型和算法的有效性和合理性。     

基于机会约束规划的主动配电网分布式风光双层优化配置

提出了一种基于机会约束规划的主动配电网(ADN)分布式风光双层随机最优潮流优化配置模型。上层模型以兼顾传统配电网的投资收益与配电自动化成本的年利润最大为目标函数,通过蒙特卡罗(MC)随机模拟和前推回代法获取系统静态安全机会约束;下层模型以分布武电源(DG)有功削减最小为目标函数,考虑包括DG有功功率削减限制、有载调压变压器电压调节、DG功率因数调节等主动管理(AM)措施及系统静态安全机会约束。给出了结合遗传算法、MC随机模拟和前推回代法的模型求解方法,通过判断上层模型是否满足静态安全机会约束起动下层模型。算例仿真结果表明,该方法在满足置信水平的机会约束下可有效避免小概率事件的负面影响,且在适应多容量渗透率边界下获得兼顾安全经济环境优化的ADN规划方案。     

多场景下EV充电站与DG多目标规划

一直依赖化石能源不是长久之计,可再生分布式电源(Distributed Generation,DG)及电动汽车(Electric Vehicle,EV)作为两大新能源技术,受到各国的重视。但是大规模的EV与DG接入配电网会造成许多影响,在进行配电网规划时需要加以考虑,文中提出了一种多场景下EV充电站与DG的联合规划模型,利用K-means算法对一年内的DG出力与常规负荷数据进行聚类,然后利用蒙特卡洛方法预测电动汽车的充电负荷,最后构建以网损最小、负荷波动最小为目标函数的多目标规划模型,以改进的人工蜂群-粒子群算法进行求解,结合IEEE-33节点配电网进行仿真分析,验证了模型的有效性与可行性。     

基于随机潮流的含电动汽车配电网内分布式电源规划

随着分布式电源(DG)和电动汽车的大量发展,对接入配电网的电动汽车与DG进行协同研究具有重要意义。文中以协调配电公司、DG投资商和公共社会三者之间利益为出发点,综合考虑了配电公司的运行费用、DG投资商的投资费用,以及DG的环境效益和电动汽车入网(V2G)所节省的电网投资等社会效益,建立了基于机会约束规划的含V2G配电网中DG优化规划的数学模型,采用基于混合编码的改进自适应遗传算法对该模型进行了求解。在优化计算过程中充分考虑了负荷预测值的不确定性、风电源的输出功率的随机性以及电动汽车充放电功率的不确定性,提出了电动汽车充放电对系统最大功率影响的数学模型,并采用基于半不变量法的随机潮流算法对规划模型中的约束条件进行了检验。最后,以某实际配电网系统为仿真算例,在不同置信水平约束下对该系统内DG分别进行了优化规划,验证了文中所建数学模型及相应求解算法的有效性。     

考虑需求侧管理的配电网分布式电源优化配置研究

在国家加大配电网升级改造力度的背景下,将需求侧管理及分布式电源接入纳入配电网规划中,提出了考虑需求侧管理的配电网分布式电源优化配置模型。首先,分析空调负荷作为需求响应资源的潜力评估方法;其次,建立了分布式电源(DG)优化配置容量最大化模型;再次,以配电网网损最小为目标,得到了DG在配电网中的最佳配置方案;最后,仿真结果表明,考虑需求侧管理的DG优化配置能够增强系统承受负荷增长的能力及可靠性。     

考虑负荷时变性的主动配电网动态重构和DG动态调控策略

在大规模分布式能源(distributed generation,DG)接入的环境下,实际配电侧负荷需求的实时剧烈变动,传统配电网侧静态的重构与调度方法已经不能适应基于信息技术与电力电子技术的主动配电网(active distribution network,AND)的发展。为此,文章提出一种考虑负荷需求的时变特性和配电公司的运行经济效益的网架快速重构和DG快速调控新策略。基于模拟3类不同用电客户在时间与空间上的负荷需求模式,建立了考虑配电公司电力市场购电成本、快速重构成本和DG运行成本的运行经济效益分析模型,并使用烟花优化算法进行求解。为验证所述模型和方法的可行性,设立了6种配电网运行场景进行相关分析,仿真算例表明,通过充分利用ADN快速重构与DG调控手段,可以降低配电公司的运行成本,引导配电公司实现更多的新能源消纳。     

主动配电网中计及网络重构的分布式电源鲁棒规划

网络重构作为主动配电网(ADN)中优化潮流、减小网损的重要手段,有必要在规划阶段进行考虑。为此,在电源规划中计及网络重构,以年综合费用最小为目标函数,除传统分布式电源(DG)规划约束,还考虑了风电和光伏发电的运行约束、重构次数限制约束,以及DG的渗透率约束,并针对风速、光照和负荷的不确定性,给出了"风—光—负荷"的不确定场景集,建立了主动配电网中计及网络重构的DG鲁棒优化模型。同时,针对模型特点,利用双层优化方法对其进行分解,并采用粒子群优化(PSO)算法和二进制粒子群优化(BPSO)算法分别对上、下两层规划模型进行求解。最后,采用IEEE 33节点系统对模型进行算例仿真,分析了网络重构和鲁棒性对DG规划方案、系统经济性及可靠性的影响,验证了该模型的有效性。     

含电动汽车并网的主动配电网优化配置方法

针对含电动汽车充电桩并网的主动配电网优化配置问题,考虑系统采用价格型需求侧管理方案,制定主动配电网的优化配置方案。首先建立主动配电网价格型需求侧管理方案以及负荷响应模型。其次建立系统优化配置方法,所提出的方法计及购置成本,安装成本,运维成本,运行成本,设备残值建立综合配置成本最小为目标函数;考虑系统功率平衡约束,微源运行约束,节点电压约束等必要约束条件建立优化配置模型。采用混沌粒子群算法对所建立的模型进行求解。最后通过一个优化配置算法表明,得到的配置方案能够满足一般负荷和电动汽车充电负荷的用电需求,同时主动配电网在并网模式下配置低于高于离网模式下,在计及需求侧管理下的配置成本低于不考虑需求侧管理情况下。     

计及需求响应影响的配网可控DG和开关协调规划

为提高配网可靠性、减小损耗,提出一种计及需求响应影响的可控分布式电源(distributed generation,DG)和开关协调规划模型,该模型以DG和开关的综合投资(包括投资和运行费用、网络损耗、缺电成本和需求响应运行成本)最小为目标,兼顾网络安全约束和需求响应运行约束,实现开关位置、DG位置及容量的协调规划。利用分段编码的遗传线性综合算法求解IEEE33算例,结果表明,新模型能提高系统可靠性和可再生能源的利用率,保障系统安全运行。     

柔性配电网中考虑SOP优化的分布式电源双层规划

在分布式电源DG(distributed generation)广泛并网的背景下,配电网柔性互联技术成为解决源端强波动性与不确定性的重要发展趋势。以风电为研究对象,首次提出了含智能软开关SOP(soft open point)的柔性配电网中考虑网侧运行调节的DG双层协调规划方法。首先,分析了柔性配电网中SOP的组网模型及控制模式;其次,建立了源侧DG规划与网侧SOP运行联合优化、交替迭代的双层模型,上层以DG运营商收益最大为目标确定DG规划方案,下层以网络运行性能最优为目标实现网络的调节优化;提出改进帝国主义竞争算法及锥规划混合算法进行求解;最后,基于改进的33节点柔性网络,证明了所提双层模型及求解方法的有效性。     

基于时空特性以及需求响应的DG和EV充电站多目标优化配置

针对可再生分布式电源(DG)及电动汽车(EV)大规模接入给配电网带来的用电量增长以及电压波动问题,提出一种基于时空特性以及需求响应的DG和EV充电站多目标协调优化配置方法.通过提取城市路网的拓扑结构,监测路网流量,基于交通规划软件TransCAD进行起讫点(OD)矩阵反推,构建出行概率矩阵以描述用户的出行特性;基于蒙特卡洛方法模拟EV的时空分布特性,考虑EV、DG与常规负荷的时序特性,并基于改进K-means算法构建风-光-负荷的典型运行场景;兼顾电网侧与用户侧,以综合效益、系统负荷波动以及充电耗时成本为目标,构建DG和EV充电站的多目标联合配置模型,并采用改进粒子群优化算法进行求解.结合IEEE 33节点配电网与某城区主干道路网模型进行仿真分析,结果验证了所建模型的有效性与可行性.     

需求侧管理参与的孤岛型微电网多目标优化调度

分析了MG中分布式电源的功率特性和需求侧响应的基本理论与相关政策,并建立了DG的数学模型和基于负荷分类的DR模型;综合考虑微源的出力成本、需求侧管理成本和环境治理费用,建立了考虑需求侧管理的多目标微电网优化调度模型,引入不同的孤岛微电网运行评价指标评价DR对微电网经济性、环保性以及可靠性的影响,并选择不同的场景分析验证。采用改进粒子群算法优化外点法对规划问题进行求解,在将约束条件纳入目标函数的同时,尽可能避免求解规划时陷入局部极值的问题。算例分析表明,通过考虑需求侧管理,可以增加可再生能源的消纳,减轻负荷高峰时段的供电压力,缓解孤岛系统供电不足的问题,并有效提高微电网的整体效益。     

充电站和风电源的选址和定容

正考虑负荷、风电机组出力、电价和可入网电动汽车(PEV)的充放电等多种不确定性因素对分布式电源选址和定容带来的影响,以分布式电源(DG)的总成本(包含网损、投资和运行成本)最小和反映配电网接纳DG能力的准入功率最大为目标函数,以系统安全运行要求为约束,构造了以DG的安装位置和容量为优化变量的规划模型。采用基     

计及分布式电源和电动汽车特性的主动配电网规划

随着清洁能源的发展,高渗透率的分布式电源(DG)和电动汽车(EV)给配电网的规划和运行带来诸多影响,例如大量弃电、加剧负荷峰谷差等问题。文中建立了计及DG出力相关性和EV需求响应的规划运行双层模型以减小负荷波动。首先,在DG概率模型的基础上,使用相关矩阵法生成具有相关性的DG节点样本;其次,建立多目标规划运行双层模型,上层考虑DG和充电桩的协同规划,下层考虑负荷波动、DG弃电等运行成本,并将所提随负荷波动EV充放电价、DG相关样本等以约束方式表示;接着,在应用Voronoi图法对充电站服务范围划分的基础上确定EV响应量上限并将双层模型转化;最后,应用CPLEX工具包对所建二阶锥模型进行求解,并通过某"交通网-配电网"关联系统验证所提模型和方法的有效性。