计及光伏出力波动的交直流混合配电网安全域模型

高比例间歇性光伏的接入给交直流配电网的安全运行带来了挑战。为定量刻画配电网对于分布式光伏波动的接纳能力,提出了交直流混合配电网中光伏出力波动空间的安全域模型。首先,计及电压约束、后备容量调节约束、馈线容量约束和关键设备出力约束,构建了交直流配电网非线性安全域模型。其次,基于交直流配电网非线性优化运行模型,采用折半求解法获得一系列安全边界点。最后,采取凸包络拟合的方法生成可观测的安全域空间。算例结果验证了凸包络拟合法的合理性,同时评估了交直流混合配电网中换流器控制方式、换流器无功补偿和系统各区域负荷增长等因素对安全域大小的影响。     

基于椭圆近似的交直流混合配电网灵活性运行域快速计算方法

交直流混合配电网是主动配电网的重要分支,其灵活性运行域研究对实现输-配电网主动交互及高效经济调度具有重要意义。计及光伏、储能及可控负荷的灵活运行特性,文中构建了基于DistFlow潮流模型的交直流混合配电网功率灵活性运行域模型。首先,为降低光伏出力随机性的影响,采用多个典型场景下运行域的交集作为交直流混合配电网的灵活性运行域,并采用椭圆对多个连续时段的交流侧根节点有功功率-无功功率、电压源型换流器（VSC）交互有功功率的运行域进行近似。其次,通过添加外近似多边形顶点约束将模型转化为单层优化模型求解,在最大化椭圆面积的同时保证其分解可行性。最后,采用33节点和93节点交直流混合配电网为算例进行分析,研究了储能、可控负荷、VSC控制方式以及不同光伏渗透率对功率灵活性运行域的影响,采用蒙特卡洛方法验证了椭圆灵活性运行域的分解可行性,并在求解速度和精度上与传统方法进行了对比。     

基于二阶锥规划的交直流混合配电网优化调度

针对交直流混合配电网优化调度中控制变量多样化的趋势,以网损费用和弃光费用之和最小作为目标函数,综合考虑分布式电源、储能装置、电压源换流器、电容器组和静止无功补偿装置等控制变量集合,建立交直流混合主动配电网有功-无功多时段协同优化新模型,解决电压越限问题,实现功率快速补偿。针对变量维数增加引起的模型最优解精确性问题,采用二阶锥规划对非凸非线性问题松弛凸化,利用Cplex算法求得模型最优解。最后,通过拓展的49节点系统算例测试结果验证所提模型的有效性。     

基于ADMM的交直流混合配电网分布式电压优化模型

配电侧直流化日益明显,直流配电技术已是当前国内外研究热点之一,促使交直流混合配电网成为主动配电网的重要分支,交直流配网的电压优化问题是与其相关的重要研究课题。提出一种分区分布式优化的方法,依据电压源型换流器连接情况,对交直流混合配电网使用耦合支路法,分成交流子区域和直流子区域。基于交替方向乘子分布式方法,以网络损耗最小、电压偏差最小和柔性负荷利用率最低为目标,构建分布式电压优化模型,并采用二阶锥松弛等技术转化为凸优化模型,在修改的IEEE 33节点算例系统中进行仿真计算,分析了交流侧功率和分布式电源对直流侧电压的影响,比较了换流器采用不同控制方式时优化结果的不同,验证了所提分布式优化模型的合理有效性。     

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。     

考虑风电不确定性的交直流混合配电网分布式优化运行

未来交直流混合配电网表现出显著的分区特性,且不断渗入的分布式电源(如风电等)具有较强的不确定性。基于此,该文提出考虑风电不确定性的交直流混合配电网分布式优化模型。该模型以最小化上级电网购电成本(交流子区域电网)与交直流子区域间购售电成本、弃风成本、微型燃气轮机发电成本等为优化目标,利用1-范数和∞-范数对筛选获得的典型场景概率分布不确定性进行约束,构建基于数据驱动的两阶段分布鲁棒模型,并采用列与约束生成算法进行求解。而交直流混合配电网分布式优化则以电压源型换流器为耦合元件,通过功率一致性约束对各子区域配电网进行协调,并利用交替方向乘子进行全局协调与迭代求解,实现整个交直流混合配电网各子区域间功率平衡。最后,算例验证了所提分布式优化和分布鲁棒方法的有效性。     

交直流混合配电网改进区间潮流算法

将区间泰勒展开法应用到交直流混合配电网中,结合增广直角坐标潮流模型,提出了一种适用于求解交直流混合配电网中存在间歇性电源以及波动性负荷的区间潮流算法。该算法考虑了主从控制策略与对等控制策略下直流配电网中节点电压和功率的波动对交流配电网与电压源换流器(voltage source converter,VSC)中潮流和调制比的影响,采用区间泰勒展开法避免了区间迭代与非线性优化,基于增广直角坐标潮流模型的雅克比矩阵与海森矩阵稀疏度极高,提高了计算效率。最后,在IEEE33节点扩展的交直流混合配电网中验证所提算法,并通过将结果与蒙特卡罗算法运行后的结果相比较,验证了该算法的有效性。     

交直流系统静态安全域刻画与运行裕度计算

静态安全域的应用能解决以往稳态潮流安全校验只能逐点判断、无法给出安全裕度的缺陷。针对高压直流输电工程投运量的增加对原交流系统运行控制的影响,在包含电网换相换流器(LCC)直流输电和电压源型换流器(VSC)直流输电的交直流稳态潮流计算模型基础上,计及交直流系统各项约束限值,完成交直流系统静态安全域的定义与描述,从而拓宽了静态安全域的应用范围。在分析边界面、静态安全域几何体和约束条件之间关系的基础上,给出了基于非线性优化方法的有效边界筛选方法、稳态运行点至有效边界距离的计算方法、运行点安全性判断方法和系统运行裕度表征方法,使静态安全域的求解与已有的方法相比能较为精确地反映系统的全局安全信息。最后的算例分析表明了该方法的可行性。     

交直流配电系统储能优化配置方法

为提高配电网对可再生能源的消纳能力并减轻可再生能源并网对配电网造成的影响,针对交直流混合配电系统,提出了一种考虑电压源型换流器和储能系统协调运行的储能容量双层优化模型,结合遗传算法与二阶锥规划方法对大规模非线性规划问题进行求解。最后,通过设置3种不同场景以验证模型的合理性和有效性。算例结果表明：储能系统和交直流混合配电系统协调运行能够有效抑制电压波动,提高储能系统的收益。     

考虑敏感负荷需求和直流故障恢复能力的交直流混合配电网开关配置

通过合理配置隔离开关和断路器可以提升交直流混合配电网的可靠性.提出一种综合考虑敏感负荷可靠性需求和直流故障恢复能力的交直流混合配电网开关优化配置方法.针对敏感负荷的可靠性需求,建立兼顾经济性、停电次数与停电时间的开关优化配置模型;根据交直流混合配电网中不同类型元件故障导致负荷点停运时间的差异,同时考虑电压源换流器控制模...     

高比例新能源交直流混合配电网优化运行与安全分析研究综述

高比例间歇式清洁能源的接入实现了能源利用率的提高和碳排放的减少,但其出力的不确定性为交直流混合配电网的安全运行带来了挑战.同时,高效调度泛在灵活性资源可以促进风光资源的消纳,实现交直流混合配电网的安全经济运行.鉴于此,对高比例新能源交直流混合配电网优化运行与安全分析研究进行了综述.首先介绍了交直流混合配电网潮流模型及运...     

考虑储能系统调度的交直流混合微电网中互联变流器容量配置

互联变流器是交直流混合微电网中交直流两侧进行功率交换的关键设备,有协调分配交直流两侧功率和提高系统电能质量的作用,在微电网设计阶段,确定互联变流器的配置容量是工程建设的关键环节。文章针对交直流两侧分布式电源、储能系统及负荷在抽样时刻的状态,基于两侧储能系统的灵活调度分析了网间互联变流器的功率流动情况,得到抽样时刻互联变流器的理论传输功率约束。从经济性和电压偏差2个方面建立交直流混合微电网中互联变流器的双目标容量配置模型,采用多目标粒子群算法对其进行求解寻优,得到互联变流器的最佳容量。最后,通过MATLAB编程进行实例验算,验证了所提模型及求解方法的有效性。     

交直流混合微网中多台双向换流器的分散协调控制方法

交直流混合微网综合了交流微网和直流微网的优势,为高密度分布式能源接入配电网提供了新的有效途径。交直流混合微网中交直潮流断面由多台AC/DC双向换流器构成,在维持交流区和直流区的功率动态平衡、交流侧频率和直流侧电压恒定等方面起着关键作用。针对多台AC/DC双向换流器的并联运行,基于变步长自适应逆控制理论,提出了一种多台AC/DC双向换流器的分散协调控制方法。该方法兼具了下垂控制与自适应逆控制的优势,既可以使各双向换流器按照额定容量进行有功功率的协调分配,又可以实现对直流母线电压或交流区频率的零误差调节,并获得相较于自适应逆控制更优的动态响应。最后,结合国内首个商业化运营的交直流混合微网示范工程进行仿真实验,验证了所提控制方法的正确性和可行性。     

Homogeneous, nonlinear, load-flow algorithm for HV-AC and compound HV-ACDC systems

A general load-flow algorithm of the Jacobi or Gauss-Seidel type is introduced, which is constructed quite differently from the many algorithms described in the extensive literature on this subject. The algorithm is well suited for parallel processing at whatever level of parellelism. Nonlinear relationships for injections such as composite loads, nonlinear transmission ‘lines’ such as TCUL and phase-shifting transformers, AC/DC converters and multiterminal DC components are handled homogeneously by the basic algorithm without modifications. Constraints on voltage, current and power can be included without involving the complexities of nonlinear programming. A homogeneous model for multiterminal HV-DC networks is introduced which allows such networks to be treated as quite regular AC components.     

基于序分量的孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流算法

针对交直流混联微电网这类新型网络的潮流分析问题,建立了Droop型分布式电源以及AC/DC逆变器并网稳态潮流模型,并根据并网点电压对称进行三相、单相并网模型的相序分量转换。利用序电流补偿法将AC子网解耦为三序网络且并行求解,显著减小了问题求解规模;进一步建立了AC/DC逆变器两侧交流频率和直流电压耦合关系,有效解决了两子网间功率平衡问题。在序分量体系下提出了适用于直流微电网多种方式接入的孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流算法,基于IEEE等标准配电系统的修改算例,验证了所提算法的有效性、适用性以及高计算效率。     

基于PET控制特性的交直流配电网直流侧低频振荡分析

随着新能源、储能和柔性直流技术的发展,交直流混合配电网逐渐成为未来配电网的重要发展方向,大量电力电子设备接入给配电网带来了低频振荡等动态问题。为深入研究交直流混合配电网直流侧低频振荡问题,文中根据交直流配电网系统实际工程应用,对电力电子变压器主阀塔中的H桥串联和隔离型双向有源桥结构、三相逆变器以及三相Buck变换器等关键环节进行详细建模。通过时域仿真,复现了该交直流配电网实际工程中直流侧的4 Hz低频振荡现象,验证了所建数学模型的正确性。基于所建数学模型对功率和控制器参数等关键影响因素进行了定性分析,最终得出结论如下：功率水平、Buck环节电压环控制参数影响系统稳定性;Buck环节电流环积分系数影响振荡频率。     

基于储能稳压的交直流混合电能路由器协调控制策略

将交/直/交级联变换器、直流变换器、储能及其变换器通过公共直流母线组合,构成含两个交流端口、三个直流端口的电能路由器拓扑结构。分析典型运行模式并提出储能稳压的交直流混合电能路由器虚拟同步机协调控制策略:在交流单/双端并网模式下,通过储能稳定直流电压,两端交/直、直/交变换器通过虚拟同步机功率外环控制功率流向及大小;在交流双端离网模式下,通过储能稳定直流电压的同时,配合分布式电源为交直流负荷供电。所提策略无需模式切换,降低了控制复杂性,可实现电能路由器各模式下直流电压稳定、就地消纳分布式发电,保证交直流负荷持续稳定供电,还可实现双端并网时电网馈线间的柔性互联、电网故障时潮流转供以及双端离网下的自稳定运行,有效提高了低压配电网的供电可靠性。最后,通过仿真和实验验证了所提协调控制策略的正确性和有效性。     

多端直流架构的交直流混合配电网三相不平衡潮流计算

在配电网向交直流混合供电的方向发展的新形势下,提出一种能够计及交流三相不平衡的交直流配电网潮流计算方法。首先建立了电压源型换流器的三相稳态潮流模型,推导了换流器的三相潮流以及直流配电网潮流计算方程,并对不平衡系统进行了补偿。考虑了不同的控制方式及适用于配电网的多端直流控制策略,在此基础上,提出了适合配电网的三相不平衡交直流交替迭代潮流计算方法,该方法采用了模块化思想,不需要全局迭代,可以从交、直流侧任意方向开始潮流计算,自动修正越限变量并调用控制策略,实现了交直流潮流计算的解耦。最后,对修改的IEEE 37节点配电系统进行仿真计算,仿真结果证明了算法的有效性、快速性和准确性。     

考虑电池储能老化和需求侧响应的交直流混合配电网动态重构方法

现有的电池储能模型一方面认为电池的充放电功率和效率为固定不变的,另一方面有关电池储能的充放电过程对循环老化的影响缺少考虑,这与电池单元本体的非线性等效电路模型相违背。因此,考虑电池储能的循环老化成本、需求侧响应,提出了交直流混合配电网动态重构方法。通过对实际电池储能的充放电功率的运行区域进行采样,在凸包络的采样点集合中将非理想状态下的电池储能模型重构为线性模型。在此基础上,分别建立了基于累积吞吐电量和放电深度的循环老化成本模型,构建了综合成本最小化的交直流混合配电网动态重构模型。并采用混合整数二阶锥规划方法求解。在改进的33节点算例上仿真验证了所提基于放电深度的循环老化成本模型的经济性,分析了交直流混合配电网重构方法经济性的影响因素。     

基于二进制粒子群算法的交直流混合配电网故障恢复方法

针对交直流混合配电网特殊的网架结构和电气特性,构建交直流混合配电网故障恢复模型。所提出的模型以故障恢复综合满意度指标为目标函数,并计及潮流约束、节点电压约束、支路传输约束和网络辐射状约束等约束。对所建立的模型设计两阶段优化求解流程,第一阶段采用二进制粒子群算法进行求解,第二阶段采用粒子群算法进行求解。最后通过一个算例表明,交直流混合配电网故障位置对故障恢复策略以及故障恢复综合满意度指标有着较大影响,同时所提出的模型适用于交直流混合配电网故障恢复问题。