一种电动汽车“预约充/放电”模式的优化配置方案

EV（电动汽车）数量的激增,加剧了配电网的电压越限、线路网损等问题。为了优化EV负荷与配电网之间单向且随机的充电交互模式,提出一种EV“预约充/放电”模式及其优化配置方案,通过将大规模EV负荷分时段聚集,同时计及RDG（可再生分布式电源）与EV充电站的协同优化,有效降低有功功率网损,减小电压偏差,保证配电网安全稳定运行。首先,建立考虑EV“预约充/放电”模式的配电网有功、无功协同配置数学模型,将EV充电站的有功、无功出力以及RDG的无功出力作为优化变量;其次,采用二阶锥松弛方法,将原始非凸可行域转化为凸二阶锥可行域,进而获得数学模型的最优解。最后,选用改进的IEEE 33节点系统进行仿真,验证所提方案的可行性与有效性。     

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。     

适应三相不平衡主动配电网无功优化的二阶锥松弛模型

三相不平衡主动配电网无功优化的非凸非线性给全局优化求解带来一定挑战.传统方法采用二阶锥松弛方法来凸化原始非凸优化模型,从而实现全局最优解的有效搜索.然而,传统所提方法忽略了三相配电网相间耦合关系,从而导致三相不平衡场景下与全局最优解之间存在误差.为此,文中提出适应三相不平衡主动配电网无功优化的二阶锥松弛模型,通过将原始优化模型映射到高维空间,松弛秩约束,并采用Sylvester准则形成相间二阶锥约束.最后,通过IEEE 33节点、IEEE 123节点和906节点算例仿真分析验证了所提方法的有效性.     

含风光储联合发电系统的主动配电网无功优化

为了提高风、光能的利用率及降低其出力波动性对配电网的冲击,利用风力与太阳能时间与空间上的互补性及储能装置对功率的平抑作用建立含风光储联合发电系统的主动配电网模型,以无功补偿装置作为优化变量对主动配电网进行多时段动态无功优化,以电压偏差及网络损耗最小为多目标建立优化模型,利用凸松弛技术将优化模型转换为具有凸可行域的二阶锥规划(SOCP)模型。在IEEE33节点配电系统上进行仿真,对含不同类型的分布式电源发电方式的配电网进行无功优化,对比分析其对主动配电网调压降损的作用,并且对风光储联合发电系统的优化策略进行分析,最后验证了二阶锥规划松弛技术的精确性及可靠性。     

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。     

计及可行解恢复的高载能负荷-新能源有功-无功协调调度

高载能负荷具有较强的用电调节能力,可通过与新能源协调促进新能源消纳。考虑节点电压约束和内部电网潮流方程的高载能负荷自调度问题是一个混合整数非线性非凸问题,现有的求解器难以求解。而采用线性潮流等简化方法求得的自调度结果不够精确,无法保证实际运行时的节点电压约束。针对以上问题,首先采用二阶锥松弛方法对原问题进行凸化以降低问题求解难度,进而采用基于交流潮流的可行解恢复过程以保证二阶锥松弛后的自调度结果精确合理。通过对比线性潮流自调度结果、基于二阶锥松弛的自调度结果、采用可行解恢复的自调度结果和原始自调度模型的结果,证明采用可行解恢复过程的自调度结果避免了基于线性潮流或基于二阶锥松弛的自调度解不精确问题。同时,相比利用现有商业求解器直接求解原问题,采用该方法可以在较短的时间内快速求得一组优化结果,有效地降低了原问题求解的难度。     

基于二阶锥松弛和Big-M法的配电网分布式电源优化配置

提出一种基于二阶锥松弛和Big-M法的配电网DG(distributed generation,DG)优化配置的有效方法。通过适当处理PQ、PV、PI和PQ(V)4种类型DG的并网潮流约束,精确计及DG的运行控制方式对优化配置的影响。利用二阶锥松弛方法,将交流潮流约束、ZIP负荷约束和PI、PQ(V)型DG并网潮流约束转化为二阶锥规划问题,并通过适当设置优化目标函数,保证松弛误差趋于零。为了解决DG优化配置中的混合整数非线性约束、PV型节点无功功率越限和无功补偿整数约束问题,利用Big-M方法将其转化为便于有效求解的混合整数二阶锥规划问题。通过多个测试场景表明,所提出的二阶锥松弛方法具有非常高的求解精度,而且具备求解多类型DG多区域优化配置问题的能力。并且发现,适当调整DG的功率因数可以显著降低系统损耗;采用多DG分散配置比单DG集中配置的降损效果更好;增加电压偏移质量优化目标后,可以使电压分布更加扁平,显著提高系统电压质量。采用IEEE-33节点和PGE69节点配电系统的仿真结果验证了所提出方法的可行性和有效性。     

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。     

基于非精确迪利克雷模型的有源配电网鲁棒最优潮流

为解决最优潮流运行的负荷随机需求与风电的间歇性出力等不确定性,进行了配电网的鲁棒最优潮流研究.首先,构建考虑网损成本及主网购电成本的鲁棒最优潮流模型.然后,采用非精确迪利克雷模型挖掘历史数据构造盒式不确定集,描述风电-负荷不确定性.其次,对非凸非线性模型进行二阶锥松弛,采用对偶理论、大M法进行单层线性化推导,得到可行域为二阶锥空间的单层锥优化模型,通过商用求解器求解得出最优潮流方案.最后,在IEEE 33节点系统中验证了模型与方法的有效性.     

计及分布式新能源选址的配电网最大供电能力研究

针对大规模可再生能源以分布式电源形式接入配电网的最大供电能力(total supply capability,TSC)计算问题,考虑新能源的典型出力场景及其对应场景出现的概率,以新能源各典型出力场景下负荷放大倍数的期望值最大为目标函数建立模型。该模型考虑分布式电源的选址和网络重构问题,采用二阶锥松弛技术对其中非凸性、非线性的潮流约束条件进行松弛将其转化为一个解空间为凸可行域的混合整数二阶锥规划问题并应用CPLEX进行有效求解。94节点算例验证了模型的正确性,仿真结果表明考虑分布式电源的接入可以提升配电网的最大供电能力,同时分布式电源的接入容量、位置和接入方式等对于最大供电能力有一定的影响。     

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。     

基于凸差规划的有源配电网电压无功协调控制方法

分布式电源的高渗透率接入加剧了有源配电网的电压波动,以静止无功发生器和分布式电源逆变器为代表的新型电力电子装置作为连续无功源可以对配网电压进行快速的实时调节,给配电网的运行方式带来了巨大变革。本文提出了一种基于凸差规划的有源配电网多时间尺度电压无功协调控制方法。首先,建立了有源配电网电压无功协调控制时序模型;通过线性化和凸松弛处理,将原非凸非线性优化模型转化为可有效求解的二阶锥规划模型,并采用凸差规划方法进行求解,保证凸松弛的准确性满足计算精度要求;最后,基于改进的IEEE33节点系统验证了本文方法的正确性和有效性,通过各种电压无功调节手段的协调配合,在改善配电网电压水平的同时,提高配电网运行的经济性。     

兼顾微配网运行经济性与可靠性的智能软开关选址优化

以多微网经智能软开关(SOP)互联的主动配电网整体经济性为目标,开展选址研究.首先建立含SOP主动式配电网在正常工况下的约束模型,并充分计及实时电价、SOP和储能电池的运行维护费用建立目标函数.通过将原始的非凸非线性约束进行松弛和线性化处理,转化得到二阶锥规划模型,实现了对该非线性规划问题的高效求解.最后在约束条件下求解目标函数,综合对比不同方案下的配电网日运行经济性和节点电压偏移指标,得到最佳的SOP选址方案,证明了SOP在提升微配网经济性和可靠性方面的显著优势.     

考虑多场景需求的配电网分布式储能多目标优化配置方法

针对配电网分布式储能系统优化配置问题，提出了考虑多场景需求的储能系统整体配置优化方案。首先，建立了储能系统接入配电网的经济性指标和技术性指标模型；其次，建立了源、网、荷侧不同应用场景下的优化模型并给出应满足的约束条件；再次，采用基于二阶锥的优化求解方法，将大规模混合整数非线性模型转换为混合整数二阶锥优化模型，提高了优化问题的求解速度；最后，基于某区域配电网储能系统配置具体问题，对源、网、荷侧多场景储能系统配置问题进行优化，并与源、网、荷统一优化方案对比，结果表明：提出的多目标优化配置方法可有效解决实际配电网储能系统配置问题。     

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。     

基于二阶锥规划凸松弛的三相交直流混合主动配电网最优潮流

主动配电网最优潮流模型是非凸模型,难以保证优化结果的全局最优性和可靠收敛,需要进行凸松弛以保证模型的可靠求解.该文提出考虑分布式电源、不同接线方式的有载调压器、交直流换流器等三相模型的二阶锥规划凸松弛模型,相比于Distflow模型的凸松弛,该文考虑相间耦合的影响,同时给出了分布式电源、有载调压器等元件的物理特性.采用二阶锥规划求解器求解,对比分析了不同条件下的计算精度以及不同求解器的计算效率.基于IEEE 13节点和IEEE 123节点的数值实验表明,当前优化结果能够较好地满足潮流约束,可作为最终控制结果,也可以作为非凸优化求解器初值以更快得到全局最优解.     

计及分布式电源精确特性的配电网动态无功优化

提出一种精确计及分布式电源DG特性的配电网动态无功优化的有效方法.根据不同类型DG的运行控制方式,用二阶锥松弛适当处理PQ、PV、PI和PQ(V)4种类型DG的并网潮流约束,将非凸的交流潮流方程近似地转化为凸的二阶锥约束,并通过设置优化目标函数驱使松弛误差趋近于0,把配电网的动态无功优化问题转化为凸的混合整数二阶锥规划...     

实现可靠自动转供的城市配电网改造规划

分析了目前中压配电网环网线路转供率不高的成因,提出了在中区内通过支路联络开关优化部分负荷的接入点、降低主干馈线负载率,以最小的改造代价即可满足转供安全校验条件的规划策略。以此构建了基于Distflow潮流的辐射状配电网馈线负荷均衡优化模型,满足馈线对"N-1"负荷校验约束及网络拓扑约束。通过二阶锥松弛技术对该混合整数非凸非线性规划进行凸松弛,使原问题转化为可高效求解的混合整数二阶锥问题进行求解。为验证该模型的可行性与有效性,采用68节点和34节点配电系统对该模型进行了仿真测试,表明仅通过重构的手段即可使馈线满足联络开关自动转供的要求,并在一定程度上提高了配电网运行的经济性。     

考虑配电网电压暂降治理经济性的DVR优化配置方法研究*

针对配电网电压暂降治理的有效性和经济性问题,提出一种动态电压恢复器经济配置的电压暂降治理方法。首先,对DVR不同容量时对应的投资成本进行分析,从而准确计算DVR配置方案的总投资。然后,基于电压暂降凹陷域,结合敏感负荷的中断概率对负荷进行经济损失评估,并根据系统有功损耗计算出总电压暂降经济损失成本。最后,构建了包含DVR装置的投资成本、电压暂降时敏感负荷经济损失和系统有功损耗三种要素的优化模型, 实现DVR的最优容量和接入位置。采用IEEE33节点标准测试系统为例对所提配置方法进行验证,仿真结果证明与传统的DVR就地接入的补偿方法相比,该方法能有效降低配电网电压暂降治理的总经济成本,在保证配电网的运行可靠性的同时提高经济效益。     

基于碳足迹的可再生能源分布鲁棒协调优化配置

“电力零碳”是实现“双碳”目标的重要支撑,高比例可再生能源(renewable energy, RE)的不确定性给配电网规划带来了新挑战,基于此,建立基于碳足迹的RE分布鲁棒协调优化配置模型。首先,确定各类RE的全生命周期碳足迹系数。然后,考虑多种RE配置、运行等约束,以最小化配电网碳排放惩罚费用及RE安装成本为优化目标,通过二阶锥等手段将原模型进行混合整数二阶锥凸化以快速求解;为处理RE不确定出力因素,构建基于数据驱动的分层分布鲁棒优化规划模型。其次,结合RE典型历史数据,通过相对熵Kullback-Leibler(KL)散度约束不确定性出力概率分布模糊集,通过列与约束生成(columns and constraints generation, CCG)算法求解优化配置方案。最后,基于IEEE 33节点系统验证模型的有效性。