计及区域自组网的含分布式电源配电网网架柔性规划

在含分布式电源的配电网中,区域自组网的运行方式和分布式电源出力的随机性对其网架规划提出了更高要求。为此,文中计及分布式电源出力和负荷的随机性,定义了负荷供电恢复率,以此反映在网架规划方案和区域自组网方式下负荷的供电恢复情况。通过将其与分区供电要求、指定接线模式约束和支路潮流、节点电压柔性约束等作为约束条件,建立了以经济性和可靠性为目标的配电网线路开关联合优化的柔性规划模型。在该模型的网架方案可靠性评估中,计及了区域自组网运行方式下分布式电源出力和负荷的随机性对负荷供电恢复的影响,从而使所得的网架规划方案适应分布式电源的广泛接入,充分发挥电网区域自组网能力,突破了传统模型的应用局限。基于实际算例的计算分析验证了该方法的有效性,表明其可为含分布式电源配电网的网架规划提供理论依据。     

考虑分区最小骨干网架的抗灾型输电网规划

针对传统的输电网规划未计及抗灾能力,使得在灾害情况下,电网大面积停电问题,根据抗灾型输电网划要求,建立了满足刚性负荷持续、可靠供电的抗灾型输电网规划模型。该模型引入了分区最小骨干网架,能够保证刚性负荷持续、可靠的供电的前提下,减少差异化输电线路投资。将模型应用于IEEE18节点系统,并从投资用、灾害下二次建设费用、灾害下刚性负荷供电量以及灾害下输电容量等方面分析了模型用于输电网规划抗灾的正确性和有效性。为进一步研究输电网抗灾能力打下了基础。     

计及恶劣天气时空相关性的弹性配电网储能电站多层规划方法

针对恶劣天气下配电网应对极端事故的系统弹性提升问题,提出了计及复合自然灾害时空相关性的配电网储能电站多层规划方法。首先建立了恶劣天气下考虑暴雨强度与风速相关性的联合灾害强度概率分布模型,通过对复合灾害强度分布特征与配电网元件运行风险之间的多维时空相关性分析,构建了计及复合自然灾害时空相关性的配电网故障风险模型。其次提出了复合灾害天气下提升配电网运行弹性的储能电站多层规划策略,构建了考虑灾害时空分布特征的储能配置-风险建模-配网调度的储能电站规划模型架构,并基于Benders分解将其转化为三层混合整数非线性规划问题进行高效求解。通过典型配电网的仿真测试和对比分析可知,所提方法能够有效提升恶劣天气下配电网应对故障风险的运行弹性和恢复能力,保障灾害事件下配网重要负荷的可靠供电。     

面向极限生存能力提升的城市配电网反脆弱规划方法

城市电网负荷密度高、重要负荷多，提升其在极端事件下的生存能力有助于保障重要用户不间断供电，提升电网反脆弱能力，减小极端事件带来的影响和损失。提出了面向极限生存能力提升的城市配电网反脆弱规划方法。首先，提出了基于随机规划理论的城市配电网韧性规划两步骤决策框架，第一步确定候选线路加固/升级方案集合，第二步基于随机规划理论确定线路规划方案下的分布式电源最优部署方案，考虑投资经济性和极限生存能力提升效果等因素，确定最终韧性规划方案。其中，针对不同候选线路加固/升级方案，考虑可能遭遇的极端灾害，提出基于蒙特卡洛模拟和K-means聚类的极端场景生成及代表性场景筛选方法。其次，以投资经济性最优和极限生存能力提升最大化为目标，将分布式电源的规划问题构建为两阶段随机混合整数规划，并基于前述极端场景将随机规划转化为确定性的混合整数线性规划。最后，采用IEEE 33节点测试系统与123节点测试系统进行算例分析，验证所提方法的有效性。     

计及抗灾能力和地区特点的配电网规划方案综合评估

配电网规划是城市总体规划的重要组成部分,对规划方案进行综合评估有利于提高决策水平和投资效益,现有研究成果较少将抗灾能力和地区特点等因素纳入配电网规划综合评估中。为此,提出了计及抗灾能力和地区特点的配电网规划方案综合评估方法。首先,结合现有研究成果,将抗灾变性纳入评估指标中,建立了包含安全性、可靠性、经济性、适应性、协调性和抗灾变性的配电网规划方案综合评估指标体系。其次,在层次分析法的基础上,进一步考虑了各地区经济发展、灾害分布和地理环境等因素对各项指标权重的影响,提出了考虑地区特点的综合评估方法。通过对某地区"十二五"配电网规划方案的实例分析,验证了该方法的有效性。     

含风光储的微网对配电网可靠性的影响

针对风力、光伏发电输出功率随机特性,计及储能与系统协调运行策略,建立含风光储的微网可靠性评估模型。配电网故障后,微网孤岛运行,考虑微网内电力功率是否平衡,并在发电不足时切负荷;微网非电源元件故障,阐述故障模式与后果分析(FMEA)过程,在此基础上,给出了模型的序贯蒙特卡洛评估流程。算例仿真结果表明,含风光储的微网能有效提高配电网可靠性水平,微网的接入位置、协调运行策略、容量配置和成本效益对配电网的可靠性产生很大影响。     

考虑微网出力不确定性的配电网孤岛划分

配电网发生故障后,充分利用微网对外供电能力形成孤岛,对失电区域内部分负荷进行供电恢复工作,是保证供电可靠性的基础。在考虑微网对外出力不确定性的基础上,构建了以孤岛划分方案失电负荷最小和运行约束不可靠度最小为目标的多目标优化模型,并给出一种适用于配电网辐射状约束的编码修复方法。采用拉丁超立方进化算法求解考虑微网出力不确定性的配电网孤岛划分方案,在得到Parteo非劣解集的基础上,以模糊商权方法统筹主观权重和客观权重,确定失电量和不可靠度的综合权重,决策得到最优孤岛划分方案,使得孤岛划分方法更具一般性,并且能够针对不同的偏好与现场要求给出不同方案。最后针对含多微网的PGE69节点配电系统进行仿真,以验证所提方法的可行性。     

计及气象灾害因素的电网规划方法

针对电网规划中提高电网抗灾能力和维持合理造价间的矛盾,引入差异化的决策变量,对应差异化的抗灾能力和造价,建立了计及气象灾害因素的多目标电网规划模型,给出了基于蒙特卡罗仿真和多目标遗传算法NSGA-Ⅱ的求解方法。通过Graver-6系统算例证明了在规划过程中考虑气象灾害因素的必要性,所提方法能求得兼顾经济性与可靠性的规划方案,适用于灾害频发环境下的电网规划。     

含微网及电动汽车的主动配电网供电恢复策略

为充分发掘并利用紧急情况下微网及电动汽车对区域配电网的电能支撑作用,进而提高配电网故障后供电恢复的有效性、快速性、经济性和可靠性,文中提出一种含微网及电动汽车的多源主动配电网多级快速供电恢复策略,包含微网供电恢复、微网与电动汽车协同供电恢复,以及一级馈线供电恢复三级方案。随后,以供电恢复后配电网的网损最小为目标,构建各级供电方案的最优潮流模型,并利用遗传算法来获取配电网多级供电恢复的最优方案。最后,以IEEE典型三馈线配电测试系统为例验证了本文所提多级快速供电恢复策略的可行性和有效性。     

考虑可靠性收益的配电网智能软开关规划方法

智能软开关(SOP)具有较强的潮流控制能力,在配电网正常运行场景下和故障环境中均能有效发挥作用,在规划层面应兼顾其对于配电网供电可靠性与运行经济性提升所带来的综合收益。文中综合考虑了SOP接入对配电网供电可靠性和运行经济性的影响,建立了智能软开关规划模型;采用快速搜索和发现密度峰聚类方法对年负荷数据进行聚类,生成配电网典型运行场景以计算其对运行经济性的提升收益;采用基于关联约束的支路故障率计算方法,考虑线路电流负载率、节点电压以及线路长度对支路故障率的影响,生成动态预想故障集以计算供电可靠性收益;采用模拟退火与二阶锥规划相结合的混合算法对上述规划模型进行求解,最后,在PGE 69节点算例上验证了所提规划模型的有效性。结果表明,面向配电网可靠性与经济性的SOP规划方法能够有效降低配电网综合成本,实现投资效益的最大化。     

网源协调驱动下考虑网络转供能力的配电系统多目标双层近期规划

提高供电能力和对分布式电源(DG)的接纳是未来环网状配电网扩展规划的新目标。为此,通过引入安全距离这一配电网N-1安全评价指标,提出了一种考虑N-1安全和DG与网架协调的配电网多目标双层优化规划模型。该模型以改造线路、新增负荷接入位置和DG安装位置及容量为决策变量,计及了系统故障负荷的转供和不可控DG出力及负荷波动带来的不确定性。根据模型的特点,利用多场景技术将随机性问题转化为确定性问题,并采用正态边界交点和动态小生境差分进化算法组成的混合策略对模型加以求解。通过算例对比分析了是否考虑N-1安全和网源协调对规划结果的影响,仿真结果表明,所提规划模型能够在提高DG渗透率的同时,挖掘配电网的供电潜力和推迟线路改造;所得规划方案实现了配电网经济效益和安全水平的综合优化,更适用于负荷增长平缓和占地通道资源紧张的城市建成区配电网近期扩展规划。     

含微网的配电网接线模式探讨

随着微网技术的发展,更多电力用户倾向于使用微网这一新型供电模式以提升供电可靠性。传统配电网接线模式是否能适应微网用户的实际需要已成为电网规划中的棘手问题。为此,完成了基于接线模式的配电网规划,并通过建立隶属度函数从最大短路电流、最大支路电压降落、系统平均供电可靠率指标、单位负荷年费4个方面对含微网以及不含微网的各种配电网接线模式进行综合评价,由此给出含微网的配电网接线模式推荐意见。评价结果表明,从"单位微网容量(成本)对可靠性提升幅度"这个角度来看,单电源辐射状接线模式更适合使用微网的供电区域,如果从"综合评估最优"这个角度来看,不同母线出线连接开关站这一接线模式能最大限度地满足重要用户对于供电质量的需求。     

基于分布鲁棒机会约束的高韧性配电网多类型储能配置

针对当前多类型储能系统(ESS)配置尚未充分计及正常工况与极端灾害等多元场景下源、网、荷多重不确定性复杂耦合影响的问题,提出了一种兼顾配电网韧性和经济性的多类型ESS配置方法。提出了面向多元场景差异化需求的多类型ESS优化配置框架,建立了以配电网韧性和经济性最优为目标的配置模型。考虑元件故障、源荷出力等多重不确定性,将原模型构建为两阶段分布鲁棒机会约束模型。提出了基于Big-M和条件风险价值理论的系统化线性方法,基于列和约束生成算法对线性化模型求解。在改进的IEEE 33节点配电网与43节点交通网算例上验证,结果表明,所提方法可显著降低负荷损失及投资,提升配电网韧性和经济性。     

含微网的配电网负荷转移方案可靠性评估指标体系研究

配电网在检修或是故障等N1状态下及时高效的负荷转移是保证持续供电能力的有效措施之一。凭经验获得的负荷转移方案可行性分析成为亟需解决的问题,可靠性评估就是非常重要的一方面。文中针对微网运行方式、运行特性及与配电网相互影响,提出了含微网的配电网负荷转移能力可靠性评估指标体系,根据微网运行方式把含微网的配电网看成由微网并网运行的配电网和孤岛运行微网两部分组成,在分别量化微网运行方式对可靠性评估指标影响的基础上,运用熵权模糊层次分析法从可靠性角度对含微网的配电网负荷转移能力综合评估。最后,对修改后的IEEE33节点系统不同负荷转移方案进行可靠性评估,结果验证了评估指标体系的有效性和可行性。     

考虑气象因素的电网差异化规划

气象灾害频发导致的大停电事故造成了巨大经济损失和严重社会影响。文中基于IEEE标准定义的3种气象状态,提出了一种电网差异化规划方法。将线路的抗灾防护等级作为差异化决策变量,考虑可靠性约束,建立了计及气象因素的电网差异化规划模型,给出了基于蒙特卡洛仿真和改进和声搜索算法的求解方法。IEEE30节点系统算例证明了在规划过程中考虑气象灾害因素的必要性,表明所提方法能够优化每条输电线路的抗灾防护等级,并兼顾经济性与可靠性,具有较好的适用性。     

基于节点可靠性重要度评估的配网侧储能鲁棒规划方法

面向可靠性提升,提出基于节点可靠性重要度评估的配网储能规划方法。综合源-荷关系、节点负荷及供能关键性等要素,提出基于供电可靠性的节点重要度快速评估算法,形成储能接入候选节点集,构建基于2阶段鲁棒优化的储能规划模型。考虑配电网故障不确定性,采用“N-k”不确定集来表征断线故障场景,并在最差故障场景与重要节点集约束作用下实现系统整体失负荷电量的最小化;针对不同故障假设,提出2类3层优化求解策略,支撑鲁棒储能规划模型的高效求解。西藏某地区实际配电网的算例结果表明,所提方法能够准确辨识对供电可靠性提升起到关键作用的节点,并给出具有强风险承受力的储能配置方案。相较2种对比方法,所提储能规划方法的可靠性收益更高。     

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.     

台风灾害下基于V2G的城市配电网弹性提升策略

近年来,以台风为代表的极端自然灾害导致城市配电网停电事故频发,给城市电网的持续供电带来挑战。在电动汽车（EV）用户群体数量快速增长的背景下,针对上述问题,提出了一种基于车辆并网（V2G）的城市配电网弹性提升策略,以增强城市电网应对台风灾害的能力。首先,建立配电网元件故障率模型,通过随机抽样生成台风灾害下的配电网故障场景;其次,考虑即将到来的台风灾害对道路拥堵情况及用户出行意愿的影响,搭建了灾害前期EV调度模型;然后,基于消费者心理学理论,制定灾后反向输电激励响应机制,引导V2G站点内的EV参与供电恢复;最后,考虑配电网重构及V2G站点反向充电,制定V2G参与的灾后供电恢复策略。由算例分析可知,与应急发电车相比,V2G参与供电恢复的方案经济性及恢复效果更优,验证了所提弹性提升策略的可行性与有效性。     

计及电动汽车充电需求的孤岛微网可靠性计算方法

由于远离大陆,独立海岛上的微网多运行于孤岛模式,不与配电网发生功率交换,微网内部实现电力供需平衡,同时,电动汽车充电需求的接入给孤岛微网的可靠运行带来了影响。提出了一种计及电动汽车充电需求的孤岛微网可靠性计算方法。首先,通过模拟用户的出行行为建立了基于出行链理论的电动汽车充电负荷模型,计及风电和储能特性提出了微网运行策略和负荷分块削减策略。其次,考虑电动汽车充电需求,提出了年均充电中断次数、系统平均充电可用性等新型指标,构建了与传统配电网有差异的微网供电可靠性评估体系。最后,对改进的RBTS Bus6馈线F4系统进行了可靠性评估。算例结果表明,微网运行策略和电动汽车充电需求对孤岛微网的供电可靠性影响显著。     

含热泵储能的独立微网电源容量优化配置方法

在对独立微网电源容量进行优化配置时,为了在保证供电可靠性的前提下进一步提高经济性,提出一种考虑源荷不确定性与激励型需求响应(DR)的含热泵储能(PHES)的独立微网电源容量优化配置方法。首先,给出含PHES的独立微网基本结构图,基于该结构图阐述PHES的工作原理并建立PHES的简化数学模型;其次,基于鲁棒优化方法构建不确定场景集;然后,建立考虑激励型DR的双层鲁棒容量优化配置模型;最后,采用内嵌混合整数线性规划的遗传算法对模型进行求解。算例结果表明,将PHES这一储能成本低、不受地理条件限制的新型储能替代成本较高的电池储能作为系统储能方案,能够进一步提高经济性;考虑源荷不确定性与DR两者共同作用对配置结果的影响,能够完善独立微网优化配置模型,使计算得到的配置结果更为合理。