计及VSC运行约束的交直流混合配电网分布式优化调度方法

分布式调度可有效克服由于通信能力限制及子系统分属不同利益主体而引发的生产信息难以集中的问题,更有利于发挥交直流混合配电网在网损降低、新能源消纳方面的优势。然而,VSC运行特性方程及配电网交流潮流约束的高度非凸非线性导致传统方法求解分布式调度问题变得异常困难。提出了一种VSC运行特性方程的线性化方法,并结合配电网潮流线性化方程,将各子系统优化问题转化为混合整数线性规划问题,保证了子问题的收敛性及解的全局最优性,并采用目标分析级联法对各子问题进行分布式优化求解。最后通过构建交直流混合配电网系统仿真算例,验证了所提算法的精确性、收敛性以及在不同规模复杂系统下的通用性,算例同时充分反映出分布式调度可有效保护生产主体隐私、降低配电网通信能力要求,适应未来区域自治配电网系统的发展需要。     

考虑安全约束的交直流配电网储能与换流站协调经济调度

直流配电网技术的发展,为分布式电源、储能的接入提供了更高效的方式,同时也使配电网呈现出交直流混合的拓扑形态。提出了基于安全约束的交直流混合配电网储能与换流站协调经济调度方法,通过优化换流站的无功调节与储能的充放电,一方面能确保配电系统安全运行,另一方面在输配分离的电力市场环境下可最小化供电公司从上级电网购电的成本。另外,交直流混合配电网经济调度模型属于混合整数非线性规划,缺乏快速有效的求解方法,通过线性化技术将原模型转化为能有效求解的混合整数线性规划问题。最后,通过算例测试验证了所提方法的效果及求解的快速性。     

基于一致性耦合关联的交直流混合配电网协调能量管控

交直流混合配电网是未来电网的一个重要形态,其能量管控研究具有重要意义。对多源并入的交直流混合配电网搭建局部和区域双层调度模型,提出交直流混合配电网的分布式调度优化策略。在局部调度层,考虑可再生分布式能源和储能设备联合出力,保证对负荷的平稳供给,并将优化调度结果上传给区域调度层;在区域调度层,对交流区域和直流区域各自进行独立优化,充分考虑各区域的自主运行特性,同时满足交直流混合配电网的运行约束条件,并提出基于一致性理论的分布式能量管控方法,获得最优可行解。算例结果验证了所提策略的有效性。     

考虑光-荷不确定性和旋转备用约束的主动配电网经济优化调度策略

分布式光伏、储能装置等大量分布式电源接入主动配电网(active distribution networks,ADN)后,光伏出力、负荷和旋转备用容量的多重不确定性对主动配电网经济调度的可靠性提出新的挑战。考虑了光伏出力及负荷不确定性,对旋转备用容量进行概率约束,以调度过程中运行成本最小为目标函数提出了一种主动配电网经济优化调度模型。通过所提出的潮流约束线性化方法和离散步长变换方法,将机会约束规划(chance constrained programming,CCP)模型转化为易于求解的确定性混合整数线性规划(mixed-integer linear programming,MILP)模型,并通过CPLEX求解器进行求解。基于IEEE-33节点配电网系统对所提方法进行验证。算例结果表明,所提策略的系统计算时间显著减少,优化效果更好,且可以通过适当设置旋转备用容量概率约束的置信水平实现主动配电网可靠性与经济性间平衡。     

考虑光-荷不确定性和旋转备用约束的主动配电网经济优化调度策略

分布式光伏、储能装置等大量分布式电源接入主动配电网(active distribution networks,ADN)后,光伏出力、负荷和旋转备用容量的多重不确定性对主动配电网经济调度的可靠性提出新的挑战。考虑了光伏出力及负荷不确定性,对旋转备用容量进行概率约束,以调度过程中运行成本最小为目标函数提出了一种主动配电网经济优化调度模型。通过所提出的潮流约束线性化方法和离散步长变换方法,将机会约束规划(chance constrained programming,CCP)模型转化为易于求解的确定性混合整数线性规划(mixed-integer linear programming,MILP)模型,并通过CPLEX求解器进行求解。基于IEEE-33节点配电网系统对所提方法进行验证。算例结果表明,所提策略的系统计算时间显著减少,优化效果更好,且可以通过适当设置旋转备用容量概率约束的置信水平实现主动配电网可靠性与经济性间平衡。     

基于线性化方法的交直流混合配电系统网架规划

随着配电系统中直流设备的大量接入,交直流混合配电系统得到越来越广泛的应用。为适应交直流混合配电系统中不同交直流（AC/DC）类型的负荷或电源的接入,提出一种新的交直流混合配电系统网架结构规划方法,该方法考虑了网架交直流配置的所有可能性。首先以二进制网络矩阵描述配电系统的网架结构;其次建立网架单层规划模型,将规划变量和运行变量同时进行优化以提升全局寻优能力;最后将单层规划模型进行线性化处理,转换为混合整数线性规划问题以提升求解效率。仿真结果表明,所提方法能够为配电系统中不同交直流类型的负荷和电源的接入提供最佳的网架配置方案,相比于传统的纯交流规划方案具有更好的经济性和供电能力,在算法上与经典遗传算法求解的双层规划方法相比,具有更好的全局寻优能力和计算效率。     

含抽水蓄能电网安全约束机组组合问题的混合整数线性规划算法

抽水蓄能机组的投运对电网发电调度计划的制定具有很大影响,建立了含抽水蓄能机组电网的安全约束机组组合模型。以考虑了抽水蓄能机组启停费用的所有机组总运行费用为目标函数,根据抽水蓄能机组的不同运行工况给出旋转备用容量的解析表达式,同时在系统功率平衡约束中考虑了网络损耗的影响,并考虑了抽水蓄能机组的运行调度约束及网络安全约束。为了保证模型求解的可靠性和提高模型求解的计算效率,将目标函数进行分段线性化,并根据抽水蓄能机组的运行特点将其旋转备用容量约束等价转化为线性表达式。同时采用一种动态分段线性化方法近似逼近网络损耗,从而将机组组合模型转化为混合整数线性规划模型,并采用成熟的数学优化求解器CPLEX进行求解。对某实际23机306节点电网算例的计算结果表明,所提出的混合整数线性规划调度模型的网损逼近效果合理正确,算法求解速度快,具有较好的工程实用价值。     

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。     

考虑电价型需求响应的交直流混合配电网优化调度

直流配电技术的发展,为分布式电源的接入提供了更加高效的方式,使得配电网呈现出交直流混合的拓扑形态。充分考虑将电价型需求响应应用在交直流混合配电网优化运行中,将主网电价与用户侧需求响应通过阶梯式弹性建模方法加以表示,在输配分离的电力市场环境下,实现确保交直流混合系统安全运行的同时最大化配电网主体的总收益。此外,交直流混合配电网优化调度模型属于非凸优化问题,采用二阶锥松弛和线性化技术将其转化为混合整数二阶锥凸优化问题,以快速求解,便于在实际交直流混合配电系统中应用。最后,通过构建的交直流混合配电网仿真算例验证了模型的有效性。     

考虑DG渗透率的交直流混合配电网运行优化方法

为适应分布式电源大规模并网和直流负荷不断增长的发展趋势,发展交直流混合配电网已成为当前配电网研究的重要方向。首先对电压源型换流器的稳态潮流模型和控制策略进行了分析,提出了一种基于交替求解法的交直流配电系统潮流计算方法;然后,考虑分布式电源不同渗透比例,以系统的网损最小为目标,提出了基于遗传算法的交直流混合配电网运行优化调度方法;最后,结合交直流混合配电网算例系统进行仿真分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

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。     

基于混合整数线性规划的含ZIP负荷有源配电网重构方法

随着分布式电源并网和负荷类型的日益复杂,传统配电网重构模型尚未考虑复杂的综合负荷模型。提出了考虑ZIP综合负荷模型的有源配电网混合整数线性规划方法。在辐射状配电网二阶锥潮流模型的基础上,通过线性回归法将ZIP负荷模型等效为ZP负荷模型,建立基于混合整数二阶锥规划的有源配电网重构模型。通过多面体近似将二阶锥约束进行线性化,建立基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型。在三个不同规模配电系统的仿真结果表明,基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型精度与基于混合整数二阶锥规划的几乎相同,但优化效率提高了15%~30%,具有较高的优化精度和效率。     

交直流混合主动配电网的分层分布式优化调度

交直流混合主动配电网是未来智能配电网的一种重要形式,其关键技术之一是以优化调度策略为核心的能量管理技术。该文提出了一种交直流混合主动配电网的分层分布式多源协调优化调度体系。在局部调度层,针对利用可再生能源的分布式电源,结合储能单元进行联合出力优化,其结果上报给区域调度层;在区域调度层,充分尊重并利用配电网各交、直流区域的自主运行特性,利用分布式优化方法,在满足交直流混合配电网整体运行约束的条件下,获得最优调度方案。最后,该文通过算例验证了所提出的交直流混合主动配电网分层分布式优化调度策略的有效性。     

考虑移动氢储能和高密度可再生能源的主动配电网优化调度

随着可再生分布式电源(RDG)在配电网中的渗透率逐步提高,局部地区已出现配电网对RDG消纳能力不足的情况。已有研究表明主动配电网中的各类有功、无功灵活性资源对RDG消纳具有促进作用。为此,基于氢储能的可移动特性,提出一种新型的含高密度RDG的主动配电网优化调度模型。考虑RDG出力的随机性和氢能在多座氢储能电站之间运输的时间约束,以及无功补偿装置、软开关等传统调节手段,提出了软开关模型精确线性化建模方法,建立了多座氢储能电站在配电网内的优化调度混合整数线性规划模型。以某一实际农村配电网为算例对所提方法进行仿真,量化分析了考虑可移动特性的多氢储能电站协同优化的效果,并验证了所提线性化模型的精确性。     

计及电压风险感知的交直流配电网优化调度

为有效适应交直流配电网分布式光伏和负荷不确定性波动带来的电压安全问题,提出一种计及交直流配电网电压风险感知的优化调度方案,该调度方案包含日前和日内两阶段.日前决策调度以经济性为目标制定运行计划.日内风险调度考虑分布式光伏和负荷超短期波动特性.基于超短期预测概率信息,使用结合Nataf变换的随机响应面法进行概率潮流计算,并根据概率潮流结果建立电压风险感知体系.日内以配电网电压安全运行风险最小为目标,调整日前调度方案中部分灵活迅速调控设备的运行计划.最后,通过交直流配电网混合整数二阶锥模型对调度计划进行求解,并通过算例验证了所提方案的有效性.     

计及源荷不确定性的混合交直流主动配电网分层-分布式优化调度

混合交直流主动配电网是未来配电网发展的主要形式,针对混合交直流主动配电网集中式优化存在优化时间长、对区域内隐私保护性不强以及源荷出力不确定性的问题,提出计及源荷不确定性的混合交直流主动配电网分层-分布式优化调度策略.该策略在混合交直流主动配电网区域内以预测场景和抽样场景的期望运行成本之和最小为目标,建立两阶段随机规划模型,采用Benders分解算法分解成主、子问题交替迭代求解;在区域间为兼顾各区域数据私密性及实现并行计算,以各自区域内主问题运行成本最优为目标,采用同步型交替方向乘子法进行分布式计算.所提策略通过各区域主问题连接区域间和区域内形成整体优化,从而保证模型达到全局最优.最后,通过算例分析验证了所提的分层-分布式优化调度策略的有效性.     

面向微型能源互联网接入的交直流配电网协同优化调度策略

分布式电源通过微型能源互联网(简称微能网)的方式接入配电网可以充分发挥微能网多能耦合互补的特点,促进可再生能源消纳。该文充分考虑交直流配电网和微能网的技术优势及交互影响,研究了计及动态网络重构和多能源协同的交直流配电网优化调度策略。首先,根据含微能网的交直流配电网系统结构和调度模型特点,研究以配电网节点边际电价和微能网购/售电功率为交互变量的协调运行机制;其次,以交直流配电网和微能网运行成本最低为目标,充分考虑网络运行约束和网络间交互耦合约束,建立交直流配电网协调调度模型;再次,在混合整数二阶锥规划模型的节点边际电价推导基础上,提出基于极限学习机耦合交互的模型快速求解方法;最后,在含微能网的改进IEEE 33节点交直流配电网开展了算例分析。仿真结果表明,所提调度架构能充分降低网络运行成本,促进微能网和交直流配电网间信息交互,同时该文所提求解技术能够在确保计算精度的前提下极大地提高求解效率。     

基于配电网格的配电网调度交易机构模型

随着分布式发电、储能和需求响应技术的快速发展,电力市场交易环境更加复杂多变。为了保障售电市场的供需平衡和配电网的可靠性运行,提出了一个基于配电网格的配电网调度交易机构模型。该模型中各个配电网调度交易机构利用配电网格内的分布式电源、需求响应和储能来调度网格内负荷供应,并通过迭代方法计算配电节点边际电价。对某八节点网络的算例进行分析,将配电网格中的调度优化问题建模为混合整数线性规划,并利用CPLEX求解器求解。结果表明,所提模型可使电力系统中的所有能源都能够竞标并从电力市场中收益,从而有效降低系统供应成本。     

含分布式光伏的多级变压交直流混合配电网经济性评估

交直流混合配电系统可以提高电网的灵活性和可再生能源消纳,提出了在高渗透率分布式光伏场景下基于电力电子变压器(power electronic transformer,PET)的交直流配电网运行优化和经济性评估方法。通过计算包含交直流变换环节损耗和电网可靠性约束等条件的运行成本,分析交直流配电系统相比传统交流配网在提高优化调度水平和降低功率损耗方面的优势。将PET和PV并网变流器作为调控对象,提出PET配置与运行综合优化调度方法,在确定PET最优位置与容量设置的条件下进行有功和无功功率调节,最小化运行成本与计及多级变换器运行效率的总功率损耗。为求解包含整数变量的多目标优化问题,提出两阶段优化算法,优化配置与功率调节两个阶段迭代求解。最后在含分布式光伏和PET的改造33节点配电网进行仿真,验证交直流配电在促进光伏消纳和提高运行经济性的效果。     

基于主从博弈的交直流混联系统主动防御策略设计

随着电网规模的扩大化与系统元件的复杂化,特别是交直流混联输电格局的逐步形成,系统安全稳定问题也日益严重。准确确定电网脆弱源,并制定相应防御策略以预防大停电事故的发生变得至关重要。本文针对交直流混联系统提出了主动防御策略制定的主从博弈模型,即D-A-D(防御者-进攻者-防御者)三层规划模型。上层模型制定电力系统防御策略,中层模型确定并发故障元件集合,而下层模型模拟系统故障后的安全调度过程。上述模型可先转换为下层为混合整数线性规划的双层模型,后采用枚举树算法求解。在IEEE30节点系统中进行仿真分析,验证了上述模型的合理性与有效性。