基于二阶锥规划考虑主动管理的主动配电网故障恢复

故障恢复是未来智能配电系统实现自愈的关键环节,对满足用户供电需求和减少停电损失有重要作用。针对含分布式电源的主动配电网,提出了考虑主动管理措施的故障恢复方法。考虑分布式电源出力调节和电容器组无功补偿约束,首先,构建了主动配电网孤岛划分模型,利用深度优先搜索结合广度优先搜索的算法进行孤岛的划分。然后,建立了主动配电网故障重构模型,采用二阶锥松弛技术将其转化为混合整数二阶锥规划模型进行快速求解。最后,在改进的IEEE 33节点主动配电网算例上进行了仿真计算,算例结果验证了所述模型和方法的合理性和有效性。     

主动配电网储能动态配置规划方法

主动配电网中的负荷和分布式发电出力具有明显的周期变化特性,已有的配电网储能规划方法,其规划结果均是接入点和容量固定不变的储能配置,储能的灵活性和价值尚存在较大的发挥空间。提出了一种主动配电网储能动态配置规划方法,即伴随负荷需求和分布式发电出力场景变化,在配电网中动态配置储能装置。以储能在不同场景下的接入点、容量、运行方式为决策变量,以储能带来的综合经济效益最大为目标,构建了主动配电网储能动态配置的混合整数二阶锥规划模型。以IEEE 33节点系统为例,验证了所提方法的可行性和有效性。该方法是对储能装置灵活性运行方式的有益拓展,使其能够服务于主动配电网多变的运行场景,从而使储能价值得到充分发挥。     

考虑多微电网的主动配电网双层优化调度

针对主动配电网(active distribution network, ADN)日益复杂的网络架构和参与主体所带来的调度问题,提出一种基于二阶锥规划(second-order cone programming, SOCP)和目标级联(analytical target cascading, ATC)法的双层优化策略。首先,建立包含多种分布式能源的ADN双层耦合模型,上层模型以ADN的运行性能、经济性和可再生能源的消纳最优建立多目标优化模型,下层模型以多微电网的经济性最优建立单目标优化模型;其次,采用SOCP对辐射形配电网的潮流方程进行凸松弛,采用ATC算法对上下层模型进行解耦,并利用商业CPLEX软件求解转换后的模型;最后,以IEEE 18节点系统为算例进行仿真计算。仿真结果表明,所提双层优化模型可以在确保运行性能和新能源消纳的同时,有效协调ADN和微电网之间的利益需求。     

考虑智能软开关接入的主动配电网扩展规划方法EI北大核心CSCD

柔性互联装置的广泛应用给主动配电网(active distribution network,ADN)规划带来巨大挑战。该文提出一种考虑智能软开关(soft open point,SOP)接入的ADN扩展规划方法,对变电站新建及扩容,线路新建,智能软开关、分布式电源、储能系统以及无功补偿等设备的选址定容进行协同规划。首先,考虑分布式电源出力和负荷功率不确定性,采用基于改进高斯混合模型的聚类方法构建典型日场景。在此基础上,以年综合费用最小为目标函数,建立了考虑SOP接入的ADN扩展规划模型。然后,通过线性化和二阶锥松弛技术,将原始非凸非线性规划模型转化为混合整数二阶锥规划(mixed-integer second-order cone programming,MISOCP)模型,并提出逐次收缩凸松弛算法以获得凸松弛间隙足够小的原问题最优解。最后,在54节点主动配电网算例上验证了所提规划模型和求解算法的可行性与有效性。     

基于M法的主动配电网动态重构

配电网是以闭环设计开环运行,在重构时需要建立相应的结构约束,来保证配电网结构的完整性。利用改进环网编码策略对形成的孤岛划分,采用打捆(设置禁忌支路组解集)的方式避免不可行解的生成。以网损最小为目标函数,建立相关潮流约束,通过二阶锥规划和M松弛将模型转换为混合整数二阶锥规划模型。通过商业求解器YALMIP中的CPLEX建模工具对模型求解,并以IEEE 33节点为算例,验证了提出的重构方法的有效性和可行性。     

基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型及其求解方法

提出一种基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型。将线路的不可用度和稳定性指标作为权值,建立不确定随机主动配电网络。基于该网络,模型以投资总成本、维修、运行和管理费用最小为经济目标,以搜寻在不确定随机网络下的最小生成树为第二目标。规划的决策变量不仅包含系统线路的升级与扩建,且考虑主动配电网中分组投切电容器、静止无功补偿器、电压调节器和分布式电源等主动管理设备的投资与模拟运行,即主动网络管理措施。为求解复杂的混合整数非线性模型,该文采用二阶锥松弛技术将原模型转换为混合整数二阶锥规划问题,并构造了三维不确定机会空间以求解多目标规划问题。通过改进33节点系统的仿真结果,验证了模型的有效性。     

基于多种主动管理策略的配电网综合无功优化

建立了主动配电网综合无功优化模型,该模型基于主动配电网中各种主动管理措施和优化策略,包括电容器无功补偿、变压器有载调压、分布式电源无功调节、配电网络重构。通过分析无功优化策略对配电网的负面效应,在模型中加入了无功优化策略之间的优先次序,同时还加入了变压器损耗,使优化模型更具实际意义。通过改进的IEEE 33节点系统仿真对模型进行了验证,结果表明:应用考虑各种主动管理策略及其对配电网负面效应的综合无功优化模型可以得到更加合理的无功优化方案,并且网损和电压质量都较传统无功优化方案有大幅改善。     

Active Distribution Network Expansion Planning Integrating Practical Operation Constraints

This paper proposes a mathematics model of active distribution network expansion planning (DNEP) integrating the practical operation constraints, which are the OLTC (On-Load Tap Changer) tap adjusting frequency and substation voltage variation. Distributed Generation (DG) curtailment, load curtailment, OLTC tap adjustment, and reactive power compensation are considered as the active management schemes. The expansion model allows alternatives to be considered for new wiring, DG installation, new substation, and substation expansion. The DNEP problem is a mixed integer non-linear programming problem, active management, and uncertainties, especially with the DG integration make the DNEP problem much complex. In order to find the suitable algorithm, this paper converts the DNEP problem to a Second-Order Cone Programming (SOCP) model through distflow equations and constraints relaxation. A modified 33-bus application example is used to verify the proposed model with different active management scenarios.     

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。     

基于不确定网络理论计及经济性与可靠性的主动配电网规划

提出了基于不确定网络理论的主动配电网扩展规划模型。首先,考虑负荷与分布式电源出力时间分区相关性,构建特征概率不确定性集合;其次,建立统筹分布式电源、网架、静止无功补偿装置、变电站和有载调压变压器各设备的升级新建及其主动管理措施的经济子规划模型,并提出了适用于规划问题的两阶段整体最优可靠性方法,且通过二阶锥松弛将原模型转化为混合整数二阶锥规划问题进行快速求解。分别得到全过程多阶段经济和综合可靠性不确定性测度分布作为网架树权重。最后,利用不确定网络中最小生成树理论,搜索与理想网架树分布最接近的最优规划方案。改进的IEEE 33节点系统与IEEE 69节点系统算例验证了所提模型的有效性。     

考虑低碳和柔性负荷的有源配电网混合整数二阶锥规划

在配电网低碳化背景下,提出了考虑碳排放和柔性负荷的有源配电网混合整数二阶锥规划模型,目标是在满足网络运行约束和CO₂排放上限的前提下,给出总成本最小的投资策略。考虑新能源、负荷和能源价格的不确定性,提出了基于k均值的场景聚类方法。模型的决策变量为更换过载线路、投建新能源和储能装置,以及投建稳压器和电容器组等电压控制设备,并考虑了多项式形式的电压相关型的柔性负荷、网络重构以及碳排放额约束。针对规划模型的非凸非线性特征,采用虚拟需求法将网络重构建模为混合整数线性规划形式,并提出了一种基于泰勒展开的改进二阶锥松弛方法,以解决柔性负荷模型给传统二阶锥松弛带来的难题。通过69节点系统对该模型进行测试,结果表明,所提模型不仅总规划成本较低,而且有助于减少碳排放。     

考虑多元随机因素概率相关性的主动配电网规划研究

针对分布式电源在配电网中的选址定容问题,提出了一种考虑多元随机因素概率相关性的配电网规划方法。首先,采用Spearman秩相关系数对各随机因素之间的概率相关性进行表征。然后,利用多面体不确定性集合表征的方法将风电出力、光伏出力以及负荷的不确定性分别通过无分布的有界区间来表示。最后结合二阶段动态鲁棒的思想构建了计及需求侧响应的主动配电网规划模型,并采用Benders分解法对规划模型进行求解。本文所提方法的合理性和有效性在基于标准算例的仿真结果中得到了验证。     

服务城区发展的主动式配电网规划管理

在国家电网公司"大规划"体系建设大背景下,以黄山市城区配电网规划为研究基础,深入分析配电网规划、管理方面存在的问题,提出市政/电网相互衔接、服务城区发展的主动式配电网规划管理理念。基于"网格化"配电网精准规划方法,建立了目标、组织、策略三维度体系的主动式规划管理机制,高效优质进行配电网规划。最后通过实施成效,验证该规划管理体系的创新性、准确性和有效性。     

计及投资方收益与主动配电网管理的分布式光伏电源规划

构建了计及光伏投资方收益与主动管理措施的配电网分布式光伏电源双层规划模型,其中外层规划模型以光伏投资方年净收益最大为目标优化光伏电源的安装容量,内层规划模型则通过源/网/荷综合主动管理措施对光伏电源的出力削减量进行优化以实现光伏电源的年消纳率最大的目标。同时利用改进K-means聚类方法对全年不同时段的场景进行聚类缩减,并结合并行差分和声搜索算法求解上述双层规划模型。仿真计算结果验证了所提规划模型及求解方法的合理性。     

考虑输配电网协同的源荷储资源统筹规划

未来高比例可再生能源并网背景下,为提高集中式与分布式可再生能源的消纳,需对电力系统中多类型调节资源进行统筹规划。提出一种计及输配电网间交互过程的中长期电源规划框架,以协调输配电系统中源-荷-储调节资源的配置容量。然后,基于分布式优化理论将模型分解为输电网规划子问题和配电网规划子问题。对于分解后子规划模型中的非凸和非线性项,采用凸松弛和线性化技术将模型转化为混合整数二阶锥规划模型进行求解。最后,对由IEEE 14节点系统和IEEE 33节点系统构造的全局系统进行仿真,验证所提模型和优化方法的有效性,并分析了协同规划下系统整体经济性和可再生能源消纳情况。     

考虑多能互补的主动配电网规划与高效Benders求解方法

提出了一种考虑风、光多能互补的主动配电网规划模型及求解策略。考虑了多种可再生能源自身的不确定性和相互间的互补特性,采用局部密度峰值的聚类法生成典型场景,以配电网的全寿命周期成本效益最优为目标函数,构建了基于二阶锥规划的主动配电网规划模型。由于多能互补环境下的配电网规划是一个包含大量场景的混合整数非线性规划问题,在Branch-and-Cut求解框架下,基于现代Benders分解算法给出了规划模型的高效求解策略。最后采用IEEE-24节点测试系统进行了算例分析,测试结果验证了规划模型的合理性以及求解策略的高效性。     

考虑综合承载力的主动配电网优化调度与运行

随着风、光渗透率不断提高,其多重时序波动与不确定性给主动配电网优化调度工作带来了挑战。为提高主动配电网应对不确定性扰动的能力,提出一种考虑综合承载力的主动配电网优化调度方法。首先,从主动配电网资源充裕度和运行安全性两方面提出了综合承载力指标体系。然后,计及多种主动管理资源的协调调度,构建了考虑综合承载力的主动配电网优化调度模型。其次,引入图论“破圈法”对网架编码策略进行改进,并采用混合编码粒子群算法对模型进行求解。最后,基于改进IEEE 33系统设计算例验证了所建模型的科学性和有效性。