交直流混合配电系统的运行管理系统设计

交直流混合配电系统是能源革命背景下的一种新型配电形式,为提高系统供电可靠性,设计一种交直流混合配电系统运行管理系统以实现系统的运行管理.应用结果表明,该系统具有较好的运行特性,实时监测交直流混合配电系统的运行状态,可根据直流配电网与交流配电网的协调互动,进行电网自平衡和自平滑统一的优化控制.     

主动配电系统规划和运行中的重要问题

介绍了主动配电系统的概念及发展,重点分析了主动配电系统技术的未来发展趋势,从规划和运行2个方面提出需重点关注的技术方向,包括:考虑运行过程的配电系统规划、考虑负荷与分布式能源高级建模的配电系统规划模型、高渗透率分布式能源接入条件下的调度控制模型、主动配电系统的电压控制技术等。结合我国电网和经济社会情况,指出主动配电网的发展应重点研究规划方法、灵活的网络拓扑、主动控制方法、主动管理技术、用户侧需求响应和管理的双向协调整合、柔性配电和交直流混合微网技术、储能技术和电力电子智能装备等关键技术,以提升配电网调度的灵活性,提升配电网对大规模分布式能源的接纳能力。     

2019CIGRE成都国际研讨会配电技术报道EI北大核心CSCD

首先介绍了2019 CIGRE成都国际研讨会概况;然后报道了配电网规划和运行,分布式灵活性资源,微电网、光伏和电池储能,直流配电,综合能源系统规划和运行等技术领域或专题的新进展;最后,对主动配电系统规划与运行、交直流混合配电,以及综合能源系统等技术的发展趋势和相关前沿问题进行了展望。     

#br# 协调柔性负荷与储能的交直流配电网经济优化调度

由于配电网中可再生能源和直流负荷逐渐增加,直流配电网的发展受到重视,关于交直流配电网优化调度的研究成为重要课题之一。为了促进可再生能源消纳,协调交直流两侧运行状态,降低配电网运行成本,将柔性负荷分为可转移负荷和可削减负荷,同时考虑储能参与优化调度的影响,计及交/直流线路损耗、储能和换流站损耗,通过调度分布式电源、储能系统以及电压源型换流器的输出功率,以购电费用、弃风弃光惩罚费用、网损费用、柔性负荷调度成本之和最小为优化目标,基于二阶锥松弛、分段近似线性化等技术,建立交直流配电网经济调度模型。最后在50节点算例系统上仿真分析,结果验证了所提优化调度方案的有效性和合理性。     

基于二阶段鲁棒博弈模型的微电网群及混合交直流配电系统协调能量管理策略研究

随着可再生能源技术的迅速发展,微电网及其群落出现在配电网中。高渗透率的可再生能源给配电系统带来较高的不确定性,此外,多市场主体下的复杂博弈关系,在系统层面进一步加深不确定性的影响。然而,具有高灵活性和可控性的混合交直流配电系统为解决上述问题提供了有效途径。基于此,该文提出一种基于二阶段鲁棒博弈模型的混合交直流配电系统协调能量管理方法,该方法旨在协调混合交直流配电网与微电网群间的功率交互,通过寻找模型的均衡点,可为每个市场主体提供最佳的能量管理决策,实现各方收益的均衡化,促进电力市场开放和发展。除了考虑经济因素外,为了抑制可再生能源出力不确定性对电力市场主体间功率交互的影响,在模型中还增加了鲁棒优化,通过对交直流变流站的优化控制与实时管理,抑制不确定性对系统稳定性的影响,实现配电系统安全经济运行。最后,通过对改进的IEEE-33节点混合交直流配电系统算例进行分析可知,所提方法实现了各方主体收益的均衡化,并能维持系统电压在规定范围内,有效实现了配电网与微电网的协调发展。     

平抑交直流混合配电系统功率波动的协调运行控制策略

为了平抑交直流混合配电系统电网有功功率波动,保障系统安全稳定的运行,首先对比分析了3种适用于交直流混合配电系统的拓扑结构,选择了可控性能较好的两端型拓扑结构,根据负荷需求确定了合适的电压等级;其次阐述了直流母线电压波动的平抑方法,分析研究了配电系统有功功率波动协调运行控制策略,提出了1种储能系统配合交直流混合配电系统的换流站协调运行控制策略,并进行了相关指标定义及理论分析;最后在PSCAD/EMTDC软件中建立了仿真模型,对包含储能系统协调控制的稳态模型进行了仿真;依据提出的储能系统与换流站协调运行控制策略,对交直流混合配电系统短路故障进行了对比仿真及分析。仿真结果表明:在包含大量分布式电源及储能的交直流混合配电系统中,采用储能系统与换流站协调运行控制策略,能较好地平抑系统故障状态下产生的有功功率波动;在直流母线有功功率切换频繁时,控制策略能快速响应,降低对保护设备的要求,保障系统稳定运行。该换流站储能协调运行控制策略可作为平抑交直流混合配电系统电网功率波动的工程方案。     

2019CIGRE成都国际研讨会配电技术报道

首先介绍了2019 CIGRE成都国际研讨会概况;然后报道了配电网规划和运行,分布式灵活性资源,微电网、光伏和电池储能,直流配电,综合能源系统规划和运行等技术领域或专题的新进展;最后,对主动配电系统规划与运行、交直流混合配电,以及综合能源系统等技术的发展趋势和相关前沿问题进行了展望。     

协调柔性负荷与储能的交直流配电网经济优化调度

由于配电网中可再生能源和直流负荷逐渐增加,直流配电网的发展受到重视,关于交直流配电网优化调度的研究成为重要课题之一。为了促进可再生能源消纳,协调交直流两侧运行状态,降低配电网运行成本,将柔性负荷分为可转移负荷和可削减负荷,同时考虑储能参与优化调度的影响,计及交/直流线路损耗、储能和换流站损耗,通过调度分布式电源、储能系统以及电压源型换流器的输出功率,以购电费用、弃风弃光惩罚费用、网损费用、柔性负荷调度成本之和最小为优化目标,基于二阶锥松弛、分段近似线性化等技术,建立交直流配电网经济调度模型。最后在50节点算例系统上仿真分析,结果验证了所提优化调度方案的有效性和合理性。     

基于柔性多状态开关的混合配电网能量管理策略与控制方法

基于柔性多状态开关(SOP)的交直流混合配电网能量管理控制方法是保证其高效、可靠、灵活和可控性的关键技术挑战.为了减少SOP非必要交换功率,并最大限度地利用可再生能源,提出了一种新的能量管理策略.该策略优先考虑可再生能源输出功率的使用,并辅以交直流子网储能的相互支持.交直流混合配电网并网运行划分为20种运行模式.基于能量管理目标生成了不同运行模式下交直流子网储能单元参考指令.针对传统交直流母线并联变换器的下垂控制电压压降和环流问题,提出了交流母线电压压降补偿方法和环流抑制方法.最后,通过仿真软件建立了基于SOP互联的交直流混合配电网仿真平台,仿真结果验证了该平台的可行性和有效性.     

基于电力电子变压器的交直流混合配电网功率-电压协调控制

传统交流配电网柔性调控能力不足,限制了分布式可再生能源(DER)的充分消纳和高效利用,DER接入引发的节点电压异常波动就是重要表现。利用双向多端口的电力电子变压器(PET)构建交直流混合配电系统可以实现灵活组网、减少交直流电量变换环节同时极大地增强对系统潮流调控能力,是解决DER在配网层面高比例接入的重要方案。本文对PET的拓扑结构、组网形式及控制模型进行研究,提出一种PET稳态模型,该模型集成了多个不同电压等级的交直流端口,且每个端口均可独立控制传输功率与端口电压,有利于主从或下垂控制等控制策略的实施。进一步提出了以交直流系统节点电压偏移最小为目标的PET功率-电压协调控制方法,对交直流混合配电算例系统的计算分析表明,交直流混合系统中的PET可以通过灵活、快速的端口功率控制,显著改善系统电压越限、应对分布式电源的出力波动,从而提高分布式电源渗透率、促进可再生能源的就地消纳。     

考虑灵活性的交直流混合配电网储能双层规划

多类型分布式电源接入配电网对系统灵活性要求越来越高。基于交直流混合配电网的高灵活性和高可控性,提出了一种考虑灵活性的交直流混合配电网储能双层规划方法。首先,分析系统灵活性需求与灵活性资源运行特性,建立系统灵活性评估指标;然后,采用K-means聚类算法建立配电网中分布式电源和负荷的典型运行场景集合;其次,建立考虑灵活性的交直流混合配电网储能双层规划模型,上层以其年综合成本最小为优化目标,下层以其综合运行成本最少和系统运行灵活性最优为目标,采用非线性化主成分分析法,并结合遗传算法求解规划模型。最后,基于改进IEEE 33节点配网系统验证双层规划模型和储能最优配置方案的合理性与有效性。     

新型配电系统分布式源网荷储资源广域电压自趋优管控方法

不同于单纯电能分配的传统配电网,新型配电系统逐步展现出源-网-荷-储等众多资源的强耦合强关联复杂大系统形态,其各类资源呈现出“点多、面广、量少”的广域分布特征。挖掘可再生能源发电、分布式储能及柔性负荷等分布式资源的广域电压调控潜力对构建源网荷储高度融合的新型配电系统具有重要意义。文中提出了一种基于数据驱动的新型配电系统分布式源网荷储资源广域电压自趋优管控方法,通过可再生能源发电、储能及柔性负荷等分布式资源的综合协同控制,在保证储能后备容量和降低网损的同时能够提高配电网广域电压质量。最后,以某城市配电网为例验证了所提方法的有效性和先进性,比传统调压方法更加契合新型配电系统的电压调控需求。     

多类型源储协调互动的配电网分布鲁棒优化调度

分布式光伏、风电等可再生能源出力具有较强的随机性和不确定性,其大量并网给配电网的运行带来了极大的挑战。本文提出了一种多类型源储协调互动的配电网分布鲁棒优化调度方法,基于分布鲁棒优化理论,对配电网中传统离散设备、可再生能源以及储能决策进行协调优化,提高配电网运行的经济性和安全性,实现了配电网运行决策保守性与鲁棒性的有效平衡。首先,考虑多类型源储资源的协调互动,建立配电网优化调度模型,并将其转化为混合整数二阶锥规划的形式;其次,利用可再生能源出力场景集进行不确定性刻画,建立分布鲁棒优化模型,并通过列和约束生成算法进行求解;最后,在PG&E69节点系统上进行算例分析,验证了所提方法的可行性与准确性。     

基于资金约束规划模型的分布式电池储能系统协同规划策略

分布式电池储能系统在能量密度方面具有功率快速吞吐、灵活运行等较大优势,已被大量配置于电力系统中,是当前解决光伏并网和消纳的有效手段之一。针对当前储能成本高、收益模型不清晰等问题,提出一种基于资金约束规划模型的分布式电池储能系统协同规划策略,用于在配电网中优化分布式电池储能系统的配置和选址,提高可再生能源在配电网系统中的渗透率,提高其经济性能,并为电力市场提供辅助服务。所提模型将分布式电池储能系统在电网市场机制中的调节、下调和备用等辅助服务表示为利润最大化的混合整数线性规划问题,在支持不平衡配电网运行的同时,最大化参与辅助服务市场的总利润。仿真结果和灵敏度分析验证了所提规划模型的经济性,并验证了线性化非平衡配电网模型的准确性。     

基于分布式电源的配电网多目标优化策略研究

大量的可再生分布式能源并网是当今电力系统的发展趋势,优化配电网潮流和提升系统消纳分布式电源(DG)的能力成为研究热点。在建立DG数学模型的基础上,从电源侧开展DG选址的研究,并对含协调储能和柔性负荷的主动配电网进行优化调度。其中,DG选址采用使配电网络损耗最小和电压水平最高的多目标规划模型,并利用功率圆法求解DG的最佳接入位置;对主动配电网的优化则构建了使配电网电压偏差最小、网络损耗最小和可再生能源发电比例最高的多目标优化调度模型,并运用智能粒子群算法进行求解。最后以标准IEEE 33节点配电系统为算例进行仿真分析,解决了DG选址问题并验证了该优化策略的有效性。     

基于动态电价机制的用户侧分布式储能电能交易策略

用户侧分布式储能具备优化用户电力负荷曲线和协调消纳系统侧可再生能源发电的能力。提出一种基于动态电价机制的配电系统用户侧分布式储能电能交易策略。首先,该策略在充分考虑新能源出力和用户电能需求不确定性的基础上,构建用户侧分布式储能和配电系统的日前电能调度模型;然后,根据动态电价机制对用户侧分布式储能调度计划和系统侧可再生能源消纳水平的影响,建立基于主从博弈的配电网运营商和用户侧储能运营商的电能交易模型,并采用启发式算法获取博弈模型的均衡解;最后,通过算例验证了所提电能交易策略可有效提升配电网运营商的经济效益与新能源消纳水平,并降低用户侧的运行成本。     

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。     

城市直流配电工程拓扑结构的研究

本文简要介绍了城市直流配电系统的优势和特点,介绍了国内外研究的两端"点对点"柔性直流配电系统、辐射形直流配电网、"手拉手"直流配电网、珠海三端柔性直流配电网等几种城市直流配电系统拓扑结构。在总结以上直流配电系统拓扑结构优缺点的基础上,研究设计了一种多端、中低压、交直流混合、接入多种分布式能源的城市直流配电系统拓扑结构,并应用于贵州城市直流配电示范工程。对该拓扑结构的特点、电压等级、运行方式、效能和可扩展性进行了介绍,指出该拓扑结构对于研究直流配电系统分布式能源的就地消纳,交直流配电的能效对比、运行方式的灵活性方面具有显著优势。通过自主研发的智能配电网半实物仿真平台,实现任意柔性互联交直流配电网的模拟,解决了现在直流配电网作为示范工程应用研究重复建设问题。     

考虑电气混合储能的区域能源系统调度方法研究

储能有助于可再生能源消纳,但单一的储电、储气都有局限性。本文研究了储电与储气的协调运行策略,建立了电气混合储能系统的数学模型,分析了其消纳弃风原理,并在协调运行策略基础上,建立了考虑电气混合储能的区域能源系统优化调度模型。结合算例对比分析了不考虑储能装置、考虑电转气（P2G）与储气装置、储气-储电常规运行和储气-储电协调运行4种场景下的风电消纳效果和经济性。结果表明,本文提出的储气-储电协调运行策略可以有效提高系统经济性和可再生能源消纳能力。     

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。