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。     

动态无线充电下电气化交通网-配电网运行机理与协同优化

随着电动汽车渗透率的提高,电气化交通网和主动配电网之间的时空耦合越来越强。在动态无线充电技术下,当交通网和配电网中的一方发生拥堵或拥塞时,双网之间的交互影响可能引发连锁性拥堵-拥塞,对系统的安全性和经济性造成不利影响。结合基于微分变分不等式的交通网动态配流模型和基于混合整数二阶锥规划的配电网多时段交流最优潮流模型,建立交通网-配电网动态时空耦合模型,模拟电动汽车充电负荷和拥塞成本的时空分布。通过交通网-配电网联合运行仿真,深入分析拥堵-拥塞在交通网-配电网之间的传播机理,进而提出主动配电网有功-无功协同优化方案,并研究了有功/无功资源合理配置对优化效果的影响。     

混合交通流下计及储能型柔性开关影响的交通-配电网联合规划

电动汽车(electric vehicle, EV)的大规模发展,使得交通网转变为电动汽车和燃油车(gasoline vehicle, GV)随机混合出行的复杂网络;配电网也转变为供需双侧不确定、“源-网-站-储”高效互动的低碳型电网。在新型交通-配电网耦合系统下,亟需研究交通和配电网的联合规划方法,以满足EV时空充电需求,保障交通和配电网的安全可靠运行。为此,基于EV和GV的实时能耗特性差异,建立了混合交通流分配模型,以充分反映GV对EV出行和充电行为的影响,进而建立了混合交通流下的交通网多阶段规划模型。此外,考虑储能型柔性开关(energy storage integrated soft open points, E-SOP)的运行特性,协同“源-网-站-储”,建立了E-SOP影响的配电网多阶段规划模型。结合交通-配电网物理和“流量-功率”耦合约束,实现了交通-配电网的联合规划。根据Sioux Falls交通网和IEEE 69节点配电网组成的耦合系统算例测试,验证了所提联合规划模型比独立规划的总成本减少了7.21%,并且E-SOP的接入能减少系统无功出力和电压波动。     

考虑源-网-荷不确定性的增量配电网规划研究综述

随着电力体制改革的全面深化,具有清洁性、智能性与竞争性的增量配电网应运而生。增量配电网不仅结构灵活,同时鼓励多种具有间歇性的分布式电源与新型负荷接入配电网侧。传统配电网的规划技术已难以适应源-网-荷均存在不确定性的增量配电网。基于以上现状,在考虑源-网-荷不确定性的前提下对增量配电网规划研究进行综述。分别从增量配电网中新型源-网-荷发展现状,适用于增量配电网规划阶段的不确定性分析方法和常见的规划研究方法等三个方面进行归纳分析。最后给出了考虑源-网-荷不确定性的增量配电网规划总结与未来展望。     

基于联合时序场景和源网荷协同的分布式光伏与储能优化配置

主动配电网可通过协同调度灵活性资源促进分布式光伏（DPV）电量消纳,为此提出基于联合时序场景和源-网-荷协同的DPV与储能系统（ESS）联合优化配置方法。基于动态弯曲时间特性提出光-荷联合时序场景生成方法,处理源-荷不确定性和时序相关性;建立源、网、荷、储灵活性资源数学模型;以DPV全年总发电量最大为目标,兼顾配电网经济性,建立DPV与ESS联合优化配置的混合整数线性规划模型。以某51节点标准测试系统为例验证所提方法的有效性,量化分析不同灵活性资源对DPV消纳的提升效果。     

“人-车-桩-路-网”深度耦合下的配电网协同规划与运行优化

电动汽车(EV)作为连接交通电气化和电网清洁化的纽带和桥梁,可实现电力-交通-信息之间的深度耦合,形成电力-交通一体化的规划及运行架构。配电-交通融合系统(DTIS)中,EV充放电行为多时空动态交织、电能流-交通流-信息流深度融合、多利益主体动态博弈等大量不确定性因素使配电网的规划及运行优化的边界都将发生重大转变,但同时也给挖掘利用EV的移动储能特性和提升配电网灵活性带来了契机。为此,在分析“人-车-桩-路-网”深度耦合下配电网的形态演化特征基础上,剖析了新形态下配电网协同规划与运行优化所面临的新挑战,进而针对“人-车-桩-路-网”耦合下的EV灵活性建模、灵活域高效构建及预测、协同规划、运行优化4个方面关键技术展开讨论,并对相关技术问题的研究方向进行了展望。     

基于概率多场景的柔性配电网鲁棒运行优化

分布式电源和波动负荷的接入使得传统配电网的调节设备和手段凸显出局限性,柔性开关设备(SOP)的应用可以解决间歇性源荷带来的问题。针对多端柔性互联设备在柔性配电网中的应用,建立计及运行损耗的三端SOP的拓扑结构和数学模型;考虑到源荷出力的不确定性会导致配电网节点电压越限和功率潮流不合理,将鲁棒优化和场景分析方法相结合,建立基于概率多场景的鲁棒运行优化模型,并采用锥优化方法进行求解;为了实现场景数量和精度平衡下多场景的快速生成,提出基于拉丁超立方抽样的概率多场景生成方法。以3组IEEE 33节点系统组成的配电网为算例,验证了所提鲁棒运行优化模型和场景生成方法的有效性,所提模型与方法实现了配电网运行经济性与安全性的协调,显著提高了模型计算效率,有效避免了“维数灾”现象。     

基于区间线性规划的用户侧综合能源系统源-储配置方法

建设用户侧综合能源系统能够推动能源低碳转型,是实现“双碳”目标的有效路径,但源-荷两侧的双重不确定性对其最优规划提出了挑战。该文针对用户侧综合能源系统,充分考虑季节和日内时序特性,耦合能量互动机制,采用源-荷功率置信区间以量化表征源-荷波动范围,以设备容量配置与布局的经济性最优为目标,综合考虑设备容量、管网运行、交流潮流等约束,进而构建计及源-荷不确定性的多能系统区间规划模型,并基于区间线性规划理论将模型中的区间约束转化为确定性约束,形成混合整数线性规划模型。算例表明所提考虑不确定性的区间规划模型鲁棒性较强,可以增强面对不确定场景的普遍适应能力,且在保证系统可靠供电的同时提高系统的运行经济性。     

基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网全局灵敏度分析

随着可再生能源的渗透率和电动汽车的接入比例不断提高,微电网运行的不确定性因素显著增加,准确评估不确定性因素对微电网状态的影响,有利于提高系统的安全稳定运行水平。计及孤岛微电网中的源荷不确定性,构建了孤岛微电网的概率潮流模型,引入了全局灵敏度分析指标,提出了基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网全局灵敏度分析方法,用于准确、快速地辨识影响系统运行状态的关键输入随机变量。通过对含分布式电源的40节点孤岛微电网系统进行仿真,验证了所提方法的准确性和高效性,分析了源荷不确定性对微电网潮流的影响,获得了输入随机变量的重要性排序结果。     

计及运行风险与韧性的综合能源系统薄弱环节辨识

能源转型大环境下,综合能源系统得到了快速发展,多能流耦合的运行模式增加了运行的复杂性。当出现随机因素扰动时,综合能源系统的安全稳定运行会遇到威胁。针对这一问题,文中提出了综合考虑运行风险与韧性的综合能源系统薄弱环节辨识方法。首先,引入了基于半不变量法的电-热-气耦合综合能源系统概率多能流计算模型,基于概率多能流提出正常运行情况下的运行风险评估指标和评估方法。然后,针对极端灾害下的故障,从鲁棒性角度提出运行韧性评估指标。最后,综合考虑源荷随机变化和随机故障的不确定性扰动,提出风险-韧性双维度综合指标,判断综合能源系统的薄弱点。算例分析表明,所提计及风险和韧性的薄弱点辨别评估方法可以量化分析综合能源系统的薄弱环节,验证了所提方法的有效性。     

“能源互联网下的主动配电网源-网-荷-储协同规划、运行和控制研究”专栏特约主编寄语

正随着能源互联网建设推进和配电网市场化改革深入,主动配电网源-网-荷-储形态结构和运行特点已发生显著变化。从电源侧看,随着分布式风、光等清洁能源和冷、热、电综合能源大量接入,系统不确定性显著增强且多能流高度耦合趋势明显;从网络侧看,随着直流配电网建设、单纯用电服务向综合用能服务转变和电力物联网发展,系统交直流并重,物理信息高度融合,电、气、冷、热、交通等多能源耦合网络日渐形成;从负荷侧看,随着能源站、 5G基站和数据中心、储能、微网、     

基于最大熵原理的电-气综合能源系统概率能量流分析

随着电力系统与天然气系统间耦合程度的日益增强,能源系统间的不确定性因素对电-气综合能源系统(integrated energy systems,IES)运行状态的影响日趋显著,需在其能量流分析中予以考虑。为此,提出一种基于最大熵原理的电-气综合能源系统概率能量流计算方法。首先,考虑燃气机组和电驱动压缩机作为耦合元件,构建电力系统和天然气系统的稳态能量流模型,并提出对应的顺序求解方法;然后,基于风电和不同系统负荷的不确定性模型,提出输出状态变量半不变量的计算方法;在此基础上,基于最大熵原理法计算得到不同系统中节点和支路状态量的概率密度;最后,采用IES 118-20节点和IES 2383-60节点综合能源测试系统对所提算法的准确性和有效性进行分析验证,结果表明,所提算法可实现电–气综合能源系统概率能量流的快速准确计算。     

考虑电力-交通交互的配电网故障下电动汽车充电演化特性

由于配电网与交通网间的耦合交互作用,高渗透率电动汽车接入下的配电网故障可能对两网的运行产生扩大影响,厘清故障下电动汽车充电负荷对电网和交通网运行状态的影响以及充电站充电负荷分布是及时阻断故障影响的基础。针对此,提出了考虑电力-交通交互的配电网故障下充电特征演化分析方法。首先,考虑配电网故障下充电负荷变化对配电网的影响,提出了计及充电负荷变化灵敏度的变步长重复潮流模型以计算配电网最大供电能力。其次,结合用户有限理性决策和动态交通均衡,构建了配电网故障影响下的交通运行状态演化模型。进一步,以电动汽车出行和充电为耦合单元,基于改进的Davidson函数描述供电能力对充电行为的影响,建立了两网交互的作用关系。最后,仿真分析了考虑网络耦合的配电网故障下充电负荷演化规律及其影响。     

考虑参数不确定性的区域电-气联合系统的概率-模糊能流评估

电-气联合系统(EGS)中存在大量的不确定因素,而现有研究仅考虑了电、气负荷以及风电功率的概率不确定性对EGS能流分布的影响。为此,提出在EGS的能流分析中进一步考虑天然气管道及电-气耦合设备参数的不确定性,并根据这些参数呈现的不精确、受主观经验影响等特点,提出用模糊模型来描述其不确定性。在此基础上,以中压配电网和配气网耦合形成的区域EGS为对象,综合考虑上述概率、模糊不确定因素以及中压配电网的不对称、不接地特点,提出区域EGS的概率-模糊能流评估方法。所提方法以蒙特卡罗模拟、α-截集法和证据理论为基础,适用于区域EGS能流的概率评估、模糊评估以及概率-模糊综合评估。以33节点中压配电网以及11节点配气网构成的区域EGS为算例,验证所提方法的有效性。仿真结果表明,不计及天然气管道和耦合设备参数的不确定性,很可能导致对区域EGS能流分布的评估结果过于乐观,从而低估区域EGS的运行风险。     

计及源-网-荷不确定性因素的马尔科夫链风电并网系统运行可靠性评估

考虑风电出力、元件故障及负荷波动对系统运行可靠性评估的影响,提出一种计及源-网-荷不确定性因素的马尔科夫链风电并网系统运行可靠性评估方法。首先建立不确定性因素等值运行可靠性模型;其次,将系统运行状态进行划分,建立风电并网系统马尔科夫链模型,进而根据系统状态样本数据得到马尔科夫链状态转移矩阵;再次,根据状态转移矩阵和当前运行状态,能够准确评估系统当前时刻可靠性水平,快速预测未来时刻状态概率,定量分析不确定性因素对运行可靠性的影响;最后,采用改进IEEE-RTS79系统,对文中所提模型和方法进行了验证,结果表明所提模型和方法的正确性和有效性。     

基于交通-电力均衡耦合的电动汽车快充站与配电网联合规划

针对现有充电站规划大多忽略配电网容量上限,且交通网、快充网以及配电网耦合关系考虑单一导致电动汽车大量接入产生配网负载不均的问题,提出一种基于交通-电力均衡耦合的电动汽车快充站与配电网双层联合规划模型。首先,基于海量网约车订单数据进行数据挖掘和出行特征融合,得到快充负荷时空分布。然后,基于交通网-快充网-配电网之间的信息交互与能量流动关系提出均衡分区耦合模型,并在此基础上建立电动汽车快充站与配电网双层联合规划模型,采用遗传算法与混合整数线性规划相结合的方法求解。最后,基于成都市主城区路网,以54节点配电网为例开展仿真分析,结果表明,提出的双层联合规划模型对于电动汽车快充站规划具有一定的可行性,且均衡耦合模型可以优化配网分区结果,在一定程度上提高了配电网的安全性和稳定性。     

考虑多重不确定性的电–气–交通网络耦合系统数据驱动鲁棒优化调度

电力、天然气、交通等不同能量流网络的深度耦合和良性互动,对多元化综合能源系统的协同优化运行提出了极大挑战。针对电–气–交通网络耦合系统中的多重不确定性因素,提出综合考虑交通流量、风电出力及燃气机组耗气不确定性的数据驱动鲁棒协同优化调度模型。首先,依据Wardrop用户均衡准则获取交通网络的最优流量分配,并根据网络耦合约束将交通、气网络的不确定性转化到配电网统一考虑;其次,结合风电出力和交通流量的历史数据构造高维源、荷不确定量的模糊集表征其概率分布特性;然后,以基准预测场景下日前运行成本和不确定量最劣场景分布下实时调整成本最小为目标,建立基于数据驱动的两阶段鲁棒经济调度模型,在主、子问题协同求解框架下采用列约束生成方法进行求解。最后,通过算例验证了所提模型及求解方法的有效性。     

计及故障维修与网络重构的灾后配电网综合调度策略

当前,灾后配电网负荷恢复与故障维修多是独立考虑,缺乏有效联动,且没有合理计及包含故障维修时间及新能源出力的不确定性在内的双重因素影响。为此,提出一种灾后配电网维修恢复联合调度策略。首先,提出灾后配电网两阶段求解框架,第一阶段求解故障维修计划及网络重构问题,第二阶段解决移动式储能系统参与下的灾后配电网源荷协同调度问题。其次,构建移动式储能系统与维修人员的调度模型,量化分析移动式储能系统时空转移模型及能量模型,同时基于维修人员的时空转移特性,建立故障维修及网络重构模型。在此基础上,以恢复运行成本最小化为目标,分别采用离散鲁棒与连续鲁棒处理故障维修时间与新能源出力的不确定性,构建灾后配电网综合调度模型。最后,采用改进IEEE 33节点配电网进行仿真测试。结果表明,所提调度策略能够显著降低负荷失电率,减少停电损失。此外,两阶段算法在显著提升求解速度的同时能够保证求解精度,具有可行性和合理性。     

动态路-电耦合网络下电动出租车快速充电引导及其定价策略

电动出租车作为快速充电及路-电耦合网络的主要参与者,其连续行驶-充电行为严重影响了路-电耦合网络的运行状态,为此提出了基于路-电耦合网络的电动出租车快速充电引导及其定价策略.首先,提出了电动出租车在路-电耦合网络下交通流-能量流-信息流的交互框架;然后,提出了交通网的信息动态更新策略,建立了单辆电动出租车模型用于模拟电...     

基于高斯混合模型的配电网大规模光伏与电动汽车充电桩协同规划

大规模不确定性源荷接入对配电网安全经济运行产生了显著影响。针对分布式光伏出力强不确定性导致多元源荷规划过程中主动配电网供电质量下降的问题,提出一种计及不确定性的主动配电网多元源荷多目标规划方法。利用高斯混合模型对分布式光伏出力进行刻画,根据出力峰值初步确定其装机容量;建立了用于确定分布式光伏和电动汽车充电桩位置的联合优化规划模型;采用多目标粒子群算法进行求解,得到Pareto最优边界进而获得分布式光伏和电动汽车充电桩的最优规划方案。通过IEEE 33节点算例,仿真验证了所提基于高斯混合模型的多元源荷多目标规划方法的有效性。