分布式电源接入城市配电网的综合匹配评价方法

分布式电源(DG)的大量接入对配电网的安全运行和输电系统的合理利益带来了挑战。为了在消纳DG的同时保障配电网的安全、效率以及输电系统的利益,文中提出了一种城市配电网DG接入的综合匹配评价与改善方法。首先,提出了包含负荷与DG匹配、净负荷与馈线容量匹配以及输配匹配的综合匹配评价指标,能从总量上评价配电网DG接入的综合匹配水平。其次,分析了综合匹配的影响因素,以找到制约综合匹配的主导因素。再次,通过综合匹配评价指标与影响因素指标间的敏感性分析,找到高性价比的改善因素,指导负荷或DG功率曲线的改善,以达到更高的综合匹配水平。最后,通过算例验证了所提方法并得出规划建议:要达到较高的综合匹配水平,需保证能量匹配度为正且净负荷曲线趋于平稳。     

有源配电网的供电能力曲线和消纳能力曲线

为了完整刻画有源配电网在各种负荷/分布式发电(distributed generation,DG)分布下的能力极限，更好挖掘系统潜力，提出了有源配电网的供电能力曲线和消纳能力曲线。首先，介绍了无源配电网的安全域、安全边界和供电能力曲线。其次，给出了有源网安全域的直流潮流模型。有源网同时具有负荷增长和负荷削减的临界性，还具有DG增长和DG削减的临界性，定义了负荷上限/下限边界和DG上限/下限边界。针对直流潮流模型的不足，给出了边界点的电压校验及修正方法。然后，建立了供电能力曲线和消纳能力曲线模型。供电能力上限曲线刻画了有源网供应负荷的能力范围，即无源网的供电能力曲线；供电能力下限曲线刻画了优先DG消纳所需的最小负荷。消纳能力上限曲线刻画了有源网消纳DG的能力范围；消纳能力下限曲线刻画了优先保证负荷供电所需的最小DG出力。最后，采用简单算例和IEEE 33节点算例进行验证。观察发现供电能力曲线和消纳能力曲线具有不完全的对称性，揭示了其对偶性原理。通过与现有消纳能力计算方法对比，展示了曲线的应用价值。     

主动配电网源-网-荷-储协调调度研究综述

主动配电网（active distribution network ,ADN）是通过对源、网、荷实施主动管理而提高分布式能源消纳能力和提升电网运行效率的配电系统。在主动配电网日益发展的大背景下,“源-网-荷-储”协调调度技术在主动配电网的发展中发挥了重要的作用,是促进新能源大规模消纳的核心技术之一。国内外学者针对主动配电网“源-网-荷-储”协调调度技术开展了深入广泛的研究,取得了丰硕的研究成果。首先该文对主动配电网的特征进行了梳理;然后,从主动配电网需求响应技术、柔性负荷建模、协调调度机理、协调调度架构4个技术层面对主动配电网“源-网-荷-储”协调调度技术进行分析归纳;最后,对主动配电网协调调度技术发展中存在的问题和前景进行了分析展望。     

源-荷协整关系与电价时间序列协整模型

针对电源出力曲线与需求侧负荷曲线因功率实时平衡而完全一致的特点,证明二者存在数学意义上的协整关系。在新能源高渗透率系统的源-网-荷-储协调运行中,将源网、荷储功率曲线分别合计为源、荷曲线,提出源-网-荷-储协调调度的源-荷协整关系和理论依据。为了实现协整并消纳新能源,提出源-荷与电价时间序列协整的经济技术模型,该模型以常规机组出力波动率最小为目标,以不平衡电价为约束。算例结果表明:源-荷曲线时间序列与电价之间协整后得到的常规机组出力波动率较小,因此变量之间的协整关系可以充分发挥终端用户的资源配置潜力,激励需求侧资源负荷曲线的变化,最大化地消纳新能源。     

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。     

考虑孤岛源-荷不确定性的直流配电网可靠性评估

针对含高渗透率分布式发电(DG)的直流配电网,提出一种考虑孤岛源-荷不确定性的直流配电网可靠性评估方法.根据设备的运行状态及冗余度,分别建立了换流器、直流变压器和直流断路器的马尔科夫可靠性模型.针对DG及负荷的不确定性,利用多场景技术(包括拉丁超立方抽样、结合Nataf变换的Cholesky分解和场景削减技术)生成孤岛内源-荷典型场景,提出一种考虑孤岛持续时间的孤岛形成概率计算方法,结合DG供电情况及孤岛形成概率对最小路法进行改进,采用改进后的最小路法计算直流配电网可靠性指标.通过算例验证了所提方法的有效性,对比了DG接入前后负荷点及系统的可靠性指标.     

考虑冗余电量和时序性的分布式电源的选址定容

配电网中接入分布式电源(distributed generation,DG)的核心问题是提高负荷对DG出力的消纳能力,因此文中提出了DG冗余电量的概念。通过建立经典时序场景模拟DG全年出力的情况,并以分布式电源安装费用、网络损耗、以及冗余电量为目标函数;采用蒙特卡洛方法计算随机潮流并得到期望网损;使用遗传算法对模型进行求解。计算结果在满足负荷能消纳DG最大出力的基础上,尽可能地降低DG容量,提高其渗透率从而降低经济成本,验证了模型的合理性。     

计及“源-网-荷”影响的主动配电网可靠性评估

为解决分布式电源、配网自动化系统及柔性负荷等广泛接入后的故障恢复和可靠性计算复杂问题,提出了计及“源-网-荷”影响的主动配电网可靠性计算方法。源侧考虑分布式电源作用,建立了以最大化恢复等值负荷为目标的孤岛划分模型。网侧分析了配网自动化系统对网架联络、负荷转供的影响,并提出了基于浴盆曲线的设备故障率模型。荷侧考虑柔性负载,引入弹性系数矩阵对电价激励型柔性负载进行精确建模。最后,通过对传统可靠性计算的最小路法进行改进,提出了计及“源-网-荷”影响的主动配电网可靠性计算方法。通过仿真分析,说明了所提模型和方法的有效性。     

柔性配电网的最大供电能力模型

提出了柔性配电网(FDN)的最大供电能力(TSC)模型与计算方法。首先,提出了FDN的概念,FDN利用电力电子开关构成的柔性开闭站(FSS)将多回馈线联络组网,采用能灵活控制潮流的柔性闭环运行方式。其次,提出了FDN的TSC模型与求解方法,模型计及了FSS对负荷的柔性转带策略。最后,搭建典型组网形态下不同情况的FDN验证所述方法。与传统配电网TSC对比发现:FDN的TSC总量既有提升的情况也有不变的情况,文中分析了原因。从TSC角度看,FDN的优势在于:1TSC在FDN实际运行中更易实现,达到TSC时FDN允许馈线上负荷任意分布,而传统配电网只有在负荷满足特定分布时才能达到TSC;2达到同等TSC时,FDN的组网结构更简单。所述方法已应用于国内外首个多端柔性闭环中压配电网示范工程的方案论证。     

基于模糊与一致性复合智能算法的"源-网-荷-储"协同控制策略研究

针对可再生能源与储能系统大规模并网使得电力系统成为"源-网-荷-储"多因素的复杂结构,提出采用基于模糊与一致性复合智能算法的"源-网-荷-储"协同控制策略来提升各因素间协同作用.分析"源-网-荷-储"各因素的互动特性与现有电能供应特点,构建协同最优化模型,利用模糊策略改进粒子群算法结合一致性算法的复合智能算法对最优化模型求解.仿真结果表明,利用复合智能算法对系统协同控制,能够显著增大可再生能源的消纳率,还能指导负荷积极响应电网调度.此外,复合智能算法相比单一智能算法在计算精度和运算效率上有大大提升.     

基于DG和多端VSC协调控制的交直流配电网优化运行

分布式电源(DG)大规模并网不仅带来了消纳问题,还使交直流网络的经济安全运行面临巨大挑战。基于此,文中提出一种基于DG选址和多端电压源换流器(VSC)协调控制的交直流混合配电网优化运行方法。针对DG选址,基于灵敏度分析方法提出一种节点网损灵敏度指标,利用网络中不同位置的负荷节点对网损敏感度不同的规律进行交流网侧的DG选址。进而建立以网络有功总损耗、节点电压偏移量和DG盈余量最小为目标的多目标优化模型,对多端VSC不同控制策略下的端口功率电压变量和DG的有功出力进行协调控制。仿真结果表明,所提优化运行方法能够提高网络运行经济性和安全性,并兼顾配电网对DG的消纳水平,为实际工程中的决策人员提供重要的参考。     

有源配电网供电域与开关优化选址区间模型

为直接描述源–网–荷不确定性条件下有源配电网分布式电源(distribution generation,DG)供电能力及其与开关设备最优选址间的匹配关系,该文首先提出了分布式电源供电域的概念,并基于区间规划,建立了用于供电域求解的区间模型。其次,通过对负荷与DG出力的场景聚类与区间参数等效及网络状态建模,将分布式电源供电域推广到有源配电网供电域的区间等效描述。然后就配电网有源化建设与自动化改造问题,基于上述供电域模型,建立了有源配电网开关优化选址双层区间模型,并设计了基于多种群遗传算法的多层嵌套区间模型求解方法。最后,通过基于RBTS BUS6 F4系统的有源配电网进行了案例分析,验证了所提供电域模型与开关优化选址模型的有效性及其在适用范围与计算效率上的优越性。     

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。     

配电网对分布式电源和电动汽车的承载力评估及提升方法综述

以新能源为主体的新型电力系统已成为未来电网发展的方向,在配电网中表现为分布式光伏、风电等分布式电源(distributed generation, DG)和电动汽车(electric vehicles, EV)渗透率的提高,因此,评估配电网对DG和EV的承载力对配电网规划具有重要意义。首先从DG和EV不确定性的建模方法、DG和EV充电桩/站选址策略、配电网承载力的评估指标和承载力评估方法等4个角度分析归纳了评估配电网对DG和EV承载力的理论基础,然后从源、网、荷、储4个方面分析了配电网承载力提升的关键技术,最后结合我国新型电力系统的发展趋势和特点对配电网承载力研究进行了展望。研究结果可为新型电力系统下配电网接入大规模分布式新能源及新型负荷的规划提供有益参考。     

配电网对分布式电源和电动汽车的承载力评估及提升方法综述

以新能源为主体的新型电力系统已成为未来电网发展的方向,在配电网中表现为分布式光伏、风电等分布式电源(distributed generation, DG)和电动汽车(electric vehicles, EV)渗透率的提高,因此,评估配电网对DG和EV的承载力对配电网规划具有重要意义。首先从DG和EV不确定性的建模方法、DG和EV充电桩/站选址策略、配电网承载力的评估指标和承载力评估方法等4个角度分析归纳了评估配电网对DG和EV承载力的理论基础,然后从源、网、荷、储4个方面分析了配电网承载力提升的关键技术,最后结合我国新型电力系统的发展趋势和特点对配电网承载力研究进行了展望。研究结果可为新型电力系统下配电网接入大规模分布式新能源及新型负荷的规划提供有益参考。     

考虑源-网-荷-储协同的配电台区分布式光伏消纳能力评估

分布式光伏接入规模日益增长导致配电台区面临安全运行风险，挖掘配电台区多种柔性资源调控潜力并实现协同优化是消纳分布式光伏的重要手段。针对高比例光伏并网对配电台区安全运行的影响，分析了光伏逆变器、静止无功发生器、电动汽车和储能设备的调控潜力；提出了包含电压偏差指标、变压器负载率、线路负载率、弃光率和光伏消纳率的配电台区光伏消纳能力评估指标；建立了计及多种柔性资源调控潜力的源-网-荷-储协同优化模型，并基于粒子群算法进行求解，根据优化运行数据计算配电台区分布式光伏消纳能力。算例仿真结果表明，通过源-网-荷-储协同优化能够有效提升配电台区分布式光伏消纳能力，所提模型和方法可为配电台区光伏消纳能力评估提供理论依据。     

计及风-光-荷时序特性的主动配电网源-储规划策略

为提高风、光分布式电源在主动配电网中的渗透率,计及风-光-荷时序相关特性提出主动配电网源-储规划策略。针对风、光分布式电源以及负荷的时序波动特性,采用改进模糊C均值聚类算法合成风-光-荷时序全场景。综合考虑分布式电源渗透率、消纳水平、经济效益及电压偏差指标建立多目标规划模型。采用混沌粒子群算法进行求解,引入适应度计算改善其全局寻优能力,得到源-储多目标规划解集。通过对东北地区某47节点配电系统的仿真,得到源-储多目标规划方案,并根据电压累计概率密度对规划方案进行评价。结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

面向“源-网-荷-储”的主动配电网优化重构及协调调度研究

针对面向"源-网-荷-储"的主动配电网(active distribution network,ADN)的协调优化运行问题,首先提出了考虑分布式电源(distributed generation,DG)、电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入下的主动配电网日前协调优化运行模型。模型以1天24 h内的网络损耗为优化目标,考虑DG、BESS等的时序特性,基于多时段配电网络重构及BESS运行优化达到"源-网-荷-储"的协调优化。之后采用二阶锥规划(second order cone programming,SOCP)方法对模型进行求解。最后采用IEEE 33节点算例进行验证,分析了不同DG、BESS接入容量下,ADN协调优化运行结果。结果表明所提的协调优化运行模型能大幅降低系统网络损耗、提高系统的运行特性。     

含分布式电源的配电网三相解耦潮流计算方法

提出一种含分布式电源(DG)的配电网三相解耦潮流计算方法。首先基于序分量法建立配电网三相负荷模型、网络序参数模型和多类型DG接入模型,结合配电网结构、不对称线路三序解耦-补偿模型和道路-回路分析法,在配电序网中提出一种有效的三相不平衡配电网改进潮流计算方法;然后将不同DG并网接口划分为PQ、PQ(V)、PV和PI节点类型,建立适用于三相不平衡配电网潮流算法的PQ、PQ(V)、PV和PI节点类型DG模型,并对其迭代计算模型进行了详细的公式推导。算例分析验证了所提算法的有效性和通用性,所提算法具有良好的收敛性及较强的处理DG节点及其出现无功越界的能力。     

考虑“源?网?荷”三方利益的主动配电网协调规划

提出一种考虑配电公司、DG运营商和用户利益的主动配电网(ADN)三层规划模型,并分析了各层间的相互关系,用于协调"源"、"网"、"荷"三方的利益以及促进资源的优化利用。其中,"源"层以DG运营商利益最大进行DG的选址定容,"网"层以配电公司建设运行成本最小进行配电网的扩展规划,"荷"层以用户参与利益最大进行基于激励型和价格型DSR项目的用电调整,并采用结合支持向量机回归(SVR)拟合潮流计算的并行遗传膜算法(PGMA)求解所建模型。最后,通过54节点系统的算例应用,表明三层规划模型可以有效协调DG和网架的规划,合理确定用户参与DSR的响应方案,实现"源"、"网"、"荷"三方的利益共赢,PGMA算法具有计算速度快和全局搜索能力强等优点。