极端气象灾害下考虑MESS主动调控的配电网故障恢复策略

针对极端灾害天气下配电网的故障恢复问题,计及极端灾害的时空演变特性,提出了一种利用移动储能(mobile energy storage system, MESS)的灵活性主动参与抑制合环冲击电流,辅助配电网故障恢复的策略。首先,建立了暴风雨等不同气象灾害条件下配电线路的故障率统计模型。其次,将复杂交通网与配电网进行耦合,建立了以最小化MESS调度时空成本的上层预布局模型。然后,分析了MESS出力对冲击电流的影响,以抑制合环冲击电流、最大化负荷恢复率和最小化MESS调度成本为目标,构建了MESS参与网络重构的下层调度模型。最后,在改进的IEEE 123节点系统中进行测试,验证了MESS对配网故障恢复安全性的提升效果。结果表明,采用MESS主动参与调控能够有效应对移动的极端气象灾害引发的配电网动态故障恢复问题,并抑制合解环过程中电流的波动,提升网络重构方案的可行性和增强配电网的韧性。     

面向偏远地区供电可靠性提升的配网储能电站机会约束规划方法

通过提炼偏远地区电网可靠性提升的实际需求,提出了基于机会约束优化的配网侧储能电站规划方法。计及投资成本最小化目标以及储能运行、配网潮流安全、供电可靠率要求等约束条件,建立网侧储能选址定容优化决策模型;在此基础上,采用随机场景描述偏远地区电网故障与用电负荷模式的不确定性,并引入可靠性机会约束灵活控制规划决策的不确定风险承受能力,进而借助样本平均近似理论,将机会约束规划模型重构为易于求解的混合整数线性优化形式。通过对西藏某偏远地区实际配网的算例进行测试,结果表明：机会约束优化方法对于网络故障不确定风险具有良好的适应性,能够指导网侧储能电站接入的科学决策,有效改善供电可靠率指标;通过调整置信度参数,可以在规划决策的投资经济性和供电可靠性之间取得合理权衡。     

考虑台风时空演变的配电网移动储能优化配置与运行策略

针对台风极端灾害下配电网难以保障安全可靠用电的问题,考虑台风时空演变对配电网线路故障状态的影响,提出了一种基于场景概率的鲁棒优化配电网移动储能配置与运行策略,以提升配电网弹性.首先,将配电网所在地理区域网格划分后建立映射坐标系,并根据气象信息建立台风灾害时空演变模型,从而构建配电线路故障率时空特性矩阵.然后,基于线路故...     

基于节点可靠性重要度评估的配网侧储能鲁棒规划方法

面向可靠性提升,提出基于节点可靠性重要度评估的配网储能规划方法。综合源-荷关系、节点负荷及供能关键性等要素,提出基于供电可靠性的节点重要度快速评估算法,形成储能接入候选节点集,构建基于2阶段鲁棒优化的储能规划模型。考虑配电网故障不确定性,采用“N-k”不确定集来表征断线故障场景,并在最差故障场景与重要节点集约束作用下实现系统整体失负荷电量的最小化;针对不同故障假设,提出2类3层优化求解策略,支撑鲁棒储能规划模型的高效求解。西藏某地区实际配电网的算例结果表明,所提方法能够准确辨识对供电可靠性提升起到关键作用的节点,并给出具有强风险承受力的储能配置方案。相较2种对比方法,所提储能规划方法的可靠性收益更高。     

基于分布鲁棒优化的电-气综合能源系统弹性提升策略

小概率-高风险极端天气灾害事件的频发对电力系统的安全稳定运行提出了重大挑战.针对深度耦合的电-气综合能源系统,文中提出一种考虑极端天气下配电网线路故障概率信息的弹性导向分布鲁棒优化模型以提升其弹性能力.首先,融合极端条件下元件故障概率区间构造线路故障模糊集,在此基础上建立防御-攻击-防御3层框架下的配电网弹性提升优化问题.其次,构建以燃气机组出力为耦合变量的天然气系统运行可行性子问题.然后,提出一种内外双层循环算法求解上述问题:外层循环结合对偶理论和列与约束生成算法求解配电网优化问题;内层循环采用Benders分解算法对气网问题进行校验.最后,通过算例验证了所提模型及求解算法的有效性.     

基于集群划分和LightGBM-KDE的区域风电中期概率预测

针对光伏的不确定性、波动性与反调峰性对配电网稳定运行造成巨大冲击,而大幅增加配网调峰压力的问题,提出了光伏-氢储能辅助调峰的双层优化配置模型。基于光伏波动量对配网的影响,将原始光伏出力曲线分解为调峰分量与平抑波动分量;结合氢储能运行特性,配置用于调峰与平抑波动的储能容量,构建计及氢储能工作特性的储能系统运行策略;以系统运维成本、碳排放成本、弃光惩罚为优化目标,建立光伏-氢储能辅助调峰的配电网氢储能优化配置模型,并进行算例分析。结果表明,所提出的优化配置方案可有效降低光伏波动对配网的影响,缩减配网的运行成本,提升其运行经济性与稳定性。     

兼顾微配网运行经济性与可靠性的智能软开关选址优化

以多微网经智能软开关(SOP)互联的主动配电网整体经济性为目标,开展选址研究.首先建立含SOP主动式配电网在正常工况下的约束模型,并充分计及实时电价、SOP和储能电池的运行维护费用建立目标函数.通过将原始的非凸非线性约束进行松弛和线性化处理,转化得到二阶锥规划模型,实现了对该非线性规划问题的高效求解.最后在约束条件下求解目标函数,综合对比不同方案下的配电网日运行经济性和节点电压偏移指标,得到最佳的SOP选址方案,证明了SOP在提升微配网经济性和可靠性方面的显著优势.     

计及配电网韧性的储能设备配置规划方法

为了在极端天气灾害频发时，利用储能设备进行供电保护，增强电网韧性，以改进多目标粒子群算法为基础，建立了一种以网损费用、储能投资成本和韧性指标为优化目标的储能配置规划模型。在粒子群运行阶段，通过采用主仆模式，增加程序运行的准确性和快速性，使得电网在遇到极端自然灾害时，能保障重要负荷节点的供电，提升配电网的韧性，并通过Matlab软件在IEEE33节点拓扑中对该算法的有效性进行了验证。     

复合自然灾害下的电力系统稳定性分析

对自然灾害停电防御的研究至今局限于单种类的自然灾害,而未计及复合灾害之间的推波助澜。自然灾害往往会造成群发性故障,为了防御小概率高风险的复合自然灾害造成大停电,需要在线跟踪外部环境的变化并有效预警。为此提出复合自然灾害造成的群发性故障的风险分析思路和框架,一方面建立电网支路在复合自然灾害下的故障率模型并计算其相关风险,另一方面考虑多种自然灾害的交互影响,在线筛选潜在故障,分析运行的安全稳定性,并提供决策支持。     

计及自然灾害风险的输电系统多场景规划方法

严重自然灾害事件会给电力系统运行安全带来巨大风险,需要研究提高电力系统应对自然灾害事故能力的措施与方法,这也是弹性电力系统建设的重要内容。增强电力系统弹性的最基本措施是加强系统结构,发展计及自然灾害的输电系统规划方法,以适当平衡支路建设成本与风险损失是值得研究的重要课题。在此背景下,通过综合考虑投资与运行经济性、常规运行情况下的系统可靠性和发生自然灾害情况下的系统风险等因素,发展了输电系统规划的混合整数非线性规划模型。构建了计及风电与负荷波动以及发生自然灾害情形下的2类场景集,分别用于对候选规划方案进行安全校验和风险评估。之后,在分层优化架构下采用粒子群优化算法求解所构造的优化模型。最后,用经典的18节点系统说明了所提方法的基本特征。     

考虑越限风险的主动配电网中DG、SOP与ESS的两阶段协调规划

双碳和新型配电系统构建目标下优化多种灵活型资源位置与容量是实现该目标的重要技术路线。为此,兼顾规划运行的经济性和安全性,提出一种考虑越限风险的主动配电网中可再生分布式电源(distributed genevation,DG)、智能软开关(soft open point, SOP)、储能(energy storage, ESS)的两阶段协调规划方法。阶段1以综合成本与越限风险最小为目标优化DG、SOP与ESS的位置和容量。阶段2属于联合SOP、网络重构、有载调压变压器、电容器组、需求响应和储能多种调节手段的多目标运行优化。同时,以基于灰靶决策技术的LDBAS算法和二阶锥优化的混合方法为规划优化的求解工具。在IEEE 33节点配电系统上仿真,测试结果证明了所提两阶段协调规划模型能够有效地提高系统运行效率、增强灵活性、降低运行安全风险及经济成本。     

考虑有源配电网运行灵活性的智能储能软开关优化规划

当前大规模风光出力和负荷的波动性使得配电网对运行灵活性的要求不断增加。智能储能软开关(soft open point integrated with energy storage system, ESOP)具有智能软开关的功率灵活调节能力及储能系统的功率储存能力,可以提升配电网运行的灵活性和经济性。文中首先对ESOP的原理和数学模型进行阐述;然后,从节点和网架灵活性资源的调整能力出发提出净负荷调节量和支路负荷裕度,将其作为配电网灵活性的评价指标,将配电网运行成本及ESOP规划建设成本作为经济性指标,从而建立以含ESOP的配电网灵活经济运行为目标函数的优化规划模型;最后,采用二阶锥规划算法对模型进行求解。通过改进的IEEE 33节点系统进行算例验证,结果表明所提出的灵活性指标可准确量化配电网运行灵活性,优化规划模型可实现配电网经济灵活运行。     

考虑电动汽车虚拟电厂灵活性和高比例光伏接入的配电网规划

以包含高比例光伏和规模化电动汽车(electric vehicle,EV)的配电网规划为研究对象,首先对电动汽车虚拟电厂进行灵活性量化,然后建立了综合考虑电动汽车虚拟电厂灵活性与高比例光伏接入的配电网规划模型。模型以配电网线路年综合投资成本最小为目标,同时兼顾新能源消纳、储能系统投资成本和电动汽车虚拟电厂灵活性补偿成本,以期在提升配电网规划经济性的同时实现电力系统“削峰填谷”,并提高光伏出力消纳率。最后以IEEE RTS-24节点配电网系统为例进行仿真验证,算例表明,所提规划模型利用储能系统和电动汽车灵活性降低了系统的规划运行成本,并提高了配电网内部光伏电站的消纳率,能够对未来包含高比例可再生能源和虚拟电厂灵活性资源的电力系统规划提供借鉴和参考。     

考虑电动汽车虚拟电厂灵活性和高比例光伏接入的配电网规划

以包含高比例光伏和规模化电动汽车(electric vehicle,EV)的配电网规划为研究对象,首先对电动汽车虚拟电厂进行灵活性量化,然后建立了综合考虑电动汽车虚拟电厂灵活性与高比例光伏接入的配电网规划模型。模型以配电网线路年综合投资成本最小为目标,同时兼顾新能源消纳、储能系统投资成本和电动汽车虚拟电厂灵活性补偿成本,以期在提升配电网规划经济性的同时实现电力系统“削峰填谷”,并提高光伏出力消纳率。最后以IEEE RTS-24节点配电网系统为例进行仿真验证,算例表明,所提规划模型利用储能系统和电动汽车灵活性降低了系统的规划运行成本,并提高了配电网内部光伏电站的消纳率,能够对未来包含高比例可再生能源和虚拟电厂灵活性资源的电力系统规划提供借鉴和参考。     

台风期间考虑配电终端功能可用性的配电网重构方法

近年来,包括地震、台风、山火等事件在内的极端灾害,给城市配电网的电气和通信控制设备造成了极大的破坏.为此,考虑台风灾害冲击,提出了一种考虑配电终端信息物理功能短时可用特性的配电网受灾和恢复过程仿真方法,用于改进配电网韧性量化评估结果.分析了灾害中储能支撑配电终端信息物理功能短时存续的能力,建立了考虑配电终端可用性的多阶...     

保证重要负荷不间断供电的配电网储能规划方法

以台风灾害为例提出了保证重要负荷不间断供电的配电网储能规划方法.首先,基于配电网韧性量化,给出了配电网应急响应期间内的年综合失负荷成本模型:其次,为描述灾害的时空特性以及灾害攻击造成的线路故障不确定性,构建了多阶段多区域配电线路故障状态不确定集;最后,考虑规划决策集、多阶段多区域配电线路故障状态不确定集和系统运行集,建...     

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。     

基于复杂网络理论的主动配电网多级运行风险快速评估

主动配电网运行状态的时变性、网络元件的多样性和随机模糊性、自动化系统的主动自愈性对系统的安全稳定运行提出了新的挑战。将复杂网络理论应用于风险评估,建立了一套具有运行风险快速预警能力、多级运行风险分析能力、全面体现时空间及动静态运行风险能力的主动配电网运行风险评估体系。该体系依托主动配电网自动化系统及可信性理论等数学工具,能够对网络结构和元件的变化进行实时响应并给出定性和定量的多级运行风险评估结果以协助主动配电网调度工作,从而降低系统风险,防止大面积停电事故的发生。最后,通过实例仿真验证了所述评估方法的可行性、快速性、灵活性和适用性,为复杂网络理论在电力系统中的应用提出了新的研究及应用方向。     

基于热网-电网综合潮流的用户侧微型能源站及接入网络优化规划

提出一种考虑热网-电网综合潮流的用户侧综合能源系统的规划方法。考虑经济、节能、环保等因素,建立含风机、光伏、储能、微型燃气轮机及燃气锅炉的微型能源站二层规划模型。上层规划目标函数为年费用最小,优化变量为微型能源站安装位置、容量及接入网络;下层规划考虑储能与微型燃气轮机的优化调度,规划目标包含一次能源节约率、可控分布式能源运行费及网损费用。基于热电耦合,提出热网-电网综合潮流计算方法与流程。采用改进遗传算法和粒子群优化算法对模型进行求解。某用户侧综合能源系统算例验证了所提模型和方法的有效性。     

分布式储能运行规划一体的多目标选址定容方法

针对含高比例新能源配网中分布式储能的选址定容问题,首先以系统模块度、有功平衡度和群间交互功率波动指标对配网进行集群划分;进而考虑配网的经济性和安全性指标,以配网购电成本、储能日均成本、电压波动和网损为优化目标,以储能的位置及优化出力为决策变量,构建了分布式储能运行规划一体的选址定容模型;采用改进的NSAG-III多目标优化算法对模型进行求解,且针对位置变量提出了偏移交叉操作方法,对目标和多时间尺度规划变量分别采用嵌入式潮流和混合编码的方式进行处理;最后在IEEE33节点配网模型上验证了所提方法和模型的合理性和高效性,为未来新型电力系统的新能源消纳和储能合理规划奠定基础。