基于改进Benders分解的配电网扩展规划机会约束优化方法

为了解决已有配电系统规划中非线性潮流模型建模问题和不确定性优化效率问题,本文提出了基于双线性Benders分解的配电网扩展规划机会约束优化方法。首先通过在规划投资层面和运行优化层面进行分阶段,构建了两阶段随机混合整数二阶锥规划模型;然后为了避免极端场景下导致的高昂投资成本,进一步扩展了传统的Benders分解方法,设计了基于双线性Benders分解的机会约束优化方法。通过三个算例系统验证了本文所提出方法的卓越的优化性能。     

一种规划态配网无功补偿估算方法

配电网无功补偿可以有效降低网络有功损耗,提高供电质量,降低网络运行费用。然而,规划态的配电网数据收集困难,特别是很难准确得到几年后系统的自然功率因数,使得规划期无功优化比较难于解决。根据规划导则首先求得现状年馈线的合理无功补偿度,然后基于该补偿度对规划期馈线进行无功补偿。实例计算分析表明了规划态配电网无功补偿估算方法的简洁和实用。     

综合考虑可靠性成本与缺电成本的电网规划

在配电网规划中要提高配电网的供电可靠性,减少用户侧的缺电成本,必然要求供电部门增加可靠性投资成本,然而盲目地追求供电可靠性,必然导致供电部门可靠性投资成本急剧增加。为了寻求供电可靠性与可靠性成本的平衡点,综合考虑了可靠性成本和缺电成本,提出了可靠性成本效益回归模型,利用此模型在众多配电网规划方案中确定最佳可靠性方案。通过实例分析计算并讨论,建立的模型及方法能方便有效地确定配电网规划中最佳可靠性方案。     

考虑投资均衡和效益性的中压配电网投资分配

针对目前配电网投资缺乏合理的分配方法,提出适用于中压配电网多地区和多类项目投资分配模型。首先从投资需求、区域电力需求、问题现状和规划目标、投资效益、项目管理水平和风险分担能力等维度分别梳理提炼中压配电网投资分配评价指标和评分方法,引入面板回归分析,建立地市供电公司各地区中压配电网投资与指标综合评分的函数关系。其次基于多目标优化决策技术,分别以投资均衡和整体效益、单位投资效益最优为目标,提出增供电量、提升供电可靠性和降损效益等大类项目和各功能项目的投资分配模型。实证分析表明：所提模型可为地市供电公司中压配电网各地区和各类项目投资分配提供支撑。     

计及煤改电的华北农村地区配电网改扩建规划研究

“十三五”以来,京津冀地区大力推进“煤改电”,稳步推进电能替代进程。随着用电负荷的增加,农村低压配电网如何进行改扩建规划成为一个问题。文中考虑配电变压器成本、配电线路成本、系统线损成本,建立了基于全寿命周期成本的配电网改扩建规划模型,采用遗传算法进行了模型求解。结合配电网规划模型求解特点,设计了基于实数编码的策略,显著提高了平行解生成效率,某农村实际配电网规划为算例进行了验证。结果表明,所提方法在满足煤改电负荷需求的前提下,实现了规划方案全寿命周期经济性最优。     

面向用户需求的DG与配网网架多目标联合规划

考虑电力用户的多样化供电需求和可再生能源DG出力随机性,提出了面向用户需求的DG与配网网架多目标联合规划方法。根据用户对供电电压质量和可靠性等多样化的需求,对负荷需求整理分类;根据可再生能源DG出力的概率模型和机会约束规划方法,处理不确定性问题;以年社会成本、电压偏移率和用户停电缺失量综合最优为目标函数,建立了DG与配网网架多目标联合规划模型。基于pareto优化理论,采用多目标混合粒子群算法和熵权修正的AHP-TOPSIS多属性决策策略相结合的方法,求解模型。最后,利用算例验证所建模型的合理性和有效性。     

基于机会约束规划的输电系统规划方法

输电系统在电力市场中扮演着十分重要的角色,因为其提供了实现公平竞争的场所.输电系统的状况如容量充裕性对电力市场的竞争性有重要的影响.适当地扩展或加强输电系统对满足发电公司和用户的需要、消除或减缓输电系统阻塞具有重要作用.与传统的输电系统规划问题相比,电力市场环境下的输电系统规划更加复杂,需要处理的不确定性因素更多.机会约束规划是专门用于解决包含不确定性因素的优化问题的一类随机优化方法,适用于市场环境下的输电系统规划问题.文中将机会约束规划引入到市场环境下的输电系统规划研究中,给出了基于蒙特卡罗仿真和遗传算法的求解方法,为解决这一重要而困难的问题做了一些新的尝试,并通过一个算例系统说明了该方法的可行性.     

考虑多种分布式电源及其随机特性的配电网多目标扩展规划

为了增强新建配电网环网转供能力,提高供电可靠性,同时减小投资和运行维护成本,提出了一种分布式电源(DG)选址定容和多供电途径的网状新建配电网协调规划方法。该方法建立了考虑经济性、可靠性和稳定性的多目标优化模型,优化求解采用两层嵌套的粒子群算法。在规划中考虑了风电、光伏、燃气轮机、储能电池4种DG的选址和定容。针对输出功率不确定的DG,建立了概率模型,利用多状态系统理论,将随机性问题转化为确定性问题。最后以某开发区的实际配电系统为例,验证了所提模型和方法的合理性。     

柔性网架结构下考虑双边交易的多微网与配网协同规划

高比例风光接入下,多微网与配网间的双边交易对配电网的调控能力提出了更高要求。考虑柔性配电装置快速灵活调节网络潮流的优点,提出一种柔性网架结构下考虑多微网与配网双边交易的协同规划方法。首先,在考虑智能软开关规划的基础上构建协同规划的广义纳什议价模型。其次,采用交替优化策略将议价模型转化为易于求解的双层迭代过程,上层各主体各自优化规划方案,下层完成双边交易的结算问题。然后,将下层问题等效转化为电量结算和费用结算两个子问题,并分别采用交替方向乘子法求解。最后,在IEEE33节点配电系统中的算例表明所提规划方法可有效缩减社会总成本和各主体年综合费用。     

基于路径描述的配电网电力廊道规划方法

配电网工程的落地依托于充足的电力廊道资源,而电力廊道规划方案的合理性也将影响到后期配电网建设的经济性。为科学指导廊道的选择,提出一种基于路径描述的配电网电力廊道规划方法。首先根据电力廊道与配电网网架之间的耦合关系,搭建电力廊道连通性模型;然后采用深度优先遍历算法获得满足廊道建设情况的供电路径集合。基于此,以电力廊道综合规划费用为廊道规划方案的评估依据,搭建了配电网电力廊道双层规划模型。最后采用嵌套离散粒子群优化算法进行优化求解,外层粒子群算法以电力廊道综合规划费用最小为优化目标,内层粒子群算法以配电网运行规划成本最小为优化目标。算例分析表明,所述模型可兼顾后期配电网建设的可行性与经济性,得到满足负荷需求的电力廊道最优规划方案,有利于提前对廊道站址进行保护,为配电网建设提供参考。     

PSO算法及GIS系统确定的微电网在配电系统中最优选址与准入容量

为确定微电网在规划阶段的优化选址与准入容量方案,在微电网数量、容量、位置均不确定的情况下,以静态罚函数的形式引入配电系统运行所必须满足的电压、电流、功率等多个不等式约束条件,建立了以配电系统网损年费用和微电网综合年费用最小的多目标、非线性、归一化优化模型,并利用粒子群算法进行求解。将优化配置规划方案与地理信息系统技术结合,发挥了地理信息系统直观、交互的特点,使得规划方案更具实用性和可视性。算例的结果表明了该方法和地理信息系统应用的有效性。     

基于鲁棒优化的交直流混合配电网供电能力评估

提出了一种适用于高比例可再生能源接入的中压交直流混合配电网供电能力评估方法。针对可再生能源出力的随机波动性,基于鲁棒优化思想构建了供电能力评估模型;针对运行安全被破坏的情况,提出了以配电网运行风险最小为目标、以交直流换流器等为调控对象的优化控制策略,充分挖掘系统的供电潜力。算例结果表明所提方法能够合理评估不确定环境下交直流混合配电网的供电能力,为配电网的安全运行提供参考。     

基于二分法的配电网分段开关优化配置

配电网分段开关的优化配置是一个需要同时考虑经济性和可靠性的非线性组合优化问题。针对该问题,提出了一种确定配电网分段开关最佳数量和安装位置的双层优化规划方法。该方法采用的目标函数综合考虑了开关的年投资费用、年运行维修费用和用户停电损失费用;外层优化针对不同的开关数量采用二分法逐步向最佳开关数量逼近;内层优化在给定开关数量下采用缺供电量作为评价指标,对开关安装位置进行优化。将该方法应用于IEEE RBTS-BUS2及其他配电系统,取得了较好的结果,为配电网规划和改造提供了一种有效的分析工具。     

可再生能源接入下考虑短路电流限制的发输电鲁棒规划方法

随着用电负荷密度增大、电网结构紧密程度提高及可再生能源接入带来的不确定性,短路电流越限问题突出.文中提出了一种可再生能源接入下满足短路电流限制的发输电系统鲁棒规划方法.首先,改进了计及网络拓扑结构和电源接入的短路电流计算方法,并内嵌网络结构优化和机组开停机操作优化短路电流水平.其次,采用自适应多面体不确定集合,考虑可再生能源出力不确定性和N-1随机故障,建立发输电系统三层鲁棒规划模型.上层为短路电流限制下的规划决策问题,以输电网扩展、电源建设年投资成本以及最差场景下的年运行成本之和最小为目标;中层寻找包含可再生能源出力与N-1随机故障的最差组合场景;下层为满足不确定场景运行约束的最优潮流问题.然后,利用对偶变换将三层问题转化为经典双层模型,采用列与约束生成算法进行有效求解.最后,IEEE 24节点系统的结果表明,规划方案在可再生能源出力不确定性下均能满足短路电流要求.     

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,建立了以线路加固年投资成本、储能配置年投资成本和年综合失负荷成本最小为优化目标的两阶段鲁棒优化模型,并采用column-and-constraint generation (C&CG)算法求解。以IEEE33节点配电网算例和广东某地区实际电网算例仿真分析,结果表明所提规划方法具有较好的韧性提升效果和经济效益,能够有效保证灾害期间重要负荷不间断供电。     

微电网运行域分布式电源配网网架多目标规划研究

传统配电网网架规划目标单一,导致规划效果不理想且费用较高,提出引入微电网的分布式电源配网网架多目标规划方法。构建选址优化模型实现对配电网电源的规划,规划配电网内部自设设备故障、外部环境故障、设备过负荷以及反向潮流四项因素引起的故障。通过建立配电网最低年投资运行成本目标函数,构建配电网网架规划模型,实现微电网运行域分布式电源配网网架的多目标规划。实验结果表明,微电网运行域分布式电源配网网架多目标规划方法,可以提高配电网运行的可靠性和经济性,优化后的网架结构具有较高的实际工程参考意义。     

基于状态变量x0+Δx分解的配电自动化规划研究

在新型电力系统背景下,不确定因素的广泛接入为配电网可靠性带来了巨大挑战。为更合理地配置配电自动化终端以解决可靠性问题并提升方案的经济性,提出了基于状态变量分解的配电自动化规划模型。首先,根据相关导则和文献研究的总结,初步构建了供电单元网架规划和自动化配置映射集合;其次,以状态变量分解和局部线性化的方式将电网整体规划问题转换为供电单元局部规划问题,并在连续化后以卡罗需-库思-塔克(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件求解;最后,通过对某地城市配电网的算例研究,分析了不同接线方式下终端配置数及线路分段数对投入产出比的影响,得出了不同情况下的最优配置方案,验证了所述模型的有效性。     

配电网变电站经济供电半径研究

为减少规划投资并提高供电质量,针对变电站经济供电半径进行了研究。首先,构建了考虑变电站建设投资和运维费用并以单位供电面积年费用最小为目标函数的变电站供电半径优化模型,研究了变电站经济供电半径求解算法。其次,建立了不同负荷情形下的变电站供电半径和线路电压损失之间的定量关系,在此基础上根据配电网对电压损失的规定对优化计算得到的经济供电半径进行电压质量校验。通过对实际电网数据的测算,验证了算法的准确性和合理性。计算结果可为地区配电网规划提供有效的参考。     

考虑光伏消纳能力的配电网规划方案优化

分布式光伏接入背景下配电网发展规划是当前研究的重点。文中首先采用基于粒子群优化方法对配电网最大分布式光伏消纳能力进行评估,并与现有分析方法的性能进行了比较。采用基于全寿命周期管理的方法对配电网发展规划方案进行经济性评估,给出了规划方案全寿命周期成本分解模型,以提高单位光伏发电消纳能力的投资为指标对发展规划方案进行优化。通过具体算例说明了所提出方法的应用。为高渗透率分布式光伏接入的配电网运行和规划提供了参考。     

A day ahead price sensitive reactive power dispatch with minimum control

In this paper, a novel day ahead Price based Optimal Reactive Power Dispatch (PORPD) problem is proposed. The proposed approach aims to find the optimum real and reactive power output of thermal generators and searches for optimal operating schedule for Shunt Capacitors (SC) to minimize total reactive power supply cost. The proposed method is formulated to pay opportunity cost along with VAr supply cost of thermal generators. Moreover, the method recovers the investment cost and pays the operational cost of SC. The investment cost of SC is recovered from the depreciation cost and the operational cost is paid based on real time reactive energy cost. The SC output is made sensitive to reactive energy Marginal Price (MP) and the life span of the device is extended by obeying its operational limitations. The PORPD model is formulated as dynamic optimization problem and solved using Cuckoo Search (CS) algorithm. The program is developed on MATLAB and tested on IEEE 14 and IEEE 30 bus systems under different network complexities; like varying MP and non-linear loads. Moreover, to check the performance of CS algorithm, the results of basic PORPD problem is compared with other methods. Results confirm that the proposed method encourages the ancillary services to maintain a proactive role during higher market pricing hours and provides a guideline for the System Operator (SO) to ensure maximum operational gain for the market participants while maintaining system security.