考虑经济安全性的有源配电网供电能力研究

与传统配电网不同,接入有源配电网的可控分布式电源能够参与配电网的经济运行。可控分布式电源的出力分配由主动配电网的经济调度策略确定。为实现供电能力最大化,可控分布式电源通常运行在额定状态,这与经济运行的目标相背离。而且配电网运行需满足N-1安全准则,而现有文献中的分布式电源(DG)优化运行模型均未计及N-1准则,所得出力策略未必满足系统安全要求。综上所述,为解决这一问题,提出了一种考虑经济调度和N-1安全约束的供电能力模型。以供电能力经济比最小和安全距离均衡比最小为多目标,算例表明所提模型能保证N-1安全,实现了综合考虑系统经济性、安全性下的最优,验证了所提模型是合理、有效的。     

计及N-1安全准则的智能配电网多目标重构策略

智能配电网背景下,N-1安全准则是配电网安全运行中的重要准则,而现有文献中的配电网重构模型均未计及N-1安全准则,所得重构结果未必满足安全性要求。为解决这一基础性问题,文中提出了一种计及N-1安全准则的配电网多目标重构新策略。首先,基于配电系统安全域(DSSR)中安全距离这一概念,定义了安全距离均值、安全距离均衡度、安全距离均衡比3个量化描述N-1安全的指标。其次,给出了以降低网损和减小安全距离均衡比为综合优化目标的配电网多目标重构模型。然后,应用改进遗传和动态小生境差分进化的混合算法对该配电网多目标重构模型进行求解。最后,考虑静态重构和动态重构两种情境,通过算例对比所提模型与现有文献模型,结果均表明,文中模型所得重构结果满足N-1安全准则,综合考虑系统经济性、安全性下更优,验证了所提模型和求解算法的正确有效性。     

基于安全域的智能配电网安全高效运行模式

提出了智能电网背景下一种基于安全域的配电网安全高效运行新模式。首先,分析了配电网最大供电能力(TSC)理论和配电系统安全域(DSSR)理论对未来配电网的影响。TSC理论能在满足N-1安全下提升负载率,DSSR理论使配电网实时安全性分析成为可能。其次,给出了配电网的安全防御体系,描述了各种安全状态和安全控制。然后,应用TSC和DSSR理论丰富了自愈控制功能,提出了以安全高效运行为目标的配电网实时监测、预警、预防、预测及优化控制的功能框架。此外还比较了基于安全域的运行新模式与配电自动化以及输电安全运行模式的区别和联系。最后,通过具有一定规模的实际中压配电网算例进行了验证,数据表明在该自愈控制体系下智能配电网能主动进行预防和预测控制并安全高效运行。     

考虑合环电流约束的主动配电网转供优化模型

配电网合环操作是实现负荷不停电转供的必要手段,但其可能产生较大合环电流并导致负荷转供失败。为充分挖掘分布式发电(DG)在主动配电网的调控潜力,首先分析了含DG配电馈线合环功率分点的主动调整条件,获得含DG配电馈线合环的稳态和暂态电流约束。然后结合配电网功率平衡和辐射型结构约束、变电站转供容量限制,以开关总动作次数最少为目标,建立配电网转供方案优化模型;再考虑合环稳态和暂态电流约束,以DG出力变化量最小为目标,建立合环电流约束校验及DG出力调节优化模型;并将前述模型整合,形成考虑合环电流约束的主动配电网转供优化模型。最后通过实际配电网算例分析,验证了该文模型的有效性。     

计及分布式电源与需求响应的智能配电系统安全域

中国城市电网正逐步发展为智能配电网,系统运行环境将更为复杂。配电系统安全域(DSSR)是指导配电网安全运行的新理论,文中考虑智能配电网的2个主要元素——分布式电源(DG)和需求响应(DR),从传统的负荷视角研究DSSR。首先,分析含DG和DR的配电系统安全性特点,给出相应的数学表达式,然后建立考虑DG和DR的DSSR数学模型。其次,通过观测算例电网的DSSR的二维截面图像,分析DG和DR对DSSR的作用机理,并基于此给出系统规划运行的指导建议。提出的DSSR的负荷视角与现有调度人员习惯一致,对于仍以负荷供电为主、以DG和DR服务为辅的城市配电网,可作为实用的安全运行分析工具。     

充电站和风电源的选址和定容

正考虑负荷、风电机组出力、电价和可入网电动汽车(PEV)的充放电等多种不确定性因素对分布式电源选址和定容带来的影响,以分布式电源(DG)的总成本(包含网损、投资和运行成本)最小和反映配电网接纳DG能力的准入功率最大为目标函数,以系统安全运行要求为约束,构造了以DG的安装位置和容量为优化变量的规划模型。采用基     

主动配电网中分布式电源和微网的运行域

主动配电网以其较强的控制能力可以接纳大量分布式电源(DG),文章在配电系统安全域(distribution system security region,DSSR)的基础上提出了DG及微网的运行域。首先,考虑DG及微网的接入位置、出力大小以及渗透率等因素对配电网的影响,提出了DG及微网运行域的概念:运行域描述了保证配电网安全前提下的DG及微网出力范围,能方便地用于对DG及微网的主动调度。其次,提出了DG及微网运行域的数学模型及计算方法,能计算得到满足电压、潮流等约束下不同类型DG及微网的运行域。最后,利用IEEE 33节点算例,计算得出PQ型和PV型的DG及微网运行域,并与不含DG和微网的负荷运行域进行对比分析,验证了所提方法的有效性。DG或微网的加入导致运行域面积增大,拓扑结构更加复杂;相同条件下,PV型微网比PQ型微网运行域面积更大。     

考虑N-1安全的分布式电源多目标协调优化配置

现有风电和光伏分布式电源(DG)规划模型均未计及配电网中的主变、馈线N-1约束,所得配置方案未必满足安全性要求。为解决该问题,提出一种考虑N-1安全的多目标DG选址定容规划模型。基于安全距离模型,介绍配电网N-1安全评估方法和指标;利用准蒙特卡洛模拟和奇异值分解生成风光荷相关性样本矩阵以提高规划结果准确性;以年综合费最小和安全距离均衡比最小为多目标,利用机会约束规划方法建立DG规划模型,并采用正态边界交点联合动态小生境差分进化算法对模型加以求解。算例结果表明,所得选址定容规划方案能保证N-1安全,实现了综合考虑系统经济性、安全性下的最优,验证了所提模型和算法是合理、有效的。     

含多端柔性多状态开关的智能配电网供电能力评估

多端FMS(柔性多状态开关)彻底改变了传统配电网的网架结构和运行方式,进而影响配电网的供电能力。根据馈线N-1安全准则,分析了常规馈线组与含FMS的智能配电馈线组的区别与联系。建立含FMS的智能配电网供电能力评估模型,该模型考虑了FMS运行约束和馈线N-1运行场景,并计及多种传统配电网的运行约束。通过等价变换消去原模型约束中的离散变量,将原混合整数非线性模型转化为一个非线性模型,优化求解获取含FMS的智能配电网的供电能力。在含三端FMS接入的智能配电网示范工程上仿真表明:该模型方法适用于多端FMS应用场景的供电能力评估,并能有效保障系统运行安全。     

配电系统安全域的数学定义与存在性证明

该文从数学上描述了配电系统的N-1安全性,给出了安全域(distribution system security region,DSSR)的严格数学定义,并首次证明DSSR的存在性。首先,从数学上描述了配电系统运行的状态空间与正常运行方式下的约束条件。其次,为描述N-1安全性及安全程度,提出了安全函数的概念,并给出一个具体的安全函数,并证明其具有连续和单调减的重要性质。再从数学上将N-1安全性描述为安全函数满足某个预定临界值的问题。然后,给出了更严格的DSSR数学定义:DSSR是所有安全工作点的集合,该集合具有封闭的边界,边界内部均为安全工作点,外部均为不安全工作点。最后,从数学上证明了对于任意给定配电网,其DSSR一定存在。文中工作对揭示配电网安全域的数学本质具有重要意义,为未来智能配电系统安全高效的运行及规划技术奠定理论基础。     

含分布式发电的配电网潮流计算

分布式发电的引入,不可避免地对配电网运行和安全产生很大影响,因此必须对含分布式发电的配电网潮流进行计算和调整。引入了基于参与因子调整的分布式松弛母线模型,应用牛顿拉夫逊法求取基于网损灵敏度的参与因子,通过参与因子计算变电站和各个分布式发电参与有功网损分配的贡献,从而形成含分布式发电的配电网潮流计算方法。该方法充分考虑了负荷分配,以及功率不平衡量由多个松弛节点分摊。将所提方法在多个测试系统进行了仿真计算,经与常规潮流算法比较可知,所提方法是有效的。     

主动配电网供电能力实时评估方法

随着主动配电网的不断成熟,科学地对它的供电能力进行灵活的实时评估,找到并突破供电瓶颈,才能兼顾配电网运行的经济性、可靠性以及安全性。针对分布式电源出力的不确定性以及电网负荷周期性变化特点,提出了一种主动配电网供电能力实时评估方法。考虑了配电网中多种分布式电源接入的情况,利用预测技术得到未来时刻的负荷及分布式电源的出力,以配电网能够承担的最大负荷为目标函数,以系统的安全运行要求为约束条件,建立了数学模型。该模型不仅能够对未来一段时间内配电网的供电能力和供电裕度进行实时评估,还能够给出限制系统供电能力的供电瓶颈序列,从而使调度人员能够根据评估结果提前采取相应措施以保证电网运行的安全性和可靠性,并针对具体的瓶颈设备进行改造,提高系统的供电能力。     

基于二阶锥规划的含DG与EV配电网分布式发电有功协调方法

分布式电源出力的不确定性与电动汽车充电的随机性给配电网运行效益带来一定的影响。本文根据分布式发电功率和电动汽车充电功率的不确定性,提出了分布式电源出力状态概率模型和电动汽车充电功率状态概率模型,在此基础上形成系统多状态运行空间,建立了含DG和EV配电网分布式发电有功协调模型。以期望的运行成本与期望的停电损失最小为优化目标。利用二阶锥规划,将目标函数和约束条件函数中的非线性形式通过旋转锥转换为线性形式,而新变量间则用特殊结构的锥集表示,从而简化了优化模型。以IEEE14节点的配电系统为例,对所研究的模型与算法进行了验证与分析,获得了较好的效果。     

基于柔性软开关的主动配电网两阶段鲁棒优化运行

随着分布式发电机(distributed generator, DG)大规模并入配电网,负荷与DG出力的随机性和波动性给配电网的运行带来了很大挑战。基于柔性软开关(soft open point, SOP)在潮流控制、无功补偿方面的优势,建立以主动配电网运行成本最低为目标函数的两阶段SOP鲁棒优化运行模型。第一阶段,生成每个时间段的SOP运行策略和开关的动作情况,以最小化运行成本;第二阶段,在预定义的不确定性集中寻找配电网运行的最恶劣场景及相应场景下的最小运行成本,并通过调整鲁棒调节参数,灵活地改变运行方案的保守程度;然后利用列约束生成算法和对偶理论,将原问题分解为主问题和子问题进行交互迭代求解;最后,以改进的IEEE33节点系统为例,验证了所提方法的有效性和安全性。     

含分布式电源的弱环配电网络潮流计算

分布式电源的接入对配电网络安全运行产生很大影响,提出一种能处理各种分布式电源和弱环网的配电网改进潮流计算方法。该方法利用配电系统弱环网特点,采用前推回代法和回路电流法求解弱环配电网潮流。在基于几种常见分布式电源运行方式和控制特点基础上,建立各种分布式电源在潮流计算中的节点模型。在处理PV节点类型分布式电源时,运用基于灵敏度阻抗矩阵的无功补偿量计算方法。采用该方法在33节点配电系统中进行仿真计算,仿真结果表明该方法是可行的和有效的。     

倒送功率约束下的分布式电源最大接入容量分析

分布式电源(DG)接入配电网后,低电压等级电网可能倒送功率至高电压等级电网,对电网造成不利影响。在各种影响因素中,倒送功率限制是影响DG接入电网的主要因素。从倒送功率约束的角度出发,结合节点电压及潮流约束,建立了以DG接入容量最大为目标的数学模型,给出了最大接入容量的计算方法,并分析了DG的接入对配电网有功网损的影响。考虑节假日对负荷的影响,给出了调整倒送功率约束以增大DG接入容量的建议。以一个33节点的10 kV配电网接入分布式光伏电源为例,验证了所提方法的可行性。     

一种分布式光伏选线定容的二阶锥规划方法

在满足大容量分布式电源多馈线接入并被全部吸纳的前提下,协调好各接入点位置与用户需求之间的关系对于智能电网规划是十分必要的。协同考虑分布式光伏的规划设计要求以及含分布式电源的配电网重构方法,提出一种分布式光伏选线定容的新方法。在分布式光伏总容量确定而接入馈线、各馈线接入位置及容量不确定的情况下,构建基于Distflow潮流方程约束的规划模型,并采用二阶锥松弛技术转化为可解的混合整数二阶锥规划模型,以优化得到分布式光伏接入的最优规划方案以及该接入方案下配网的最优重构结果。通过多个算例进行分析比较,验证所提方法的正确性和有效性。