柔性负荷高渗透下的配电网供电能力动态评估

为消除空调与电动汽车等高比例柔性负荷接入配电网形成新的供电瓶颈,提高供电能力,本文提出了考虑高比例空调负荷与电动汽车负荷接入下的配电网供电能力两阶段动态评估模型.第1阶段,在空调代理商和电动汽车有序充电模型的基础上,以统一代理商经济效益最大为目标,进行空调负荷和电动汽车负荷协同优化运行.第2阶段在明确代理商负荷接入前提下,配合网络重构提出配电网供电能力的动态评估模型.采用big-M、二阶锥法等技术将多目标、非线性两阶段评估模型转化为混合整数二阶锥规划模型,并利用CPLEX进行求解.最后,通过IEEE 33节点算例系统验证了所提模型的合理性与实用性.     

新基建负荷与光伏接入下配电网可开放容量评估及优化

随着新基建概念的提出,以5G基站、电动汽车为代表的新型负荷大规模接入城市电网中,对电网的安全与经济运行产生了显著影响。为了评估城市电网对新基建负荷的容纳能力,提出一种基于负荷增长需求与配网承载能力的配电网可开放容量评估方法,该方法在新基建负荷及分布式能源接入条件下计算各负荷节点所能增供负荷的总额作为可开放容量。在考虑电压、潮流等约束的条件下,采用二阶锥松弛方法实现模型的快速优化求解。此外,考虑到分布式光伏接入位置和顺序对可开放容量的影响,将以可开放容量最大为目标按照动态规划的方法进行求解,对分布式光伏的并网位置进行优化。在某地区配电网网格中进行了仿真分析,结果表明,所提方法可以有效评估城市配电网网格的可开放容量水平,并通过调整分布式光伏的接入位置实现了可开放容量的动态优化。     

基于区间理论含充换储一体站的主动配电网供电能力评估

针对含充换储一体站的主动配电网供电能力评估的问题,提出一种基于区间理论的含电动汽车充换储一体站的主动配电网供电能力评估方法。运用区间理论描述电动汽车到站时刻、充电时间和分布式电源出力的不确定性,并结合换电规则与梯次储能系统充放电策略建立一体站运行模型。以最大供电负荷和线路重载率为指标建立含充换储一体站的主动配电网供电能力评估模型,并结合网络重构方法和仿射运算来求解。算例验证了所提方法的有效性。     

基于二阶锥松弛的三相不平衡配电网最优潮流研究

电动汽车与光伏发电系统大规模接入配电网使其内部的单相电源增加,负荷加重,加剧了单相运行问题。为保证电网供电质量,大量可调节单、三相补偿调节设备在电网中得到应用,因此对三相不平衡配电网最优潮流展开研究。对配电网三相不平衡条件下的最优潮流进行求解分析,建立了以有功损耗最小为优化目标的多时段配电网最优潮流模型。通过二阶锥规划将非凸非线性最优潮流模型变换为线性模型,在不损失精确度的情况下,降低求解难度,提高了求解效率。采用Pyomo建模工具以及Gurobi算法包对所建模型求解,并分析了潮流误差,验证了该方法的可行性与有效性。     

考虑场景联合概率的主动配电网运行重构策略

分布式能源的大规模接入与电动汽车的普及使主动配电网的潮流波动更加剧烈。并且随着智能电网中技术的发展,配电网动态重构的频率将会进一步提升。以减少网络损耗、优化网络潮流为目的,提出一种主动配电网运行重构策略。对配电网重构模型与各元素建模分析,考虑时空分布的EV负荷与计及出力波动的风电、光伏电源;采用多场景模拟技术针对EV负荷与DG出力预测的不确定性进行若干离散联合概率场景的分解;为了使原始非凸非线性问题能够求解,采用二阶锥松弛技术对其进行优化,将问题转化为混合整数二阶锥规划(MISOCP)问题。算例结果证实了所提模型的有效性、鲁棒性与准确性。     

配电网接纳电动汽车能力评估方法研究

规模化的电动汽车接入将对配电网的运行与规划产生显著影响,提出一种配电网接纳电动汽车能力的评估方法。采用蒙特卡洛模拟不同类型电动汽车的并网场景,建立负荷预测模型,根据配电网的拓扑结构及供电方式划分供电区域,结合电动汽车负荷的时空分布特性和配电网的供电区域进行分层负荷分配,计算系统总负荷,判断负荷过载情况。在此基础上利用三相潮流结果的概率模型,从节点电压偏移和网络功率损耗评估配电网运行情况。以IEEE123节点配电网为例进行了适应性评估,该评估方法可为配电网运行与规划设计提供分析手段。     

计及分布式新能源选址的配电网最大供电能力研究

针对大规模可再生能源以分布式电源形式接入配电网的最大供电能力(total supply capability,TSC)计算问题,考虑新能源的典型出力场景及其对应场景出现的概率,以新能源各典型出力场景下负荷放大倍数的期望值最大为目标函数建立模型。该模型考虑分布式电源的选址和网络重构问题,采用二阶锥松弛技术对其中非凸性、非线性的潮流约束条件进行松弛将其转化为一个解空间为凸可行域的混合整数二阶锥规划问题并应用CPLEX进行有效求解。94节点算例验证了模型的正确性,仿真结果表明考虑分布式电源的接入可以提升配电网的最大供电能力,同时分布式电源的接入容量、位置和接入方式等对于最大供电能力有一定的影响。     

考虑广义负荷的配电网弹性电力电量平衡策略研究

大量广义负荷接入配电网,使得用户侧负荷资源具备负荷和电源双重特性,建立一种新的弹性平衡是配电网规划研究的趋势。提出一种考虑广义负荷的配电网弹性电力电量平衡策略,以供电可靠性和供电设施容量为约束,以碳排放和弹性成本最小为目标,构建弹性负荷参与的弹性电力电量平衡模型,采用离散化隐枚举法和启发式算法进行模型求解。算例分析结果表明,弹性电力电量平衡策略的应用有利于节省电网投资、减少区域电网峰谷差,提高电网的弹性调节能力。     

含电动汽车和智能软开关的配电网动态重构

提出含分布式能源、智能软开关(SOP)和电动汽车(EV)有序接入的配电网重构策略。基于上班族的出行习惯模拟EV的无序充电模型,并构建配电网重构下的SOP模型;对于接入的EV无序充电负荷,采用拉格朗日松弛分散式优化算法和虚拟电价进行EV的有序调度;以最小化网损费用,SOP运行费用,弃风、弃光费用与开关动作费用之和为目标函数,通过大M法和二阶锥松弛将配电网重构模型转化为混合整数二阶锥规划模型,采用CPLEX求解器进行求解。IEEE 33节点标准系统的仿真结果表明,在配电网动态重构中采用SOP代替传统开关能够提升配电网运行的经济性,同时采用所提有序调度方法优化EV充电可以改善配电网电压质量。     

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。     

考虑电动汽车时空负荷分布特性的主动配电网动态重构

实现电动汽车(ElectricVehicle, EV)规模化发展并与电网双赢的关键问题之一是如何提高EV充电负荷的预测准确性,并保证含大规模EV充电负荷的配电网运行的安全性和经济性。考虑EV时空负荷分布特性,建立了主动配电网动态重构与有功、无功联合优化数学模型,并给出了其求解方法。首先,根据出行链技术和马尔可夫决策理论,考虑天、人、路对EV的影响因素,构建了EV单位能耗模型和充电负荷的时空分布预测模型。其次,提出考虑储能系统、有载分接开关、投切电容器组、静止无功补偿装置和动态重构多种主动管理措施,计及经济、技术指标和各设备、系统运行约束,建立了含EV的主动配电网动态重构与有功-无功联合优化数学模型。然后,为了提高所构建模型的求解效率,通过二阶锥松弛和变量乘积线性化方法将非凸等式约束和非线性不等式约束线性化后,将原始的混合整数非线性规划问题转化为易求解计算的混合整数二阶锥问题。最后,基于修改的IEEE33节点系统进行仿真实验和对比分析,结果验证了所提方法的有效性和优越性。     

计及新能源出力不确定性的电气综合能源系统协同优化

随着波动性强的新能源大规模接入配电网,主网下网功率波动增强,危及主网运行安全。为了有效降低新能源消纳对配电网的不利影响,建立了考虑新能源出力不确定性的电气综合能源系统协同优化模型。其中,动态场景方法被用来刻画新能源出力的不确定性,优化目标为最小化全系统运行成本和主网下网功率波动量。模型中考虑了温控负荷调节能力及配电网交流潮流和天然气网潮流等约束。利用分段线性化和二阶锥松弛方法,将模型转化为混合整数二阶锥规划问题。最后,在IEEE 33节点配电网和23节点气网构成的电气综合能源系统进行夏季和冬季算例仿真,验证了利用惯性更大的气网平抑主网下网功率波动的有效性。同时,仿真结果表明利用温控负荷调节能力可降低系统成本,且确保系统运行的安全。     

考虑可靠性收益的配电网智能软开关规划方法

智能软开关(SOP)具有较强的潮流控制能力,在配电网正常运行场景下和故障环境中均能有效发挥作用,在规划层面应兼顾其对于配电网供电可靠性与运行经济性提升所带来的综合收益。文中综合考虑了SOP接入对配电网供电可靠性和运行经济性的影响,建立了智能软开关规划模型;采用快速搜索和发现密度峰聚类方法对年负荷数据进行聚类,生成配电网典型运行场景以计算其对运行经济性的提升收益;采用基于关联约束的支路故障率计算方法,考虑线路电流负载率、节点电压以及线路长度对支路故障率的影响,生成动态预想故障集以计算供电可靠性收益;采用模拟退火与二阶锥规划相结合的混合算法对上述规划模型进行求解,最后,在PGE 69节点算例上验证了所提规划模型的有效性。结果表明,面向配电网可靠性与经济性的SOP规划方法能够有效降低配电网综合成本,实现投资效益的最大化。     

计及分布式电源精确特性的配电网动态无功优化

提出一种精确计及分布式电源DG特性的配电网动态无功优化的有效方法.根据不同类型DG的运行控制方式,用二阶锥松弛适当处理PQ、PV、PI和PQ(V)4种类型DG的并网潮流约束,将非凸的交流潮流方程近似地转化为凸的二阶锥约束,并通过设置优化目标函数驱使松弛误差趋近于0,把配电网的动态无功优化问题转化为凸的混合整数二阶锥规划...     

考虑气电联合需求响应的气电综合能源配网系统协调优化运行

在未来多能互补、综合能源系统的背景下,传统配电网和配气网独立调度运行的模式已经不能满足多种能源互补的运行要求。为此,该文提出气电综合能源配网系统最优潮流的凸优化方法,即利用二阶锥规划方法对配电网潮流方程约束进行处理,并提出运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法对天然气潮流方程约束进行处理,进而将非线性的气电综合能源配网系统优化调度问题转化为混合整数二阶锥规划模型,为气电综合能源配网的气/电协调优化运行和规划设计提供支撑。同时在配网系统中引入气电联合需求响应来提高系统调度的可控性和灵活性,从而更好的消纳新能源,以达到配网系统的优化运行。仿真结果表明,运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法能更好提高配气网的二阶锥松弛精度,且考虑气电联合需求响应能够提高综合能源配网系统运行的经济性和新能源的消纳能力。     

基于柔性多状态开关的主动配电网双层负荷均衡方法

分布式电源(DG)的大量接入使得配电网源荷不确定性与随机性增大,而柔性多状态开关(FMS)的应用使得供区间互联不再受制于电压等级和相位,主动配电网(ADN)多供区联合优化运行将成为新常态,也为改善负荷不均衡现象、提高供电水平提供了基础.利用FMS灵活互联的特点,以供区层和馈线层负荷均衡指数加权最小为目标函数,建立了ADN双层嵌套负荷均衡模型,并采用改进粒子群和二阶锥规划的混合优化算法求解网络重构拓扑方案与FMS出力.整体算法外部对合环配电网进行简化和等效,减小网络重构的粒子群算法的粒子规模,加快计算速度;内部采用最佳等距分段线性逼近法(OEPLAA)对目标函数进行线性化,将FMS出力优化问题进行二阶锥转化.最后,通过某实际配电网对所提出的负荷均衡方法进行了分析和验证.     

质子交换膜燃料电池电气性能实验及建模研究

质子交换膜燃料电池 (PEMFC)是很有前景的新型电动车动力电源 ,而电动汽车对动力电源的性能尤其是动态性能有较高要求。针对电动汽车动力系统的需求 ,采用在LABVIEW平台上开发的便携式测试系统对PEMFC实验系统在不同温度下的电压 电流特性、动态性能、过载能力、起动特性等电气性能进行了测试。实验结果表明 ,受试PEMFC系统在宽温度范围内均可输出额定功率 ,并有较快的动态响应速度。在实验基础上 ,采用最小二乘曲线拟合的方式 (部分借助MATLAB的IdentificationToolbox)建立了简便实用易于实现的PEMFC系统电气物理模型 ,着重考虑了电池温度及负载工况变化时电池系统的静态和动态性能。仿真结果表明 ,模型可以较好地描述PEMFC电池系统的电气特性尤其是动态响应特性 ,可为PEMFC电池系统及管理系统设计、优化和驱动系统设计提供参考。     

基于净能力及二阶锥规划的分布式光储多场景协同优化策略

针对现有配电网中分布式光储调度模型存在资源协同不足、求解复杂等问题,提出了一种基于净能力及二阶锥规划的分布式光储多场景协同优化调度策略。通过引入储能接入配电网后的功率转移分布因子,提出一种基于系统净能力的储能最优选址计算方法;综合考虑储能的运行特性和分布式光伏的出力不确定性,建立以系统日综合成本和削峰填谷为目标的分布式光储多场景协同优化调度模型;利用二阶锥松弛和Big-M法对潮流约束、储能运行约束进行处理,将原规划模型转化为混合整数二阶锥规划问题。以IEEE 33节点系统和西北某实际系统为算例进行仿真分析,结果表明所提方法能在降低负荷峰谷差和日综合成本、平抑负荷波动的同时,显著提高对分布式光伏的消纳能力,验证了所提方法的有效性和可行性。