考虑多种主动管理策略的配电网扩展规划

提出了主动配电网扩展规划的混合整数二阶锥规划模型,该模型以总的投资与运行费用最小为目标函数。文中考虑了4种主动管理措施降低规划方案成本及未来的运行风险,包括有载调压变压器调节、切机、切负荷及无功补偿。规划措施包括主动管理、新建线路、新建变电站、扩建变电站、新建分布式电源。配电网规划是一个混合整数非线性规划问题,再加对各种主动管理措施及未来不确定性的考虑,配电网规划问题求解变得相当复杂。基于配电网潮流方程及约束松弛技术,建立了配电网规划的二阶锥规划模型,并利用改进的IEEE 33节点系统及Miranda 54节点系统进行了算例验证。     

Distribution network expansion planning and DG placement in the presence of uncertainties

Distribution network expansion planning (DNEP) is one of the most important tools to deal with the demand growth in a system. DNEP is usually carried out through reinforcement or installation of new components. In this paper, a new and combined methodology is used to consider several practical aspects in DNEP such as uncertainty, distributed generation (DG), load growth, electricity market and multi stage dynamic expansion are included in the planning. So that DNEP is addressed in the presence of distributed generation (DG), considering load and price uncertainties under electricity market environment. The proposed planning aims at minimizing investment and operational costs simultaneously. Since DNEP in coordination with DG planning leads to reduce planning cost; therefore, the coordinated DNEP and DG planning are presented in this paper. The proposed planning is implemented by the particle swarm optimization (PSO) technique. Besides, the uncertainties are modeled as the probability distribution function (PDF) and Monte-Carlo simulation (MCS) is used to insert the uncertainties into the programming. The proposed planning is carried out based on the 9-bus as well as Kianpars–Ahvaz test systems (Kianpars–Ahvaz is a practical network in Ahvaz province, Iran). The simulation results demonstrate the ability and effectiveness of the proposed planning to deal with uncertainties under electricity market environment.     

基于不确定网络理论计及经济性与可靠性的主动配电网规划

提出了基于不确定网络理论的主动配电网扩展规划模型。首先,考虑负荷与分布式电源出力时间分区相关性,构建特征概率不确定性集合;其次,建立统筹分布式电源、网架、静止无功补偿装置、变电站和有载调压变压器各设备的升级新建及其主动管理措施的经济子规划模型,并提出了适用于规划问题的两阶段整体最优可靠性方法,且通过二阶锥松弛将原模型转化为混合整数二阶锥规划问题进行快速求解。分别得到全过程多阶段经济和综合可靠性不确定性测度分布作为网架树权重。最后,利用不确定网络中最小生成树理论,搜索与理想网架树分布最接近的最优规划方案。改进的IEEE 33节点系统与IEEE 69节点系统算例验证了所提模型的有效性。     

基于二阶锥规划的交直流主动配电网日前调度模型

为适应未来配电网可能出现的交直流混合拓扑形态,提出了基于二阶锥规划的交直流主动配电网多时段日前优化调度模型。该模型以购电费用和弃光弃风惩罚费用之和最小作为目标函数,通过分布式电源有功和无功调节、容抗器投切、储能充放电功率调节、电压源换流器无功调节及配电网动态重构等多种主动管理措施实现主动配电网有功功率-无功功率联合优化,消除潮流及电压越限,解决高比例分布式电源接入交直流主动配电网后的日前优化调度问题。50节点算例的分析验证了所提模型的正确性。     

Voltage regulation in distribution networks in the presence of distributed generation: A voltage set-point reconfiguration approach

In this paper a control strategy based on predictive control ideas is proposed for reconfiguring on-line the on-load tap changer (OLTC) voltage set-point in electrical medium voltage (MV) power grids in the presence of distributed generation (DG). The idea is that an active management of the set-point can be effective for maintaining relevant system variables within prescribed operative constraints in response to unexpected adverse conditions, e.g. changing loads or generation failures. The voltage set-point reconfiguration problem is formulated as a constrained optimization problem by imposing that the voltages at certain nodes have, compatibly with all prescribed constraints and changed conditions, minimal deviations from their nominal values. Simulation results show that the proposed approach ensures, under certain conditions, feasible evolutions to the overall network whenever critical events occur.     

考虑可再生能源跨区域消纳的主动配电网多目标优化调度

提高对可再生能源的综合利用能力是主动配电网(ADN)运行控制面临的新增重要任务。为此,提出了一种面向促进可再生能源跨区域消纳的ADN多目标运行优化方法。首先,基于并网接口模型,推导了集中控制模式下分布式发电(DG)的有功、无功功率解耦可调范围,并提出考虑可再生能源跨区域消纳的ADN能量管理策略。在此基础上,分别以系统运行成本、可再生能源发电功率削减量以及系统网损三方面最小化作为目标,构建ADN多目标优化调度模型。该模型综合考虑了DG有功、无功出力控制、储能设备充放电以及可中断负荷的调用,并详细分析了网络潮流和分布式资源特性两方面的约束及其多时段耦合特征。鉴于所建模型具有高维、非线性特点,采用基于启发式策略的多目标和声搜索算法实现高效求解。以扩展的33节点配网系统为例,验证了所提模型的有效性以及ADN运行中计及可再生能源DG无功控制潜力的必要性。     

Radial MV networks voltage regulation with distribution management system coordinated controller

The connection of a great number of distributed generation (DG) plants may cause a critical voltage regulation problem in actual medium voltage (MV) radial distribution networks. After a synthetic survey of different strategies reported in literature to solve this problem, a proposal for an active management of the distribution system which makes use of an innovative controller that coordinates the on load tap changer (OLTC) action with the regulation of reactive exchanges between DG plants and feeders, is presented.     

考虑利益主体合作的分布式电源运营商电源优化配置

随着电力市场的不断开放,分布式电源运营商作为新的利益主体进入市场,在主动配电网中由大量分布式电源运营商进行电源配置将成为未来的趋势。如何在电力市场环境下良好地运营,在进行电源优化配置时保证技术经济效益是分布式电源运营商面临的重要问题。针对此问题,文章对分布式电源运营商与配电公司之间的合作关系进行了深入分析,在分布式电源运营商的综合收益中考虑主动管理成本,计及运营期间配电公司实施的主动管理策略,构建了双层电源优化配置模型。上层以分布式电源运营商为主体,以综合收益最大为目标进行电源优化配置;下层以配电公司为主体,以分布式电源切除量最小为目标进行优化运行。建立联合概率场景以计及分布式电源出力及负荷的不确定性,采用改进和声搜索算法与基于过滤集合的内点算法进行模型求解。算例分析结果表明,文章所提双层电源优化配置模型符合电力市场现状,模型中主动管理策略与主动管理费用的引入实现了分布式电源运营商与配电公司的互利共赢,为分布式电源运营商的可持续发展提供了借鉴。     

考虑主动管理措施的配电网无功补偿双层优化配置

为了适应未来大量分布式电源(DG)并网及自动化水平显著提高的主动配电网发展,在规划阶段应该考虑主动管理措施,优化系统运行方式。同时,现有的无功补偿规划研究忽略了DG及负荷的不确定性。为此,计及间歇性DG及负荷的不确定性,提出主动配电网无功补偿双层优化配置模型。上层规划以无功补偿电容器的投资成本、网络损耗费用综合最优为目标函数,下层规划在此基础上考虑调节无功补偿容量及调节有载变压器抽头两种主动管理措施,对每个场景进行优化。采用K-均值聚类法对场景进行缩减,结合和声搜索算法和粒子群算法联合求解模型。通过IEEE33节点算例进行仿真计算,验证所提模型和方法的正确性。     

考虑可靠性与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估

针对传统供电能力评估中难以同时解决既避免单纯以负荷高峰时刻全网N-1准则为基础又细致计及分布式电源、储能和负荷需求响应影响等问题,提出了考虑可靠性柔性需求与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估方法。首先,结合出力不确定性与用户差异化的响应能力,对主动配电网中的分布式电源、储能与可响应负荷等基本元素进行建模;其次,构建了以最大供电能力为目标、以可靠性需求和故障后负荷响应经济性为主要约束的主动配电网供电能力评估模型;继而,发展了考虑分布式光伏、蓄电池以及需求响应的主动配电网可靠性评估准序贯蒙特卡洛模拟法,并提出了基于遗传算法的供电能力评估模型优化求解方法;最后,通过算例验证了所提方法可有效挖掘主动配电网供电能力,提升资产利用效率。     

基于二阶锥优化的含有载调压变压器主动配电网最优潮流

随着分布式电源接入,配电网变为具有一定可控性的主动配电网,其优化运行本质上为包含多种离散可调设备的最优潮流问题。因模型的非凸、非线性,该类问题的高效求解方法仍是研究的热点和难点。有载调压变压器(OLTC)是主动配电网的重要可调设备,其策略对系统运行特性,尤其是电压水平会产生显著影响,故研究含OLTC的主动配电网最优潮流及其高效求解方法是十分必要的。基于支路潮流模型,文中构建了含OLTC的主动配电网最优潮流模型,提出了一种基于分段线性化技术的OLTC精确线性化建模方法,并论证了二阶锥松弛法在求解所构建最优潮流模型上的适用性。基于修订的IEEE系统的算例分析验证了所提出OLTC建模方法的有效性及二阶锥松弛法在求解含OLTC的主动配电网最优潮流问题上的高效性。     

主动配电网中电池储能系统最优充放电策略

储能系统参与主动配电网的调度计划,对提高分布式能源的利用效率和配电网运行经济性意义重大。提出了一种主动配电网中电池储能系统(BESS)的运行优化模型。考虑分时电价和售购电价差异,实现了分布式电源波动功率的消纳,最小化配电网向主网的购电成本;通过计算BESS中电池循环寿命,计及BESS的等效运行成本,实现了BESS的经济运行。采用分支定界—原对偶内点法进行求解,以分支定界法考虑离散变量和时段间耦合约束,将问题转化成一系列仅含连续变量的单时段优化问题进行求解。通过对含分布式电源和BESS的IEEE 33节点算例进行测试,验证了所提模型及算法的有效性和可行性。     

配电网集结等效的异步电动机综合负荷模型及其总体测辨建模

针对电力系统综合负荷传统异步电动机模型存在的结构缺陷,从总体测辨的角度提出并建立了"综合异步电动机模型".模型将配电网络用集总线路一变压器组集结等效,并计及了变压器有载调压分接头的影响;在静态负荷中考虑负荷暂态无功功率的补偿调整作用.推导出了模型的完整解析描述;提出了模型的"递推辨识策略".模型实现了220kV变电站综合负荷物理环境一模型辨识环境一仿真计算环境的统一性和一致性,更加符合电网的综合负荷实际结构.基于现场实测数据的建模实例表明,考虑配电网集结等效的"综合异步电动机模型"在参数稳定性、泛化能力等综合性能上,较传统异步电动机模型有了一定的提高.     

变电站无功电压综合调节的模糊控制研究

研究了一种通过补偿电容器组和有载调压的主变压器相配合进行联合控制系统无功电压的方法。在推导出大型变电站的二次母线装设可投切的补偿电容器组和有载调压的主变压器相配合进行联合控制的模型基础上,提出了一种模糊控制方法。该系统将电压偏差和功率因数偏差作为模糊输入变量进行模糊化,经过模糊推理,并通过解模糊化运算给出控制信号作用于有载调压变压器和电容器组。结合实际电站系统参数对该系统进行仿真试验,仿真结果表明该控制系统稳定可靠,控制效果好。     

基于主从博弈的配电网源网协调扩展规划

由社会资本投资的大量分布式电源(Distribution Generation, DG)接入配电网势必对配电网稳定与经济运行带来诸多挑战。为了对DG进行合理规划,以我国电力改革的实际情况为背景,从配电公司(Distribution System Company,DISCO)和分布式电源运营商(Distributed Generation Owners,DGOs)的利益角度出发,构建基于主从博弈的DISCO配电网扩展规划的双层优化模型。上层决策以DISCO的成本最小化为目标,综合考虑各年配电网运行约束和DG渗透率约束;而下层决策则由多个DGO的子优化问题组成,以各DGO的收益最大作为优化目标,计及各年并网容量约束。然后,采用粒子群算法求解该双层优化模型,得到以年为单位的最有配电网扩展规划方案。最后,基于IEEE-33节点系统进行仿真实验,验证了所提模型的有效性与先进性。     

基于改进加权Voronoi图算法的有源配电网变电站规划

针对未来规划区域面临大规模分布式电源(DG)接入及多样性负荷的场景,提出了一种基于改进加权Voronoi图算法的有源配电网变电站规划方法。首先,将负荷特性引入DG置信容量评估方法中,分析不同负荷特性与DG出力特性对DG置信容量的影响。其次,建立考虑DG置信容量的有源配电网变电站规划数学模型。继而,提出基于改进加权Voronoi图算法的变电站规划方法,具体改进包括:在Voronoi图一次迭代中,根据供电范围划分情况不断调整原定权值,实现加权Voronoi图算法的层次性改进;根据网供负荷在DG方向大量减少的情况调整Voronoi图在DG方向的权值,实现加权Voronoi图算法的方向性改进。最后,通过实例说明所提方法的科学性和实用性。     

计及网络重构的多变电站协同优化方法

随着配电网中分布式光伏渗透率的不断提高,研究配电网的主动控制策略对于提升配电网的光伏接纳能力以及优化电网运行具有重要意义。本文首先建立了基于支路潮流方程的单变电站日前优化调度模型,通过有载调压变压器、电容器组、分布式光伏和馈线开关的优化调度,实现单变电站的安全和经济运行。针对单变电站优化模型的非凸非线性问题,本文利用二阶锥松弛和线性化处理,将单变电站的优化模型转变为混合整数二阶锥松弛模型。本文进一步建立了通过联络线开关互联的多变电站站间边界耦合约束,并提出了多变电站协同优化策略。最后,以中国某地实际配电系统为例进行了算例分析,验证了所提方法的适应性和有效性。     

变电站电压无功控制装置新控制策略研究

变电站电压无功控制(Voltage and Reactive Power Control,简称VQC)装置的作用是改善变电站的电压质量,实现无功潮流合理平衡。针对传统九区图法控制策略存在的缺点,提出了一种新的VQC策略,以电压、功率因数接近期望值,使有载调压变压器分接头的调节次数和电容器组的投切次数尽量少为目标,建立了变电站VQC模型和算法。实验证明该策略能获得更好的控制效果,进而提高了系统的安全性与经济性。     

基于遗传-蚁群算法的交直流配电网分布式电源优化配置

随着分布式电源（distributed generation，DG）受到广泛的关注与研究，分布式电源接入交直流配电网的规划问题日益突出。该文在分布式电源选址定容阶段充分考虑不同类型DG和负荷的时序特性，以DG运维费用、DG投资年等效费用、系统网络损耗费用、燃料费用、污染赔偿费用、环保补贴综合最小作为目标函数，同时加入电压、功率等约束条件，建立了DG的选址定容模型。根据遗传、蚁群算法各自的优劣势，提出了运用遗传-蚁群复合算法求解该优化模型。最后以改进的IEEE-33节点配电网作为算例，验证了所提模型的合理性及算法的有效性。     

有载分接开关中电力电子技术应用综述

电力系统中各环节运行状态动态变化会引起电压波动,动态调压设备在电力系统中广泛应用。有载分接开关(OLTC)和多抽头变压器的组合是目前常用的电源侧调压手段,亦成为供配电网络低电压治理的主要方式。针对常规机械式OLTC的各种不足,如何将电力电子应用技术与OLTC结合受到关注,主要包括机电混合式和全电子式两类,本文对其拓扑结构和工作机理进行了分析,总结两种结构的消弧性能和操作性能,阐明了OLTC中电力电子技术应用研究的趋势及关键问题,为深入开展有载分接开关中电力电子技术的应用提供参考,同时,也为低压配电网适应电力系统的多元化发展提供最佳解决方案。