基于分布式光伏接入的台区可开放容量测算方法研究

分布式光伏是构建以新能源为主体的新型电力系统的重要电源之一,分布式光伏的迅猛发展给配电网的接入与消纳带来了严峻挑战。配电网台区作为分布式光伏最广泛的接入点,面临着巨大接入压力。基于分布式光伏接入台区探讨了台区可开放容量测算方法。首先分析了光伏出力和负荷的耦合特性,提出典型台区的耦合评价系数;然后基于电压约束、配电变压器经济负载分析了台区的分布式光伏可开放容量,最后进行了分布式光伏接入后的台区安全性校验。为配电网的规划、建设和运行以及分布式光伏的有序开发提供参考和依据,对新型电力系统的建设具有重要意义。     

新型电力系统背景下配电网分布式光伏可接入容量研究

通过分析分布式光伏电源的发展条件、出力特征和配电网负荷特性,研究了分布式光伏电源出力与配电网负荷的相关关系。构建了分布式光伏可接入容量“347”评估体系对七类分布式光伏接入典型场景开展负荷调研,利用安全可靠性、电能质量、运行经济性三个维度指标量化评估模型分别对台区、线路、变电站、区域电网开展分布式电源接入容量评估。     

基于可开放容量的配电网资产效率提升优化方法

随着配电系统分布式资源的高比例、大规模接入，为保障配电网的承载能力和提升各类型资源的资产利用效率，提出一种考虑多主体利益的配电网规划方法。该方法构建可开放容量计算模型，评估分布式资源并网与线路扩容条件下配电网格内剩余可开放容量大小和配置资源所需的建设成本。并将可开放容量计算模型根据Benders算法嵌入资产效率优化模型中，优化模型的整数变量可规划扩容线路和储能的位置与容量类型，非整数变量可确定光伏接入容量及储能运行情况。以网格剩余可开放容量满足未来5年负荷增长需求为限制，将光伏、储能及线路扩容总成本规定为目标函数，实现总体资源的资产利用效率最大化。同时，该优化模型为储能制定了优化运行策略，可最大程度提升储能运行收益，解决了规划结果的运行策略需求，满足实际要求。最后，利用某城区配电网网格为算例进行仿真，验证了该方法在评估资产利用效率方面的合理性以及优化结果的有效性。     

分布式光伏电源极端可接入容量极限研究

为了防止大量分布式光伏电源接入配电网后可能引起电压偏差和电压波动越限,建立了负荷和分布式光伏电源引起的电压偏差和电压波动的计算模型。并在此基础上定义了分布式光伏电源极端可接入容量极限的概念,即负荷为0的极端情况下不致引起电压偏差和电压波动问题的分布式光伏电源接入容量极限。推导了6种典型分布情况下线路电压偏差和电压波动不越限时所能允许接入的极端容量极限。针对10 k V典型线路,给出了不同线型下城市配电网和农村配电网中分布式光伏电源安全接入的极端容量极限值。结果表明,分布式光伏电源极端可接入容量极限是保守的限值,只要满足该容量极限,无论分布式光伏电源和负荷的如何分布情况,都不至于对配电网产生不可接受的电压偏差或电压波动。     

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。     

含分布式能源的配电网极端可接入容量估算研究

含分布式能源的大规模接入,通常依靠灵活的网络结构和较大的容量裕度来应对配电网的不确定性,以保证电力系统的安全可靠性。采用传统方法对配电网可接入容量估算时,难以处理各类不确定因素,存在估算误差大的问题。提出一种基于模糊层次分析的含分布式能源的含分布式能源的配电网极端可接入容量估算方法。该方法先结合增量法对含分布式能源的配电网极端可接入容量估算进行评价,对影响可接入容量估算的各种不确定性因素进行分析,组建含分布式能源的配电网分析模型和配电网最大准入容量模型,并依据其物理意义组建概率分布函数,求解不确定性因素的期望值和方差,在此基础上组建配电网极端可接入容量估算的指标体系,结合层次分析与灰色理论构造含分布式能源的配电网极端可接入容量估算模型。实验结果表明,所提方法能够有效提升含分布式能源的配电网极端可接入容量估算精度,且估算效率较优。     

基于渗透率的区域配电网分布式光伏并网消纳能力分析

随着分布式光伏在区域配电网中接入容量的不断增加,以渗透率指标群为参考,将引导分布式光伏的合理规划。在不考虑配电网升级改造的前提下,以光伏并网的功率渗透率、容量渗透率和能量渗透率为载体,建立光伏渗透率指标群。以某一实际区域配电网为基础,阐述各光伏渗透率指标的实际物理意义,分析并网后光伏出力与光伏成本、光伏利用率之间的关系,最后探讨不同负荷类型对光伏渗透率指标群的影响,为区域配电网分布式光伏规划投资提供指导和参考,有效引导未来分布式光伏与电网的协调发展。     

一种矩阵化描述的分布式光伏准入容量计算方法

针对配电网大面积接入分布式光伏的准入容量计算问题,考虑电压稳定和区域太阳光能量的分布,首先分析了分布式光伏接入对配电网的影响。然后用自定义矩阵导出电压约束,提出一种矩阵化描述的准入容量计算方法,避免在应用电压约束进行准入容量计算时的潮流迭代问题。采用通用的数据结构和矩阵化的描述,便于计算规模的扩展。采用遗传算法计算各节点准入容量,得出以电压为约束的准入容量值。最后以IEEE11节点系统为例对提出的方法进行了仿真计算,分别得到分布式光伏无额外限制接入、按距离均匀分布接入和按节点均匀分布接入三种情景的准入容量,进而提出适用于大面积分布式光伏接入配电网的原则。     

无协调控制条件下分布式光伏电源的可接入容量分析

为了掌握无协调控制条件下分布式光伏电源接入配电网的容量区域,建立了含负荷和分布式光伏电源的配电网分析模型。并对负荷功率和分布式光伏电源容量沿馈线各6种典型分布,共计36种组合下的电压偏差和电压波动进行了分析,运用不等式关系对分析过程进行了简化,得到了各种组合下较实际情况更严格的分布式光伏电源允许接入的容量约束条件。以10k V城市配电网和农村配电网的典型参数为实例进行了分析,结果表明所建议方法的可行性。     

分布式光伏接入对配电网电压影响及工程计算

在分布式光伏接入配电网后,随着分布式光伏功率的注入会导致配电网潮流发生变化,进而引发节点电压变化的问题。为了便于工程计算配电网不同节点电压及分布式光伏接入对配电网节点电压影响的大小,本文基于配电网潮流分析,首先采用因素拆分和效果叠加的方法,通过拆分系统电源和分布式光伏电源对配电网不同节点电压的影响;然后将两者产生的影响效果进行叠加求和,形成光伏接入下配电网节点电压变化模型;同时为了贴合工程应用,考虑配电网的运行条件及拓扑结构,在忽略了线路电抗及无功功率的情况下,构建了节点电压变化的简化分析模型。最后采用IEEE33节点系统对模型进行仿真验证,验证结果说明了模型能够更快速且较为准确的计算出节点电压,具有较高的实用性和可靠性。同时也仿真得出了不同光伏接入情况下配电网节点电压变化趋势。     

含分布式光伏的配电网模型预测控制优化方法

分布式光伏的高渗透率和不确定性对节点电压和潮流分布产生了较大影响,给配电网的安全运行带来了新的挑战,如何对含分布式光伏的配电网进行有效准确的优化控制是亟须解决的问题。为此,文中提出一种含分布式光伏的配电网模型预测控制优化方法,以减小节点电压偏差和网络损耗为目标,基于模型预测控制方法不断更新预测信息并构建优化模型,对分布式光伏和储能设备进行滚动优化控制。采用修改的IEEE 33节点系统作为算例进行验证,仿真结果表明配电网的节点电压偏差和网络损耗得到了有效降低,优化效果相较于日前优化方法更贴近实际结果。基于模型预测控制,所提方法有助于配电网在分布式光伏接入下安全运行,且能减小控制方案与实际情况的偏差。     

含高比例分布式光伏的配电网多目标概率规划方法

针对分布式光伏出力不确定性造成的配电网规划成本增加、运行稳定性降低问题,文章提出了一种含高比例分布式光伏的配电网多目标概率规划方法。通过K-means聚类对光伏出力数据进行场景削减,得到典型场景集及其概率模型,基于蒙特卡洛概率潮流生成不确定性场景,模拟分布式光伏实际运行情况。基于所得不确定性场景,建立双层概率规划模型：上层以投资建设成本最小和光伏渗透率最大为目标,对分布式光伏及储能进行选址定容,下层考虑分布式光伏出力的不确定性,以概率潮流下的运维成本、网损成本、购电成本和电压偏差指数最小为目标,对分布式光伏出力以及储能各时段充放电功率进行优化。采用改进的粒子群(particle swarm optimization, PSO)算法对概率规划模型进行求解。采用安徽某地光伏出力作为典型数据,以IEEE 33节点系统为算例开展多场景算例分析,结果表明：与传统规划方法对比,所提方法能够提升光伏渗透率和配电网运行稳定性,并降低综合成本。     

含小水电配网负荷模型实用化方法

以含分布式电源的配网为主要研究对象,系统研究了分布式小水电的工作原理与运行特性,通过对湖南郴州小水电网络的调查,利用PSASP仿真软件构建了相应的含分布式小水电的仿真网络。分析了10kV小水电并网方式及动态响应特性,研究了小水电电源对配网侧综合负荷特性影响。在此研究基础上,采用加权平均聚合的归纳算法以及利用实际电网运营信息,对考虑配网的分布式小水电系统进行综合等效建模,并确定模型参数。从模型等效功角特性及功率外特性的角度,验证了所提等效模型及参数确定方法的合理性和实用性。     

考虑传输能力的含分布式电源配电网扩展规划方法

为灵活性资源提供快速、及时调度的网架传输通道,在规划阶段充分考虑网架结构与分布式电源(DG)规划对配电网传输能力的影响,提出考虑网架通道传输能力的配电网扩展规划及DG选址定容双层优化方法.首先建立了线路负荷裕度指标和潮流均衡度指标用以评价配电网传输能力;其次分析了网架通道传输能力的影响因素,在此基础上构建了配电网扩展规划及DG选址定容双层优化模型,保证了规划方案具有良好的经济性和网架通道传输能力,利用嵌套的混合粒子群优化算法进行优化求解;最后将所提规划方法与只考虑经济性规划方法进行了算例验证.仿真结果表明,所提方法不仅没有增加经济费用,而且所得规划方案网架潮流更均衡,线路负荷裕度更高,传输能力更优.     

含分布式电源的配电网无功补偿分区平衡优化调节方法

提出一种含分布式电源的配电网潮流可行解调节方法。在配电网进行无功控制分区的基础上,定义了配电网分区负载率,然后设计考虑电压自动控制系统AVC站配协调控制的无功平衡优化调节方法。具体包含:配电网无功补偿分区平衡优化调节方法和变电站AVC站配协调调节方法,并且在调节过程中前者优先于后者。对于前者模型采用免疫遗传算法进行求解,对于后者采用直接法进行计算。所提方法通过对配变低压侧无功补偿柜、分布式电源进行无功补偿分区平衡和变电站AVC的电压协调控制,调节出无功分区平衡、各个节点电压满足合格要求、有功网损较低的潮流可行解。成都某实际10 kV 55节点配电网的仿真结果验证了该方法的有效性。     

考虑大规模风光分层接入的配电网多层协调无功优化方法

大量风光新能源分层、多点接入给配电网运行带来了电压越限等负面影响,增加了不同电压等级无功协同优化的难度。兼顾不同电压等级调节需求,从模型降维等值的角度,提出了基于等值模型的配电网多层协调无功优化方法。该方法分别针对含有无功调节设备及没有无功调节设备的两种台区系统,利用神经网络对大量台区相关运行数据进行训练得到台区拟合模型,形成不可控和可控两种类型的台区等值模型,并用这两类拟合模型分别代替两类台区系统的物理模型,使台区以数据驱动的方式参与配电网无功优化,形成馈线物理模型和台区拟合模型组成的单一电压等级物数混合优化调度模型。将原多层无功优化问题转换为单层系统优化问题,再对该单层系统无功优化调度问题进行求解。该方法可降低配电网系统优化计算规模,从而减小计算量,以无功优化数学模型与数据驱动方法相结合的方式,实现配电网馈线-台区多层协调无功优化。通过算例验证了所提方法对于解决分布式风光分层接入所导致电压越限问题的可行性、有效性和优越性,能够保障配电网的经济安全稳定运行。     

计及分布式发电的配电网快速潮流算法

通过研究配电网络的拓扑结构和无分支单馈线的潮流特性,对传统的前推回代潮流算法进行改进,提出一种新的基于辐射状网络的潮流计算方法.该方法将包含多条分支或非终端的配电馈线分解成一级一级的数条无分支单馈线进行潮流计算.此外,由于分布式电源和并联电容器在配电网侧的大量引入,考虑在潮流计算过程中将分布式电源和并联电容器作为PQ节点进行处理.并通过算例验证了该方法的快速有效性.     

一种含分布式电源的配电网三相潮流混合计算方法

针对现有配电网三相潮流计算方法的不足,提出了一种新的含分布式电源的配电网三相潮流混合计算方法。分析了配电网中相关元件的特点,建立了配电线路、配电变压器和负荷的三相数学模型。对4种不同类型分布式电源节点的处理方式进行了分析,采用前推回代法和牛拉法的混合计算方法建立了三相潮流计算模型。采用回路阻抗矩阵法来计算三相电压差,解决了单相潮流计算方法的适用性问题,采用以节点电压的收敛性作为潮流计算程序迭代与否的控制目标,可直接求取电压值,迭代计算简洁高效。最后,以包含分布式电源的IEEE 33节点网络模型和山滩变某10 kV配电线路为例,验证了该混合计算方法的收敛性与高效性。     

含分布式电源的配电网双层扩展规划

考虑分布式电源对配电网网架结构的影响,在分布式电源容量和位置均未定的情况下,采用内外层双层规划的方法对配电网线路结构、分布式电源位置和容量进行综合优化。将政府补贴政策引入目标函数,鼓励清洁能源的使用,建立节省综合经济成本最多的目标函数模型。内层在引进分布式电源位置和容量的情况下,在遗传算法中引进组织膜计算中的交流规则来增强全局寻优能力和计算能力,从而实现对网架结构的扩展规划;外层采用新型混合粒子群算法对分布式电源的位置和容量进行确定。算例表明,该算法应用于含分布式电源的配电网扩展规划中,节约了经济成本,提高了用电可靠性,验证了算法的有效性。     

新型电力系统下多分布式电源接入配电网承载力评估方法研究

随着光伏和风电等多种分布式电源的接入,使得传统配电网的结构及其运行状态发生了较大改变。因此,通过建立直观的分布式电源接入评价体系,对新型电力系统背景下的配电网接入分布式电源的承载力进行合理评估成为重要的研究内容。以可再生能源及无功补偿装置接入的新型配电网中风电和光伏发电的最大容量为目标函数,建立分布式电源接入配电网的承载能力模型,通过二阶锥松弛将该模型转化为二阶锥规划模型进行求解。然后考虑到配电网运行的优质性、经济性以及灵活性,建立多层次承载能力评估体系,根据模型求解结果计算承载能力评价指标,再通过组合赋权法将评价指标计算结果转化为综合评分。最后通过对IEEE33节点系统配电网模型进行算例分析,结果表明所提评估方法更为全面、有效。