串并联型多端口配电网柔性互联开关

分布式能源渗透率的提高、电动汽车的大范围普及和用户负荷的多样化发展,给配电网带来电压越限、馈线过载和双向潮流等问题。利用柔性互联开关替代传统联络开关,可有效地增强配电网的灵活调控能力。此外,在配电网多网孔化的发展趋势下,对低成本、易扩展的多馈线柔性互联技术需求日益增加。然而,目前采用的柔性互联方案多为背靠背全功率型拓扑结构,成本高、体积大,不利于规模化推广应用。该文提出一种串并联型多端口柔性互联开关(series-shunt multi-port flexible interconnection switch,S²-MFIS),可实现多条互联馈线间的有功潮流调控及无功功率解耦支撑,且具备低成本、模块化和端口可灵活扩展等优点。首先,阐述S²-MFIS的潮流调节原理,并提出馈线潮流控制策略。其次,建立S²-MFIS内部能量平衡机制,提出电压恒定控制策略。接着,针对S²-MFIS拓扑结构,给出主回路关键参数设计方法,并就器件数量、器件参数等方面与背靠背全功率型拓扑方案进行对比。最后,通过仿真与小功率样机,...     

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.     

含柔性多状态开关的主动配电网有功-无功协调动态优化

多端柔性多状态开关(FDS)作为可实现功率实时调控的装置,有利于实现主动配电网的运行优化。文中基于FDS接入配电网的拓扑和运行数学模型,建立含FDS支路的配电网有功-无功协调动态优化运行模型:构建多时间尺度有功-无功调度架构,以最优网损和电压均衡为目标函数,并考虑计及系统安全和断面动作限制的运行约束条件。为提高多断面潮流模型的求解效率和松弛精度,提出针对二阶锥规划和非线性规划的模型求解优化方法,并利用求解工具集SCIP等算法包获取测试结果。最后,依托实际工程数据,在含三端FDS主动配电网系统中展开仿真测试,结果呈现了FDS接入对主动配电网电能质量改善、运行策略优化和潮流智能分配的积极影响,并验证了所述方法的寻优稳定性和计算高效性。     

基于柔性多状态开关的混合配电网能量管理策略与控制方法

基于柔性多状态开关(SOP)的交直流混合配电网能量管理控制方法是保证其高效、可靠、灵活和可控性的关键技术挑战.为了减少SOP非必要交换功率,并最大限度地利用可再生能源,提出了一种新的能量管理策略.该策略优先考虑可再生能源输出功率的使用,并辅以交直流子网储能的相互支持.交直流混合配电网并网运行划分为20种运行模式.基于能...     

柔性多状态开关在智能配电网中的应用

柔性多状态开关是一种代替传统联络开关的电力电子装备,它能够满足智能配电网分布式电源的消纳、高供电可靠性等定制电力需求。本文对实现配电网柔性互联的柔性多状态开关的数学模型和工作原理进行详细分析,提出实现双端配电网络柔性互联的控制方式,并对双端配电网络在不同电压等级、电网频率、电压、相位下的柔性互联进行仿真分析。仿真结果证明了柔性多状态开关的可行性和优越性。     

计及可靠性收益的配电网柔性多状态开关及分布式电源综合优化配置

柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMS)是支撑新型电力系统背景下配电网运行控制能力提升和可再生能源接入渗透率改善的重要技术装备,针对现有配电网中FMS的规划并未详细考虑FMS与分布式电源(distributed generation,DG)的协调配置,以及对于FMS接入带来的可靠性提升考虑不足的问题。文章在规划配置阶段详细考虑了含FMS和DG的协同优化运行,并充分计及FMS接入带来的可靠性收益,构建了基于嵌套优化的FMS和DG选址定容双层优化配置模型。针对双层嵌套规划模型求解的复杂性,提出了基于改进粒子群算法和GAMS(general algebraic modeling language)算法相结合的模型求解策略,以改造后的IEEE 33节点算例系统为例,对所提出模型和方法的有效性进行了验证,结果表明提出的方法相比传统单一FMS规划具有更好的经济性,能最大程度地降低配电网年综合费用,同时减少用户因停电带来的损失。     

含柔性多状态开关的配电网分区方法

柔性多状态开关是一种新型智能配电装置。结合柔性多状态开关的功能特点,提出了含柔性多状态开关的配电网分区条件。以多层图分割理论框架为基础,提出了由粗化、分区和还原阶段构成的分区方法。在粗化过程中,提出了基于最短电气距离的粗化方法,使用贪婪图生长算法完成初始分区,并在还原阶段提出了基于路径搜索的还原方法。分区方法不仅能够优化配电网的运行指标,还能够提高配电网的可控性和灵活性。通过IEEE 118节点配电网算例对所述分区方法进行了说明和验证,并结合柔性多状态开关的调控对分区效果进行了进一步分析。结果表明,该方法能够改善配电网的日均馈线负载均衡度,并能够和柔性多状态开关的调控相配合,进一步改善配电网每一时刻的馈线负载均衡度和电压分布。     

主动配电网中多端柔性多状态开关的选址定容优化

智能柔性多状态开关作为网间功率调控媒介,在主动配电网中实现有功/无功协调并优化运行状态,发挥巨大的应用价值。本文考虑多端柔性多状态开关的拓展性,定义其接入的约束限制和位置向量,提出含柔性多状态开关主动配电网的经济成本优化配置模型。规划目标追求周期最小经济成本,综合考虑设备运行、连接损耗、网间交互和容量配置等成本因素来配置柔性多状态开关接入位置和端口容量。进而采用改进遗传算法和二阶锥规划的混合算法求解。最后,依托实际智能配电网示范工程,在馈线组算例系统中展开测试,结果表明所提方法能保证综合经济成本合理控制,并发掘了柔性多状态开关与无功补偿的有功/无功协调控制的性能,且算法稳定高效。     

交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略

交直流配电网中受端弱交流配电网电压调节能力较弱,需要直流配电网提供功率支撑,而直流配电网受到自身和交流配电网的双重影响,导致直流电压偏差较大且低惯性特征更加明显.对此,文中引入柔性多状态开关(SNOP),并提出一种交直流电压自适应控制策略.首先,分析交流电网电压扰动对直流电压动态响应和惯性调节过程的影响机理,通过设计电...     

基于智能软开关与储能系统联合的有源配电网运行优化

为消纳配电网中接入的高渗透率分布式电源(Distributed Generation,DG),文中提出一种将智能软开关(Soft Open Point,SOP)和储能系统(Energy Storage System,ESS)联合的方法对有源配电网进行优化。分析了ESS和SOP的原理并对其进行建模;将ESS加入到SOP中的直流环节,建立SOP和ESS联合的有源配电网时序优化模型,由于该模型属于混合整数非线性优化问题,文中采用二阶锥规划算法对其进行求解;在改进的IEEE-33节点配电系统上,对文中提出的优化方法进行分析与验证,并进一步对联合的SOP与ESS在不同接入位置下的优化结果进行了对比。算例分析表明:采用文中所提出的方法有利于配电网高渗透率DG的消纳,并能够起到改善系统电压水平和降低系统损耗的作用,很好地提高了配电网运行的可靠性和经济性。     

主动配电网中考虑条件风险价值的智能软开关的规划方法

针对高比例可再生分布式能源的接入造成主动配电网运行电压越限和支路过载问题,提出了计及网络重构基于条件风险价值理论(conditional value-at-risk,CVaR)的智能软开关(soft open point,SOP)三层规划模型.首先,为了模拟分布电源出力不确定性,建立了基于Wasserstein距离的最...     

基于需求侧响应的主动配电网双层优化方法

分布式电源在配电网中渗透率越来越高,导致配电网电压越限问题凸显,对此构建协同考虑主动配电网设备规划和运行的双层优化模型。上层模型考虑配电网中分布式电源、静止无功补偿器及电容器组的容量配置优化以减少配电网投资运行成本。下层模型考虑需求侧响应,有载调压变压器、储能及分布式电源等设备的协调控制,着重提高电压稳定性。针对模型特征,采用基于改进麻雀算法和二阶锥规划的混合优化算法进行求解。外部采用改进麻雀算法求解多维变量以提高求解速度,内部基于二阶锥规划求得配电网主动管理控制策略。最后采用改进的IEEE33节点系统进行仿真验证。结果表明,所提出双层优化方法可以有效提高配电网运行经济性,改善配电网电压分布,平抑负荷峰谷差。     

基于机会约束规划的主动配电网最大供电能力双层优化

与传统配电网不同,接入主动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。这一矛盾会对最大供电能力计算带来影响。提出一种基于机会约束规划的主动配电网最大供电能力双层优化模型。上层模型用于求解主动配电网的最大供电能力;下层模型在负荷增长的过程中结合主动配电网对可控分布式电源有效管理的特点,对可控分布式电源出力按经济调度原则进行分配。以改进IEEE-33配电系统为例对该模型进行验证,结果表明该模型可获得符合主动配电网经济运行要求的最大供电能力。     

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。     

考虑光伏出力时变性的配电网短时供电恢复策略

随着配电网的建设和发展,以光伏为代表的分布式电源（distributed generation,DG）的渗透率逐渐提高,其在配电网的供电恢复中提供短时支撑成为可能。然而,分布式电源出力的随机性给供电恢复的可靠性带来了新的挑战,可能造成已恢复区域出现二次甩负荷现象。基于此,文中以光伏为例,利用时变性衡量随机性,提出了一种考虑分布式电源出力时变性的配电网短时供电恢复策略。由于智能软开关（soft open point,SOP）在配电网中具有控制灵活性,能够提高供电恢复的效果。首先,建立考虑SOP的配电网供电恢复模型;然后以该供电恢复模型为基础,介绍基于光伏出力预测的配电网供电恢复策略的原理,阐述供电恢复方案的决策流程;最后,以改进的IEEE-33节点模型为例,验证本文所提策略能降低光伏出力时变性对供电恢复可靠性的影响。结果表明所提策略能够提高故障后恢复方案的调用速度,对提高配电网供电恢复的可靠性具有积极意义。     

考虑有源配电网运行灵活性的智能储能软开关优化规划

当前大规模风光出力和负荷的波动性使得配电网对运行灵活性的要求不断增加。智能储能软开关(soft open point integrated with energy storage system, ESOP)具有智能软开关的功率灵活调节能力及储能系统的功率储存能力,可以提升配电网运行的灵活性和经济性。文中首先对ESOP的原理和数学模型进行阐述;然后,从节点和网架灵活性资源的调整能力出发提出净负荷调节量和支路负荷裕度,将其作为配电网灵活性的评价指标,将配电网运行成本及ESOP规划建设成本作为经济性指标,从而建立以含ESOP的配电网灵活经济运行为目标函数的优化规划模型;最后,采用二阶锥规划算法对模型进行求解。通过改进的IEEE 33节点系统进行算例验证,结果表明所提出的灵活性指标可准确量化配电网运行灵活性,优化规划模型可实现配电网经济灵活运行。     

面向配电网弹性提升的智能软开关鲁棒优化

研究了自然灾害场景下提升配电网弹性的智能软开关(SNOP)优化配置问题。综合考虑SNOP的功能特性与运行边界,建立了面向配电网弹性提升的SNOP配置三层防御-攻击-防御优化模型,并提出了求解该模型的两阶段鲁棒优化方法——列约束生成(CCG)算法。以IEEE 33节点为例,对所述模型和求解算法进行验证,结果表明所得的SNOP优化配置与运行方案可显著提升灾害场景下的配电网弹性,降低供电负荷损失量。     

基于元模型优化算法的混合储能系统双层优化配置方法

混合储能兼具能量型储能与功率型储能的优势,针对混合储能在风电平抑中的配置问题,提出了一种基于元模型优化算法的混合储能双层优化配置方法。首先,利用小波分解对风电功率的原始数据进行分解,得到混合储能需要平抑的功率。然后,针对功率分配策略对混合储能容量配置的影响问题,提出一种混合储能容量嵌套式双层优化配置方法。该方法的内层为混合储能功率优化分配策略,以荷电状态、充放电功率为约束条件,以蓄电池总体充放电功率最小为目标函数,以提高蓄电池的使用寿命;外层以最小容量、最小功率为约束条件,以混合储能的全寿命周期年均成本最小为目标函数。针对多变量、非线性、计算密集型双层优化方法具有求解复杂、计算时间长等问题,提出基于元模型优化算法的优化求解方法。算例分析结果表明,所提优化配置方法可以在保持混合储能经济性最优的同时,有效避免蓄电池频繁充放电,从而提高了其使用寿命;相比于传统的启发式求解方法,基于元模型优化算法的优化求解方法的计算速度更快,所得优化配置结果更精确。     

考虑含储能的三端智能软开关与需求侧响应的主动配电网有功无功协调优化

针对分布式电源(distributed generation, DG)大规模并网导致的配电网电压越限、网络损耗增加和弃风弃光等问题,提出一种考虑含储能(energystoragesystem, ESS)的三端智能软开关(softopenpoint, SOP)与需求侧响应(demand response, DR)的主动配电网(active distribution network, ADN)有功无功协调优化策略。首先,计及可再生能源出力的不确定性,基于条件生成对抗网络(conditional generative adversarial networks, CGAN)生成日前场景。然后,对含ESS的三端SOP与DR进行建模,并将其与DG和传统无功补偿设备进行协调优化。构建以网络损耗最小、电压偏差最小、弃风弃光量最小、用户舒适度与用户经济度最大为优化目标的数学模型。进而转化为混合整数二阶锥规划模型,并利用GUROBI进行求解。最后,在改进的IEEE 33和IEEE 69节点配电系统中进行仿真验证。结果表明,计及风光出力的不确定,所提优化策略在兼顾用户舒适度和用户经济度的同时提高了配电网运行...