基于两阶段鲁棒博弈的交直流混合配电网调峰运行管控

由于交直流混合配电网具有灵活性和可控性的特点,得到广泛的应用,同时电动汽车和空调的规模化接入使得配电网尖峰负荷持续增大。基于此,提出基于两阶段鲁棒博弈的交直流混合配电网调峰运行管控模型。首先,考虑电网公司与电动汽车代理商、储能运营商之间的主从博弈,构建运营收益最大和峰谷差最小的电网公司(领导者)多目标两阶段鲁棒优化模型,以及储能运营商和电动汽车代理商(跟随者)收益优化模型,并证明该主从博弈均衡的存在性与唯一性;其次,将跟随者模型采用KKT条件等效为领导者模型中均衡约束,双层主从博弈模型等效为单层两阶段鲁棒优化模型,并采用CCG算法求解;最后,通过仿真计算,结果表明所提的调峰管控策略可以实现交直流配电网的削峰填谷和多主体间的利益均衡。     

交直流混合配电网网络重构与无功优化协同的两阶段鲁棒优化模型

随着电力电子技术的快速发展以及直流负荷的增多,交直流混合配电系统成为配电网发展的最新趋势,如何实现其最优运行成为了备受关注的课题之一。文章提出了交直流混合配电网重构与无功优化协同的两阶段鲁棒优化新模型。模型的第一阶段是以综合成本最小为目标对期望场景下的决策变量进行优化,实现期望场景下的最优性。第二阶段则是基于第一阶段确定的整数变量解以及风机、光伏出力与负荷的预算不确定集,对第一阶段做出的连续型决策变量取值进行最优调整,实现最恶劣场景下的可行性。所构建模型为复杂的非线性混合整数优化模型,无法直接求解,采用锥松弛技术与线性化技术将该模型转化为近似的线性化模型,然后采用列与约束生成算法(column and constraint generation,C&CG)求解该线性化模型。算例证明了所构建模型及算法的有效性及正确性。     

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。     

基于改进两阶段鲁棒优化的主动配电网经济调度

针对多源配电网运行面临的供电电压不合格和运行经济性欠优的问题,该文提出了基于改进两阶段鲁棒优化的主动配电网经济调度策略。首先,量化分析了全电驱动的移动式储能(mobile energy storage,MES)的时空转移特性,评估了基于变频空调的建筑虚拟储能(virtual energy storage,VES)的调节能力,建立统一的多类型储能模型。进而,考虑预测误差,通过离散不确定域,改进现有的鲁棒优化方法,获得更加精确的"最恶劣"场景。在此基础上,针对优化模型中的min-max-min结构,提出了主–子问题交互迭代的求解方法。基于41节点配网的仿真结果表明,采用改进两阶段鲁棒优化模型的主动配电网经济调度切实可行,相应的求解算法具有高效性。该方法为配电网安全、经济运行提供了一个崭新的视角。     

基于鲁棒优化的交直流混合配电网供电能力评估

提出了一种适用于高比例可再生能源接入的中压交直流混合配电网供电能力评估方法。针对可再生能源出力的随机波动性,基于鲁棒优化思想构建了供电能力评估模型;针对运行安全被破坏的情况,提出了以配电网运行风险最小为目标、以交直流换流器等为调控对象的优化控制策略,充分挖掘系统的供电潜力。算例结果表明所提方法能够合理评估不确定环境下交直流混合配电网的供电能力,为配电网的安全运行提供参考。     

不平衡主动配电网电压无功两阶段多目标鲁棒优化

高间歇性分布式电源大量接入、线路排布不对称、负荷分布不均匀等因素加剧了配电网的三相不平衡。同时,分布式电源和负荷的显著不确定性导致配电系统电压越限频繁以及网络能量损耗增加。引入电压不平衡度二阶锥约束,以降低主动配电网的三相不平衡程度;采用鲁棒优化方法对分布式电源与负荷的不确定性进行建模;在此基础上,提出一种不平衡主动配电网的两阶段多目标电压无功控制模型,以最小化系统电压偏差和网络能量损耗;结合二阶锥松弛与线性化技术将非凸模型转化为可求解形式,利用法线边界相交算法处理多目标问题,并采用列与约束生成算法将可求解模型分为主问题与子问题进行迭代求解,从而得到鲁棒帕累托最优解。基于澳大利亚某真实配电网验证所提方法的有效性和鲁棒性。     

考虑灵活性供需鲁棒平衡的两阶段配电网日内分布式优化调度

大规模分布式光伏等分布式电源接入电网增大了配电网对调度灵活性的需求及传统集中调控模式的难度。为此,提出一种考虑配电网灵活性供需鲁棒平衡的两阶段日内分布式优化调度方法。第1阶段,考虑净负荷不确定性与配电网灵活性供给能力,提出分布式电源集群的灵活性供需鲁棒平衡指标,并结合模块度指标建立了配电网分布式电源集群划分模型;第2阶段,根据配电网分布式电源集群划分结果,建立适用于分布式电源集群的日内分布式优化调度模型,并采用同步型交替方向乘子法进行了求解。最后,以IEEE 33节点系统为例验证了所提方法的有效性。     

基于两阶段鲁棒区间优化的风储联合运行调度模型

为了全面和准确地考虑风电出力的不确定性和消纳能力,并兼顾系统运行的经济性和可靠性,通过在风电不确定区间可优化的鲁棒区间经济调度模型中引入常规机组和储能系统运行状态的离散决策变量,建立风储联合运行的双层鲁棒区间机组组合模型。针对连续变量和离散变量间存在耦合关系,导致计算过程中对偶转换失效而使模型难以求解的问题,提出基于Benders分解算法的两阶段迭代求解策略。仿真分析表明,所提模型在确定风储联合运行方式时,能更全面地考虑风电不确定性及消纳能力对系统运行经济性和可靠性的影响。     

考虑新能源波动区间的交直流配电网下垂斜率鲁棒优化方法

为应对交直流配电网中新能源出力的不确定性,以交直流混合配电网电压源型变流器(VSC)为研究对象,提出了考虑新能源波动区间的交直流配电网VSC下垂斜率鲁棒优化方法。该方法在保证系统鲁棒安全的前提下最小化期望场景的网损,并采用列和约束生成算法进行求解。在下垂控制中,提出V 2ac-P和V 2ac-Q双下垂控制,在保证线性反馈下垂特性的前提下,将模型的子问题转化为混合整数二阶锥规划问题。此外,为提高子问题二阶锥松弛的精确性,提出了支路损耗限值策略,通过求解支路损耗最优潮流模型,确定每次迭代过程中各支路可能的最大损耗,并在子问题中以此为约束对支路电流进行限值。数值仿真结果表明,提出的优化方法可以以微小的经济代价显著提高系统的鲁棒安全性。支路损耗限值策略能有效提高二阶锥松弛的精确性,从而增强子问题对于极端场景的优化能力。     

微电网两阶段鲁棒优化经济调度方法

针对微电网内可再生能源和负荷的不确定性,建立了min-max-min结构的两阶段鲁棒优化模型,可得到最恶劣场景下运行成本最低的调度方案。模型中考虑了储能、需求侧负荷及可控分布式电源等的运行约束和协调控制,并引入了不确定性调节参数,可灵活调整调度方案的保守性。基于列约束生成算法和强对偶理论,可将原问题分解为具有混合整数线性特征的主问题和子问题进行交替求解,从而得到原问题的最优解。最终通过仿真分析验证了所建模型和求解算法的有效性,同时给出了分时电价机制下微电网对储能进行调度的边界条件,可为微电网投资商规划储能及配电网运营商设计激励机制提供参考。     

计及充换储一体站的主动配电网鲁棒优化调度

该文提出一种综合考虑电动汽车充换储一体站与主动配电网的两阶段鲁棒优化调度模型。基于多面体不确定集合分别描述电动汽车快充站、风机和光伏模型。针对地理信息系统建立计及网络拓扑结构的交通流量模型,利用电动公交车发车时刻表和线路安排,结合速度-流量实用模型建立电动汽车换电站模型。在风机、光伏、微型燃气轮机和电动汽车充换储一体站接入的主动配电网中,建立两阶段鲁棒优化调度模型并将其转化为混合整数二阶锥模型,采用分层列和约束生成算法对其进行求解。以某地区实际道路情况为例,并结合改进的PGE69节点系统验证了本文所提方法的优势。     

新型城镇下含热电联产机组的配电网两阶段鲁棒优化调度

随着新型城镇化的改革,多种分布式电源与多元化负荷逐步接入配电网,多种不确定性因素给配电网的运行调度带来极大挑战。文中建立含热电联产(CHP)机组和风电机组的新型城镇配电网两阶段随机鲁棒优化模型。首先,采用场景集描述负荷波动的不确定性,采用保守性模型构建风电出力模糊集合。两阶段鲁棒优化调度中,第1阶段决策日前机组启停方案,第2阶段考虑风电出力的不确定性决策各机组实时出力。采用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件将第2阶段双层模型变为单层线性优化问题,整体两阶段模型采用列与约束生成方法迭代求解,在负荷的场景集内得到考虑风电不确定性的新型城镇化配电网鲁棒优化调度方案。最后,通过改进33节点算例和改进123节点算例验证了模型的鲁棒性和经济性以及调度方案应对负荷波动的适应性。     

基于概率多场景的柔性配电网鲁棒运行优化

分布式电源和波动负荷的接入使得传统配电网的调节设备和手段凸显出局限性,柔性开关设备(SOP)的应用可以解决间歇性源荷带来的问题。针对多端柔性互联设备在柔性配电网中的应用,建立计及运行损耗的三端SOP的拓扑结构和数学模型;考虑到源荷出力的不确定性会导致配电网节点电压越限和功率潮流不合理,将鲁棒优化和场景分析方法相结合,建立基于概率多场景的鲁棒运行优化模型,并采用锥优化方法进行求解;为了实现场景数量和精度平衡下多场景的快速生成,提出基于拉丁超立方抽样的概率多场景生成方法。以3组IEEE 33节点系统组成的配电网为算例,验证了所提鲁棒运行优化模型和场景生成方法的有效性,所提模型与方法实现了配电网运行经济性与安全性的协调,显著提高了模型计算效率,有效避免了“维数灾”现象。     

基于二阶段鲁棒优化模型的混合交直流配电网无功电压控制策略研究

交直流配电网(AC/DC distribution network,HADDN)作为主动配电网迅速发展的重要分支,其关键技术之一是以无功电压控制为核心的优化运行技术。该文提出一种基于二阶段鲁棒优化模型的混合HADDN无功电压控制方法,该方法可有效协调传统无功电压设备和交/直流变流站,寻求鲁棒最优的协调控制方案,有效应对可再生能源的不确定性。此外,由于所提模型属于一种双层规划问题,该文采用列约束生成解耦算法,并由Matlab平台调用商业求解器实现求解,保证了模型求解的快速性和有效性。最后,通过改进的IEEE 33节点混合HADDN算例分析,结果表明本中所提方法可有效降低系统运行成本,并能维持系统电压在规定范围内,与传统无功电压控制方法相比具有明显优势。     

基于双层优化理论的交直流配电网调度研究

交直流配电网可更好地接纳可再生能源、柔性负荷、储能装置等分布式电源,是未来配电网的发展方向。它包含配电网调度部门、区域内发电投资方和区域内供电用户(储能、微型燃气轮机等)等不同利益主体,需要协调各方利益,以保证交直流配电网的经济运行。基于上述背景,文章提出了交直流配电网双层优化调度策略。上层优化计及区域调度成本及交换功率约束,以全网网损(包含柔性直流装置)最低为目标函数,通过柔性直流装置实现了全网的潮流分配;下层优化计及上层优化的区域交换功率约束,以区域调度成本最小为优化目标,实现区域内分布式发电的优化调度。通过上下两层优化,实现了交直流配电网多方主体利益平衡。最后通过仿真算例验证了交直流配电网双层优化调度策略的正确性。     

计及灵活性资源的交直流混合配电网双层优化

如何引导灵活性资源参与电网优化运行是智能电网面临的重要问题,而交直流混合配电网的分区化和多元化也给优化运行带来新的挑战。提出了一种考虑灵活性资源参与的交直流混合配电网双层优化方法。首先,分析了供需两侧灵活性资源模型,通过对负荷聚类划分峰谷时段并制定合理分时电价,并从供需平衡的角度定义运行灵活性评价指标;其次,综合考虑需求响应、风光不确定性等因素,建立兼顾灵活性和经济性的交直流混合配电网双层优化模型,其中,上层模型以柔性负荷调度策略为决策主体,下层模型侧重于灵活性供给资源的运行策略,并利用分布鲁棒优化方法进行求解。最后,算例仿真结果验证了本文所提优化方法的合理性和有效性。     

含光储系统的增量配电网时段解耦动态拓展无功优化

从增量配电网安全运行及经济效益出发,针对高渗透率分布式光伏接入配网引起的相关问题,构建以系统有功损耗、电容器及变压器调节代价、储能调节代价综合最小为目标的时段解耦动态拓展无功优化模型。在传统无功优化的基础上增加储能有功调节能力和光伏无功调控能力,将动态无功优化解耦为多时段静态无功优化,采用灾变遗传算法求得含高渗透率光伏及储能的增量配网无功优化方案。仿真结果表明,提出的时段解耦动态拓展无功优化模型能够提高增量配电网的无功优化效果,在减少电网损耗、降低设备调节成本的同时,兼顾电网电压运行的安全性。     

虚拟电厂参与的交直流混合微网双层多目标鲁棒优化调度

为规模化灵活控制分布式可再生能源与可控负荷参与市场交易和优化调度,本文提出一种虚拟电厂(virtual power plant, VPP)参与的交直流混合微网(AC/DC hybrid microgrid, AC/DCHM)双层多目标鲁棒优化模型。该模型利用VPP技术平抑发、用电功率的不确定性,采用鲁棒理论构建灵活调整边界的不确定合集,针对模型特点利用多目标飞蛾扑火算法进行求解。算例验证及分析表明:该模型能弥补传统鲁棒优化过于保守的不足,一定程度上可应对微电网荷源可预测性差、可调度资源和手段不足等缺陷;均衡各层收益主体,引入VPP可提高微网利润7.3%;在保证稳定运行的前提下,合理选择荷、源不确定变量的置信概率可提高微网利润22.8%,可有效实现电力经济的可持续性发展。     

含光储联合发电系统的配电网双目标拓展无功优化

光储联合发电系统接入配电网给其优化调度带来了新的资源和挑战。分析了光储联合发电系统接入配电网后对配电网电压和网损的影响机理,揭示了光储系统的有功无功调控对配电网调压和降损的重要地位。构建了以系统有功网损最小和电压越限风险最小为优化目标的拓展无功优化模型。该模型在传统无功优化模型的基础上增加储能有功出力和光伏发电功率因数作为控制变量,丰富了有源配电网无功优化的内涵。采用带精英策略的非支配排序多目标优化遗传算法(NSGA-II)求取帕累托前沿,并根据模糊集理论选取最优折衷解。与多种无功优化方案进行仿真比较,结果表明所提出的双目标拓展无功优化模型能够实现含源配电网中有功潮流和无功潮流的协调优化,在充分挖掘系统节能降耗潜力的同时提高配电网电压运行安全裕度。