最小化用户停电损失的主动配电网黑启动分区优化策略

电力系统发生大停电事故后,含高比例分布式电源的主动配电网可以通过分区实现快速并行恢复。提出了一种主动配电网黑启动分区优化策略。以最小化用户停电损失为目标,建立了主动配电网黑启动分区的混合整数线性规划模型,通过分布式电源、线路、母线和负荷的恢复约束将各个分区内部的恢复操作顺序集成到分区模型中。利用线性规划求解器ILOG CPLEX对所提出的优化模型进行求解,从而得到配电网黑启动分区恢复方案。以改进的IEEE 69节点配电系统为例验证了所提模型与策略的有效性。     

考虑源网荷储协同优化的配电网韧性提升策略

随着分布式电源的规模化接入,针对极端灾害引起的大规模停电事故难以采用传统的配电网故障恢复策略。首先,提出了极端灾害下考虑源网荷储协调优化提升配电网韧性的策略框架。其次,针对分布式能源出力的不可控性和时变性,建立了光储和风储系统模型(optical storage and wind storage system, OWS)。同时,考虑到负荷的价格需求弹性,建立了极端灾害下的负荷需求响应(load demand response, LDR)模型。再次,以负荷恢复的总价值最大为目标,考虑LDR补偿、故障抢修与网络重构过程中的网损成本,建立了考虑源网荷储协同优化的配电网韧性提升模型。最后,在改进的PG&E 69节点配电网系统算例中验证了所提策略的有效性,结果表明利用多能互补的特性进行源网荷储的协同优化有利于提高配电网的故障恢复能力。     

计及“源-网-荷”影响的主动配电网可靠性评估

为解决分布式电源、配网自动化系统及柔性负荷等广泛接入后的故障恢复和可靠性计算复杂问题,提出了计及“源-网-荷”影响的主动配电网可靠性计算方法。源侧考虑分布式电源作用,建立了以最大化恢复等值负荷为目标的孤岛划分模型。网侧分析了配网自动化系统对网架联络、负荷转供的影响,并提出了基于浴盆曲线的设备故障率模型。荷侧考虑柔性负载,引入弹性系数矩阵对电价激励型柔性负载进行精确建模。最后,通过对传统可靠性计算的最小路法进行改进,提出了计及“源-网-荷”影响的主动配电网可靠性计算方法。通过仿真分析,说明了所提模型和方法的有效性。     

基于改进模拟退火算法的黑启动网架重构策略研究

为合理规划大停电后待恢复机组和负荷所在子区域,尽力减少停电对重要负荷造成的损失,本文提出了基于改进模拟退火算法的黑启动网架重构策略.首先对待恢复网架进行图抽象,建立含分布式电源的网架重构模型.然后应用Dijkstra算法对待启动机组和负荷进行初步划分.最后结合加权模拟退火算法,引入区域负荷启动系数对各区域间协同度进行优化.该方法一方面使待恢复节点与启动电源之间电气距离最短,使黑启动网络吞吐量最大化;另一方面优先保障重要负荷顺利启动,同时缩小各子区域平均等待时长,提高黑启动效率.以IEEE 39标准节点系统为算例,验证分析了该文方法的合理性和可行性.     

含分布式电源配电网的黑启动运行特性研究

对于电力系统局部失电或大面积失电,利用分布式电源恢复供电的黑启动方案具有重要意义。文中在分布式电源配电网建模的基础上,结合含分布式电源的配电网自身特点,以配有储能装置、具有电压/频率控制能力的分布式电源作为黑启动电源,分析其黑启动运行特性,给出含分布式电源黑启动的优化组合方案。最后,仿真验证了优化配置方案的有效性,为配电网实现黑启动预案提供必要的理论基础。     

计及区域自组网的含分布式电源配电网网架柔性规划

在含分布式电源的配电网中,区域自组网的运行方式和分布式电源出力的随机性对其网架规划提出了更高要求。为此,文中计及分布式电源出力和负荷的随机性,定义了负荷供电恢复率,以此反映在网架规划方案和区域自组网方式下负荷的供电恢复情况。通过将其与分区供电要求、指定接线模式约束和支路潮流、节点电压柔性约束等作为约束条件,建立了以经济性和可靠性为目标的配电网线路开关联合优化的柔性规划模型。在该模型的网架方案可靠性评估中,计及了区域自组网运行方式下分布式电源出力和负荷的随机性对负荷供电恢复的影响,从而使所得的网架规划方案适应分布式电源的广泛接入,充分发挥电网区域自组网能力,突破了传统模型的应用局限。基于实际算例的计算分析验证了该方法的有效性,表明其可为含分布式电源配电网的网架规划提供理论依据。     

基于目标级联分析的输配电网黑启动分布式协同优化方法

协调优化大停电后输、配电网的恢复进程,充分发挥分布式电源的黑启动价值,可加快系统恢复速度,减小停电损失。考虑完整时间尺度下的黑启动过程,文中提出了一种输配电网黑启动分布式协同优化方法。首先,以最小化停电损失为目标建立了输配全局电网黑启动优化模型,利用经济手段量化黑启动方案的恢复效果。然后,基于目标级联分析将其分解为输电网黑启动优化子问题和各配电网黑启动优化子问题,子问题建模采用混合整数二次规划模型,计及了黑启动各时步电网不同元件的恢复操作。输、配电网控制中心仅需交换各时步的边界功率等少量信息就可进行分布式协调,进而得到输配协同的黑启动方案。最后,输配全局电网算例分析表明所提方法可有效协调输、配电网的恢复资源与进程,减小停电损失。     

有源配电网孤岛恢复供电及黑启动策略研究

在大量分布式电源接入配电网的新形势下,对基于分布式电源孤岛运行的配电网供电恢复及孤岛黑启动策略进行了研究。首先提出根据配电网场景优选孤岛划分模式的新思路,并以4种配电网场景为例,针对具体场景选择不同孤岛划分模式。然后分析每个孤岛内的有功平衡,在DG出力无法满足全部负荷的情况下,搭建0-1整数背包模型,并采用动态规划算法,对孤岛内负荷进行了优化选择。孤岛黑启动操作时,为了实时保障黑启动过程中的孤岛稳定性,提出孤岛稳定裕度指标,评估孤岛稳定状态,随后根据稳定裕度指标制定了孤岛内电源和负荷的启动顺序。最后对10 k V典型配电系统进行了仿真分析,论证了停电区域因地制宜确定孤岛划分模式思路的可行性,同时验证了负荷选择策略和孤岛黑启动操作策略的正确性及有效性。     

考虑源荷时序特性的可再生电源与配电网架协调规划

针对含可再生电源的配电网规划问题,提出了一种考虑源荷时序特性的可再生电源与配电网架双层协调规划模型。首先考虑源荷的双重不确定性,建立源荷时序模型。其次建立双层模型,外层关注长时间尺度的规划问题,以综合成本最小为目标,对可再生电源的选址定容、线路改造进行决策;内层关注短时间尺度的运行问题,建立考虑机会约束的多目标模型。最后在IEEE 33节点配电系统进行仿真,结果表明该规划方法能有效降低成本,提高电网运行效率。     

大型配电网故障的分区恢复策略

为实现大型配电网故障后对非故障区域失电负荷的快速恢复,提出了一种基于多代理系统的含分布式电源的配电网分区恢复策略。该方法在搭接式分区原理的基础上加入约束条件将整个失电区分为几个子区域,在恢复过程中寻找区域中的关键节点完成本区域的恢复。同时,该方法通过设置节点负荷代理、分布式电源代理、中心优化代理、分区计算代理、数据采集代理和方案评价代理,完成对失电负荷的恢复,解决了以往代理数量大和恢复过程中代理访问信息量大的问题,提高了恢复效率。此外,该方法在处理分布式电源时,引入了在失电区末端形成孤岛的约束,减小了孤岛对其它失电负荷的影响。仿真结果证明了方法的可行性。     

含分布式电源的配电网供电恢复的多代理方法

针对含分布式电源的配电系统,特别在考虑了由分布式电源和负荷组成微网运行的情况下,建立了以恢复负荷最多、开关操作数最少为目标的供电恢复模型。在提出配网调度中心、微网、分布式电源三者的分层协调控制策略的基础上,应用多代理理论,建立了一个由全系统控制协调代理（CAG）、微网控制代理（MGAG）、分布式电源代理（DGAG）以及母线代理（BAG）组成的多代理系统,在保证配电网辐射状运行、满足配电网电压与电流及馈线容量等约束条件的情况下进行供电恢复。通过分析一个含2个变电站、14条母线和4个分布式电源的配电系统的单重及多重故障供电恢复问题验证了该方法的有效性。     

含分布式电源的配电网供电恢复模型及改进贪婪算法

分布式电源及储能系统的并网运行使配电网供电恢复更加复杂。基于功率可控分布式电源及储能系统倍率放电、荷电状态与孤岛运行时间等因素,提出了孤岛运行约束条件及孤岛备用容量模型;提出了以恢复供电负荷最大为目标函数,考虑孤岛运行备用容量约束、无电磁环网运行约束、支路潮流及节点电压约束的配电网供电恢复模型。结合配电网辐射状网络、负荷依次接入的特征,提出了逐步最优的改进贪婪算法,分别以可供电功率最大与线损微增率最小为选择判据,求解故障后配电网网络重构与孤岛划分。通过算例验证了考虑孤岛并网备用容量的供电恢复模型与改进贪婪算法,并对算法效率进行了比较分析。     

分布式发电技术在大型电网事故中的作用

研究分布式发电技术在电网事故中的作用,探讨适合中国发展的分布式发电方式。分析了分布式发电在电网事故中建立区域小电网的方法和意义。通过分析认为:负荷中心的分布式发电可以保证大中城市的重要用户用电安全;分布式发电在电网事故中的安全运行可以为大电厂黑启动提供启动电源;热电联供的分布式电源在电网事故中优先进行黑启动对重要用户和电网恢复至关重要。但是热电联供的机组在黑启动中要注意直流电源供电的可靠性、高压厂用变的容量、负荷恢复过程中的逐渐性等问题。     

考虑源网荷储协调优化的主动配电网网架规划

针对源网荷储的协调优化,以年综合费用最小为目标,建立了主动配电网网架三层规划模型。通过三层模型的相互传递与配合,对配电网中的分布式电源、可中断负荷、配电网架以及电池储能进行协调优化,采用基于树形结构编码的改进遗传算法与原对偶内点法相结合的混合求解算法对所提模型进行求解。29节点系统算例验证了本文所提方法的正确性和有效性,并表明在配电网架规划中考虑源网荷储的协调优化可有效降低网架规划成本、改善配电网负荷特性。     

考虑孤岛融合的配电系统多源协同恢复策略

随着分布式资源大量接入配电系统,可协同多源快速恢复负荷供电,提高负荷的供电时长和恢复率,以及分布式电源的空间渗透率和利用率。为此,提出了一种考虑孤岛融合的多源协同恢复方法,以提升配电系统恢复效果。建立以最小化失电负荷量、网络损耗、电源出力变化为多目标的恢复模型,约束条件除常规配电系统恢复约束以外,针对恢复过程中的孤岛融合提出了孤岛融合条件约束和孤岛融合前的负荷调整约束,以扩大孤岛融合的范围,并提出源–荷孤岛融合指标辅助决策孤岛融合策略。通过松弛潮流中的非线性约束将该模型转换成为混合整数二阶锥规划模型求解。分别采用改进的IEEE33节点和PG&E69节点配电测试系统仿真验证所提方法的有效性。结果表明,与现有的配电系统恢复策略相比,考虑孤岛融合的配电系统恢复策略在电源协同出力、分布式电源空间渗透率、负荷恢复率、负荷供电时长等方面具有更好的效果,并且在电源容量不足宕机后能继续维持融合区域内负荷稳定恢复。     

基于启发式规则与AHP-CRITIC算法的配电网故障恢复策略

智能配电网的自愈控制对提高整个电力系统的供电可靠性至关重要。针对含分布式电源的配电网故障恢复问题,提出了基于启发式规则与AHP-CRITIC算法的配电网故障恢复策略。首先,通过广度优先搜索的方法遍历停电区域内所有具有黑启动能力的分布式电源,形成孤岛供电。其次,对剩余失电区域采用启发式规则,以生成用于配电网故障恢复的候选方案集。最后,考虑故障恢复的目标,引入负荷容量裕度、负荷转移量、负荷恢复比例、开关操作次数和电压降落五个评价指标,分别计算候选方案的各评价指标。并使用改进的AHP方法和CRITIC方法对方案进行评估。同时引入综合权重并计算各方案与理想点之间的偏离度,确定最优故障恢复方案以恢复剩余失电区域供电。通过算例分析验证了所提方法在解决配电网故障恢复问题上的有效性。     

基于图论的含分布式电源配电网故障恢复算法

含分布式电源配电网的故障恢复策略对于配电网的安全性至关重要。针对含分布式电源和联络开关的配电网络,提出了基于图论的故障恢复算法。在充分考虑负荷恢复总量、开关次数和网络损耗的基础上,建立了含分布式电源的配电网故障恢复模型,以及配网故障恢复下的目标函数;设计了基于图论理论的不可行解修正和调整机制,即通过网络状态生成、网络区域划分、网络结构修正、负荷校验4个步骤,实现对不可行解的修正;利用量子离散粒子群算法其优越的优化特性,实现目标函数的最优;通过算例分析,验证了图论算法在智能优化算法中对不可行解修正的优越性和基于图论算法应用于配电网故障恢复问题上的有效性。     

含分布式电源的复杂配电网故障恢复

考虑到实际配电网复杂多变及负荷等量测数据大量缺乏,建立基于等效负荷的配电网简化模型,减小了计算时间,并可以反映配电网的潮流分布。提出了一种针对含分布式电源的复杂配电网故障恢复方案,当配电网发生故障引起大面积停电时,首先在已知分布式电源容量的情况下确定各孤岛系统的最佳供电范围,转入孤岛运行模式以保证重要负荷的持续供电,然后依据启发式规则对剩余失电网络进行供电恢复并利用改进支路交换法对恢复后的网络进行重构优化,使得失电负荷和网损都尽可能少。算例表明,提出的方案能够有效地解决含分布式电源的配电网故障恢复问题。     

考虑电源和负荷时序特性的主动配电网网源协调规划方法

提出了一种考虑电源和负荷时序特性的主动配电网网源协调双层规划模型。模型上层为规划层,以综合费用最小为目标,对线路的改造、分布式电源和补偿电容的选型、选址和定容进行决策。模型下层为运行层,以年运行费用、快速电压稳定性、用户用电习惯满意度等为目标。考虑分布式电源和负荷的波动性和不确定性,建立二者的时序模型。综合考虑分布式电源出力、需求响应和补偿电容投切,实现主动配电网的经济调度。采用改进的IEEE33节点配电系统对该方法进行仿真。仿真结果表明,所提出的网源协调规划方法能有效降低主动配电网的投资成本和运行成本,同时能有效提高电网运行效率和分布式电源渗透率。     

分布式电源选址与定容的渐进最优场景算法

精确模拟分布式电源输出的随机性,对分析分布式电源选址和定容对配电网的影响具有重要意义。本文基于Wasserstein距离指标的最优场景法构建风-光-荷多场景模型。以改进的电压分布指标为目标,结合含多场景模型、功率平衡及运行约束条件,建立分布式电源选址和定容对配电网电压稳定裕度影响最小的优化模型。通过两个配电网算例分析,结果表明合理选择分布式电源接入点的容量有利于提高配电网电压稳定裕度,能有效降低系统网损。