考虑源-网-荷不确定性的增量配电网规划研究综述

随着电力体制改革的全面深化,具有清洁性、智能性与竞争性的增量配电网应运而生。增量配电网不仅结构灵活,同时鼓励多种具有间歇性的分布式电源与新型负荷接入配电网侧。传统配电网的规划技术已难以适应源-网-荷均存在不确定性的增量配电网。基于以上现状,在考虑源-网-荷不确定性的前提下对增量配电网规划研究进行综述。分别从增量配电网中新型源-网-荷发展现状,适用于增量配电网规划阶段的不确定性分析方法和常见的规划研究方法等三个方面进行归纳分析。最后给出了考虑源-网-荷不确定性的增量配电网规划总结与未来展望。     

计及源荷双侧不确定性的跨区互联电网源网荷协同调度

日益完善的跨区互联结构、大规模间歇性新能源并网以及负荷侧参与调度能力的提升对电网调度提出了新的挑战,因此研究了源荷双侧不确定和可调度情况下跨区互联电网的协同调度问题。首先,以当前国内跨区互联电网的分层调度架构为基础,构建了计及联络线的跨区互联电网源网荷协同调度模式;然后,考虑到不确定性因素对系统约束条件和调度目标的影响,基于随机机会约束规划建立了该调度问题的基础优化模型。最后,考虑到基础模型存在寻优求解困难等方面不足,进一步提出了上层火电机组启停/联络线功率,下层火风光机组出力及柔性负荷调度量的改进分层优化模型,并采用2类粒子群算法分别对上下层模型进行求解。对不确定环境下的所得调度计划进行了分析,验证了所建分层优化模型的合理性以及求解方法的有效性。     

主动配电网源网荷协同规划方法

为提高主动配电网消纳新能源能力，提出主动配电网源网荷协同规划方法。首先，分析分布式电源投资运营商和配电网投资运营商两方效益，以效益最大化为目标构建多目标协同规划模型；然后，通过综合定权法将多目标转换为单目标；最后，利用博弈理论求解协同规划模型。结果表明，设计方法协同规划后，配电网的新能源利用率最高可达97.15%,且迭代次数少、收敛速度快，协同规划的总成本低、效率高。设计方法能够改进主动配电网的新能源消纳能力，对于配电网规划具有一定的参考价值。     

基于源网荷储的综合能源多能互补协同优化规划

传统的综合能源多能互补协同规划方法采用互联互动的原理对综合能源能量流进行分析,无法获取精度较高 的综合能源多能互补同步发电单元输出特性,导致能源能量流规划效果较差,增加了能源功率损耗.基于此,引入源网 荷储,提出了一种全新的能源多能互补协同优化规划方法.根据复合电站反调峰特性与随机波动特性,设计复合电站多 能互补机制,获取间歇性资源利用率与复合电站每小时的出力,在此基础上,基于源网荷储理念,建立综合能源规划数 学模型,得出综合能源多能互补同步发电单元的输出特性,将能源多能互补同步发电单元输出特性与储能单元相结合, 对综合能源多能互补协同储能进行优化,提高机组吸纳与提供电能的能力.根据实例应用可知,通过提出方法进行综合 能源多能互补规划,风电机组与光伏机组出力功率较小,能够有效降低综合能源多能利用过程中产生的损耗.     

计及电力不平衡风险的配电网分区协同规划

在实现“双碳”目标的过程中,大量分布式可再生能源随机接入配电网。由于分布式电源出力的波动性,配电网可能出现弃电、切负荷等电力不平衡的情况。提出一种计及电力不平衡风险的配电网分区协同规划方法。构建一种基于非参数估计方法的时序源荷特性仿射模型,以描述源荷特性的时序波动性和不确定性,并利用Wasserstein距离指标进行聚类,减少时序预测误差概率分布的数量;采用A*算法计算在电力廊道受限条件下负荷点之间的距离,并构建负荷点间距离矩阵和功率特性匹配度矩阵,以划分馈线区块;提出电力不平衡风险价值的计算方法,量化灵活性资源水平与电力不平衡风险间的关系;基于此,构建配电网双层协同规划模型,上层以线路和储能装置投资费用最低为目标,下层以配电网运行成本和电力不平衡风险成本最低为目标。以西北某地区实际配电网为案例,验证所提方法的有效性和优越性。     

考虑系统灵活性约束与需求响应的源网荷协调规划模型

近年来,“弃风”“弃光”问题引起广泛关注,电力系统规划方法亟须做出改进。针对目前电力系统灵活性不能满足新能源消纳需求的情况,在规划模型中设计系统调峰能力约束与调节速率约束。挖掘需求响应对系统的多重影响,并探索将其纳入规划模型中进行统筹考虑。在此基础上,构建源网荷协调规划模型,从系统角度进行电源机组、电网线路与需求侧资源的统筹规划。算例分析验证了所提出模型的有效性。     

基于海量场景降维的配电网源网荷储协同规划

风电、光伏等新能源大规模接入配电网,给配电网规划方法的效率和规划结果的经济性带来了极大挑战。为了解决配电网中新能源海量运行数据与配电网源网荷储协调规划之间的配合问题,提出了基于海量场景降维的配电网源网荷储协同规划方法。首先,通过主成分-高斯混合聚类算法对风-光-荷海量高维场景进行降维聚类,得到风-光-荷的典型场景集;然后,构建了面向海量场景的配电网源网荷储协同规划模型,并采用二阶锥松弛技术将模型中非凸约束转凸处理;最后,在Portugal 54节点配电网算例上验证了海量场景降维聚类方法和规划模型的有效性。     

基于源网荷储综合调峰资源协同方案研究

宁夏地区调峰主要依靠煤电机组承担,随着新能源的快速增长,宁夏调峰形势更加严峻。基于此背景,从源-网-荷-储灵活性提升入手,构建了以电力系统的总发电成本最低为目标的优化模型,运用SPER_PROS系统进行“十四五”本地区运行模拟。基于以上优化模型,构建满足宁夏调峰资源的8种典型场景,通过对这8种场景的仿真计算分析,得出通过深化煤电机组调峰、需求侧分时峰谷电价、电网侧跨区直流运送方式按照送端负荷参与调峰与增加储能的方式,可以降低新能源弃电量。并提出了基于“十四五”源-网-荷-储综合调峰资源的协同方案及其相关建议与措施,为未来宁夏电网的科学发展提供有力支撑。     

智慧配电网源网荷储高效协同运行控制技术

水力发电是运用水的势能转换成电能的发电方式,其原理是利用水位的落差（势能）在重力作用下流动（动能）,推动水轮机旋转,再带动发电机发电。它是最成熟的发电方式之一,除提供电力电量外,还具备调峰、调频、调相、黑启动和事故备用等重要功能。     

考虑源荷不确定性的配电网新能源系统规划策略

碳达峰、碳中和的提出使发展新能源系统成为我国能源转型的必然需求，然而新能源系统发电和持续增长负荷的不确定性问题会危害电力系统的稳定运行，研究考虑源荷不确定性的配电网新能源系统规划策略具有重要意义。为此首先建立了考虑源荷不确定性的配电网新能源系统鲁棒规划模型，综合考虑配电网的规划成本和运行成本。由于原有模型为一个难以直接求解的混合整数非线性规划问题，提出一种二阶锥松弛的方法将原模型转化为易于求解的混合整数二阶锥规划模型，提高了模型的求解效率。最后，以IEEE 33节点的配电网为算例进行仿真，仿真结果验证了所提策略的有效性。     

计及模糊随机性的主动配电网分布式电源规划模型

随着分布式电源（distributed generation,DG）大规模接入,电源规划与网架结构不匹配问题开始引起人们的关注与思考。因此,文章从DG最优配置的角度出发,同时考虑网架结构优化,建立了计及模糊随机性的主动配电网DG规划模型。首先针对DG接入给配电网引入的强不确定问题,提出一种计及DG出力模糊随机性的典型日场景生成方法,提高模型的精度和准确性。然后,分别以DG供应商年收益最大和配电公司年网损费用最低为上、下层的目标函数,构建主动配电网双层DG规划模型。为促进DG的消纳,上层模型还考虑了储能的协调优化过程。最后,基于改进的IEEE-33节点系统,采用GAMS-DICOPT求解器和自适应权重离散粒子群算法对规划模型求解,验证了模型的有效性。算例结果表明,通过DG的合理配置与网架结构优化,能够实现多利益主体的共赢,并促进DG的消纳。     

考虑风电接入的电源电网协调规划

风电出力存在随机性、波动性、间歇性、可控性差等问题,使得风电并网不仅仅是单纯的电网规划问题,还体现在对系统调峰、调频能力的需求方面。文中针对风电随机性的特点进行了电源规划,确定调节机组配置。在此基础上,将调节机组选址问题与电网规划问题相结合,建立了针对风电并网问题的电源电网协调规划模型。采用IEEE-RTS算例测试系统,验证了所提出电源电网协调规划模型的有效性。     

基于相关场景聚类的发输电联合扩展规划

电源规划和输电网规划是相互影响的,为应对电源和输电网联合规划,建立了多场景发输电联合扩展规划模型。该模型把支路分为已有支路和待选支路,并分别建立直流潮流方程以使得发输电联合扩展规划成为混合整数线性规划问题,其求解可使用成熟的混合整数线性规划软件。发输电联合扩展规划中负荷和风电的场景确定需要考虑相关性和空间分布特征,提出了保持相关性的负荷风电场景聚类方法。最后,通过在MATLAB平台上编写计算程序,使用标准Garver-6节点和IEEE RTS-24节点系统算例验证了所提方法的有效性,并通过对比说明了负荷空间分布对发输电联合扩展规划的影响。     

基于多场景的风电场接入与输电网协调规划

结合大规模风电并网的需求,在建立风电场出力多场景概率模型的基础上,提出了两步的风电场建设与输电网扩展协调规划综合模型。模型联合考虑了风电场接入和输电网建设情况,同时兼顾了对规划方案技术性、经济性、协调性及适应性这4个方面的要求,实现了规划方案的综合效益最优化。最后以考虑风电接入的测试算例验证了所提出模型的有效性。     

应对协同攻击的电力系统发输电拓展随机规划

随着能源互联网和智能电网的大力发展,中国电力系统已经发展成为一个复杂的信息物理系统,其遭受各种恶意攻击的风险大幅增加。为了保证电力系统的安全可靠运行,对各类恶意攻击进行建模并提出针对性的防御措施具有重要的现实意义。文中针对信息物理协同攻击提出了一个防御性随机规划模型,模型以攻击导致的削负荷期望量最小为目标函数,考虑多种协同攻击方案的影响,通过优化新增机组和线路达到防御攻击的目的。在建模过程中,首先在攻击人员的角度建立了协同攻击模型,并提出了协同攻击场景生成方法。然后,基于所生成的协同攻击场景提出了应对攻击的电力系统随机规划模型,并考虑了遭受攻击后运行人员以及规划人员视角下规划系统的运行情况。最后,基于改进IEEE RTS-79系统进行了算例分析,验证了所提模型的正确性和有效性。     

考虑能效电厂的供需资源组合优化模型

能效电厂作为一种新型的需求侧资源具有规模大、易操作等特点,在综合资源规划中更能体现需求侧资源的作用。文中在现有研究成果的基础上进行了拓展,并提出了将能效电厂与供应侧资源同等纳入电源规划的混合整数规划模型。利用该模型可以计算出满足一系列约束条件的规划期装机顺序和各时段的机组出力以及优化方案的装机容量、固定成本、运行成本和污染物排放量等指标。最后通过算例验证了该模型的有效性。与传统优化方案相比,考虑能效电厂的优化方案具有更好的经济性和环境效益。     

考虑发电容量适应性的多目标输电网规划

电源和负荷增长的不确定性及发电出力变化将对电网规则方案的适应性和灵活性提出新的要求.文中引入发电容量适应性指标,衡量网络结构对发电出力容量变化的适应能力,建立考虑网络结构优化的多目标输电网规划模型,对多场景电网期望负载水平进行优化,改善电网运行环境和应对发电出力容量变化的能力,提高电网功率传输能力,减少各场景下的负荷损失.典型算例结果表明了文中模型和方法的有效性.     

考虑环境保护的发电机组扩展规划

在环保呼声日益高涨的今天,为了在电源规划过程中充分考虑环境保护约束对电源规划工作的影响,建立了结合环境保护的电源规划模型。分析了环境保护对机组投产、运行及系统排污的影响,并给出了一种实用且快速的电源规划算法。以电源投资费用等年值最小为目标函数,结合相关技术约束（电力平衡、水火电平衡、电源投产／电厂开工时间）条件,克服了组合爆炸问题。最后,通过对某省2006-2010年的电源规划工作进行计算、分析,规划优化结果符合要求。     

计及激励型需求侧响应的发输电鲁棒规划策略

大规模风电等可再生能源广泛接入电网将成为新型电力系统发展的重要方向之一, 通过需求侧响应机制调整用户负荷需求, 可有效提高电力系统运行的灵活性并促进风电的消纳。在此背景下, 提出了一种计及激励型需求侧响应的发输电鲁棒规划策略。首先, 引入基于价格激励的需求侧响应机制, 构建基于分段激励价格的需求侧响应模型。其次, 为了有效应对风电的不确定性对规划方案的影响, 提出了基于信息间隙决策理论的计及激励型需求侧响应的发输电鲁棒规划模型, 并将所提出的模型构造为混合整数线性规划模型。最后, 以Garver 6节点系统和改进的IEEE 118系统为例证明所提方法的可行性与有效性。