基于交替方向乘子法的主动配电网日前两阶段分布式优化调度策略

随着主动配电网中可控设备的大量接入,亟需提出新的优化调度策略以适应主动配电网日益复杂的调度运行。针对此问题,综合考虑主动配电网的运营成本和网络损耗,提出了一种日前两阶段分布式优化调度策略。第一阶段为有功优化阶段,考虑可控资源的有功调节作用,以配电网运营成本最小为目标进行经济优化调度;第二阶段为无功优化阶段,在第一阶段调度基础上,以系统网损最小为目标,考虑可控资源的无功调节作用,建立无功优化模型。为减轻系统通信负担,采用交替方向乘子法分别将有功和无功优化的集中式数学模型分解成多个子模型,通过相邻区域间期望信息的交互实现模型的分布式求解。仿真结果表明该策略可有效减小配电网的运营成本和网络损耗。     

基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制

为应对高比例分布式光伏并网引起的电压越限和电压波动问题,充分发挥光伏逆变器的实时无功调节能力,提高光伏消纳率,提出基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制方法。长时间尺度下,建立以配电网运行成本期望值最小为目标,考虑状态变量机会约束的两阶段动态随机优化调度模型,制定传统无功电压设备和光伏并网点电压的经济趋优调度计划。短时间尺度下,以并网点电压调度值为追踪目标,提出基于并网点PV-PQ-QV节点类型转换的自适应趋优控制策略,实时调整光伏无功出力和有功削减量。为提高算法效率,提出二阶锥规划与基于拉丁超立方采样概率潮流交互迭代的随机最优潮流解耦法求解两阶段动态随机优化调度模型。算例结果表明,所提方法能够有效解决配电网实时运行过程的电压安全问题,并提高系统运行的经济性。     

考虑光伏接入不确定性的主动配电网有功?无功可控资源优化配置

为考虑光伏接入的不确定性对主动配电网的影响,并分析建模,首先通过光伏?负荷的连续概率密度函数,将概率性场景进行最优多状态建模以抽取代表性时序场景;然后面向所抽取的场景集合,基于模糊层次分析法量化考量电压质量、经济效益、自治能力3个主动配电网运行规划性能要素。采用双层机会约束规划,构建了针对光伏接入不确定性的有功-无功可控资源优化配置模型。运用嵌入机会约束的混沌粒子群优化算法求解,实现了时序运行与配置方案协同的微型燃气轮机和电容器组的协调部署。某地实际馈线算例验证了所提模型与方法的有效性和实用性,同时该方法提高了计算精度。     

主动配电网光伏电源最大有效接纳量评估

随着近年来分布式光伏电源在主动配电网中的大量增加,在规划建设阶段评估一个地区主动配电网中最大允许接入的光伏电源容量已经迫在眉睫。因此,本文提出了一种优化评估模型,在满足系统运行约束(如网络电压约束)的基础上,计算得到主动配电网中光伏电源最大有效接纳量。同时,本模型中考虑光伏逆变器的优化调度技术,通过调节光伏逆变器的有功和无功功率,寻找光伏电源的最佳运行点,较好地提高了主动配电网中光伏电源最大有效接纳量。最后,本文通过IEEE-33和IEEE-69节点配电网验证了本文所提模型的正确性和计算方法的有效性。     

考虑光-荷不确定性和旋转备用约束的主动配电网经济优化调度策略

分布式光伏、储能装置等大量分布式电源接入主动配电网(active distribution networks,ADN)后,光伏出力、负荷和旋转备用容量的多重不确定性对主动配电网经济调度的可靠性提出新的挑战。考虑了光伏出力及负荷不确定性,对旋转备用容量进行概率约束,以调度过程中运行成本最小为目标函数提出了一种主动配电网经济优化调度模型。通过所提出的潮流约束线性化方法和离散步长变换方法,将机会约束规划(chance constrained programming,CCP)模型转化为易于求解的确定性混合整数线性规划(mixed-integer linear programming,MILP)模型,并通过CPLEX求解器进行求解。基于IEEE-33节点配电网系统对所提方法进行验证。算例结果表明,所提策略的系统计算时间显著减少,优化效果更好,且可以通过适当设置旋转备用容量概率约束的置信水平实现主动配电网可靠性与经济性间平衡。     

考虑光-荷不确定性和旋转备用约束的主动配电网经济优化调度策略

分布式光伏、储能装置等大量分布式电源接入主动配电网(active distribution networks,ADN)后,光伏出力、负荷和旋转备用容量的多重不确定性对主动配电网经济调度的可靠性提出新的挑战。考虑了光伏出力及负荷不确定性,对旋转备用容量进行概率约束,以调度过程中运行成本最小为目标函数提出了一种主动配电网经济优化调度模型。通过所提出的潮流约束线性化方法和离散步长变换方法,将机会约束规划(chance constrained programming,CCP)模型转化为易于求解的确定性混合整数线性规划(mixed-integer linear programming,MILP)模型,并通过CPLEX求解器进行求解。基于IEEE-33节点配电网系统对所提方法进行验证。算例结果表明,所提策略的系统计算时间显著减少,优化效果更好,且可以通过适当设置旋转备用容量概率约束的置信水平实现主动配电网可靠性与经济性间平衡。     

含高渗透分布式光伏的增量配电网日前优化调度方法

针对装有高渗透率分布式光伏和用户侧储能的增量配电网日前调度问题,综合考虑配电站有载调压变压器抽头动作、静止无功补偿装置投切、用户侧光伏变流器无功补偿和储能装置充放电等调控手段,基于支路潮流模型建立了以增量配电网运营商日前运行总费用最小为目标的优化调度模型。由于潮流约束中存在电压平方项和电流平方项,目标函数的网损部分存在电流平方项,所以原模型是二次约束二次规划模型(Quadratically Constrained Quadratic Programming,QCQP)。通过线性化和二阶锥松弛,将原始NP难问题转化为混合整数二阶锥规划模型(Mixed Integer Second Order Cone Programming, MISOCP)。为了保证二阶锥松弛精度,提出计算配电网最优潮流的多时段割平面约束,将其加入到每次迭代优化中求解,直至松弛误差减小到预定范围。最后用实际算例验证了调度方法的有效性。     

主动配电网日前有功-无功联合调度

随着主动配电网技术的不断发展,其可调设备种类和数量都迅速增加,包含有载调压变压器、并联电容器组、分布式发电以及储能等多种资源.以配电网运行经济性为目标,建立了配电网日前有功-无功联合调度模型,通过调用其大量有功-无功资源实现配电网的运行优化.结合优化理论最新进展,利用分段线性逼近方法对原始模型进行松弛,以提高求解效率....     

基于机会约束的主动配电网动态经济调度方法

分布式电源在主动配电网中大规模接入后,需要对主动配电网进行动态经济调度,以降低主动配电网整体运行成本。由于可再生能源出力具有随机性和不确定性,主动配电网的动态经济调度面临广泛随机性,这对调度策略的可靠性提出挑战。为此,提出一种基于机会约束的主动配电网动态经济调度模型,该模型考虑了分布式电源出力及负荷预测的不确定性。由于该模型无法被直接求解,文章利用凸松弛原理,将原机会约束模型转化为确定性混合二阶锥规划模型。基于IEEE-33节点系统的算例表明,该模型可有效求解出主动配电网的最优经济调度策略,且电压越限率和线路容量越限率被严格控制在给定的机会约束概率以内。此外,算例结果表明所提出基于机会约束的经济调度方法优于传统确定性经济调度和鲁棒经济调度模型。     

长时间尺度下计及光伏不确定性的配电网无功优化调度

针对高渗透率分布式光伏接入配电网所引起的电压控制问题,分析了无功补偿型和电压控制型两种光伏发电系统的无功电压调控特点,在考虑负荷和光伏出力不确定性的基础上,以系统总运行成本最小为目标,提出了长时间尺度下考虑电压越限风险的配电网无功优化调度模型。针对电压控制型光伏无功电压调控特点,提出了含PV类型节点的配电网概率潮流计算方法。最后,通过时间解耦并采用灾变遗传算法求解得到含高渗透率光伏的配电网长时间尺度下的无功优化调度方案。仿真算例表明:与现有光伏无功控制方法相比,所提方法能够有效降低光伏并网引起的电压越限风险,其中基于电压控制型光伏的配电网无功调度方案在降损和抑制电压波动方面的控制效果更明显。     

基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度有功无功协调调度

随着大量可再生能源的接入,主动配电网在如何应对分布式电源出力不确定性以及负荷波动方面面临极大挑战,同时也对运行过程的经济性和安全性提出了更高要求。为解决上述问题,提出基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度有功无功协调调度方法。基于模型预测控制实现主动配电网日前调度,日内滚动调度以及实时反馈校正,减少可再生能源间歇性以及负荷预测误差对配电网运行的影响。同时考虑配电网有功无功耦合特性,通过有功无功协调优化来降低网络损耗,减少无功设备频繁动作所产生的操作成本,在保证主动配电网安全运行的同时进一步实现运行效益最大化。通过仿真分析计算,证明了所提方法的可行性和有效性。     

基于柔性多状态开关的交直流配电网有功-无功优化调度

交直流配电网作为主动配电网的重要发展方向,协调其有功-无功资源以改善系统运行特性具有重要研究价值。首先,以基于多端柔性多状态开关(SOP)的交直流配电网为研究对象,计及储能、柔性负荷、SOP、光伏逆变器等关键设备运行约束,以及削峰填谷和电压偏移约束,构建了以运行成本最小为目标的交直流配电网有功-无功调度模型。然后,为适应光伏出力的随机性,构建了数据驱动的两阶段随机-分布鲁棒优化模型,并基于列与约束生成算法进行求解。最后,采用72节点和38节点交直流配电网作为算例,验证了模型的有效性。     

考虑光伏电源可靠性的配电网无功电压调控策略

光伏电源主动参与配电网无功调控会增大光伏逆变器输出电流,导致绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)最大结温升高、结温波动加剧,严重影响光伏电源的可靠运行。为了实现光伏电源无功主动支撑,同时保证光伏电源可靠运行,提出考虑光伏电源可靠性的配电网无功电压调控策略,采用基于任务剖面的IGBT可靠性评估方法,实现光伏逆变器中IGBT可靠性的量化评估;考虑分布式光伏电源无功支撑能力,建立基于IGBT最大结温、配电网网损、光伏有功削减的有源配电网多目标无功优化模型,通过线性化与二阶锥松弛将非线性非凸模型转化为二阶锥规划模型,实现模型快速求解;利用IEEE 33节点典型配电系统与实际配电系统验证了所提策略在提升光伏电源最小寿命、平均寿命、可靠性等方面的有效性。     

基于半正定规划的交直流主动配电网三相有功无功联合优化

交直流主动配电网作为未来配电网的主要发展形态,实现其有功无功资源的协同优化控制具有重要的研究意义。然而配电网负荷单相接入和分布式发电三相功率不一致,将导致配电网三相不平衡现象越发严重。为了应对交直流主动配电网的三相不平衡问题,提出考虑相间耦合与三相不平衡度限制的三相有功无功联合优化方法。首先,建立考虑相间耦合的原始三相潮流模型并对其进行升维映射;其次,采用半正定松弛方法,推导了交直流主动配电网各子系统的完整三相潮流模型以及序分量形式下的三相电压不平衡度约束;再次,提出以总运行成本最小化为目标函数的交直流主动配电网三相有功无功联合优化模型;最后,采用改进IEEE 33节点、69节点、141节点和1056节点交直流配电网算例分析,验证了该文所提方法的有效性。     

计及光储快充一体站的配电网随机-鲁棒混合优化调度

针对区域配电网内新建快充电站所带来的充电负荷增长可能引起的线路阻塞、电压越限和网损增加等问题,提出一种计及光储快充一体站的配电网日前优化调度方法,通过储能的有功和无功优化决策,改善充电负荷大规模接入带来的运行问题。首先,基于历史车辆出行数据和电动汽车用户出行行为模拟,获取区域内各快充电站充电负荷的随机概率场景;其次,综合考虑快充负荷、光伏及配电网原有负荷的不确定性,基于二阶锥松弛和对偶理论,建立配电网随机-鲁棒混合优化调度模型;最后,以13节点路网和改进的IEEE-33节点配电网耦合系统为例进行仿真分析,结果表明所提方法能够有效提升配电网运行经济性,保障不确定环境下系统运行的可靠性。     

高渗透率下兼顾光伏出力和网损的配电网运行优化方法

针对高渗透率光伏接入的配电网电压越限和经济运行问题,提出了有功无功协调优化的方法。分析了电压约束条件下的光伏有功出力限值,研究了高渗透率光伏接入的配电网电压越限机理,提出了综合考虑光伏有功出力和网损差值的净出力指标,以最大净出力为目标函数,计及敏感节点电压约束,建立了光伏有功出力和网损的综合优化模型。算例分析验证了该方法的电压控制能力和优越经济性,且其经济性随光伏有功出力增大呈现“先增后减”变化特征;一般场景下优化模型运行于最大功率点的最小网损方式,极端场景下则调整少量光伏有功出力满足电压约束。     

含光伏发电的配电网有功无功资源综合优化配置

针对配电网中光伏发电渗透率逐渐提高、而当前配电网光伏发电规划未充分考虑其无功调节能力的现状,研究将配电网中提供有功和无功的光伏发电、提供无功的电容器进行综合协调优化配置。考虑时序性和随机性,对光伏发电出力和负荷建立分时段多状态模型。以高于置信水平的年费用最小为上层规划目标函数,光伏电源和电容器安装位置和容量为上层优化变量,以高于置信水平的运行年费用最小为下层规划目标函数,每个时段光伏发电无功出力和电容器投切状态为下层优化变量,建立嵌入机会约束规划的二层规划模型。因为考虑光伏发电的无功调节能力以及运行中电源出力随负荷变化的调整,所以配电网损耗、电压等指标和目标函数计算更准确。采用分段二进制编码方式和精英保留策略遗传算法对二层规划模型求解。算例结果表明：配电网中光伏发电、电容器综合配置有利于提高资源利用率、减少投资和运行费用;充分利用光伏发电的无功调节潜力,有助于保证配电网经济安全运行;同时,若光伏发电配合微型燃气轮机等可控电源,可获得更好的投资与运行效益。     

考虑新能源接入的配电网两阶段有功无功协调降损方法

随着新能源的大规模并网,因其具有的波动性和不确定性,给配电网的降损工作带来新挑战。提出基于二阶锥规划的配电网日前日内两阶段有功无功协调降损方法。利用二阶锥规划对潮流模型进行松弛,并对非线性离散设备进行线性化,使该问题成为一个非凸的混合整数规划问题;考虑配电网有功无功的强耦合性,在日前阶段通过有功无功协调配合降低配电网的网损,并利用日前阶段慢响应设备的优化结果以及日内短时间尺度的新能源出力预测,对配电网系统进行日内阶段的滚动无功降损优化,保证系统安全运行的同时也满足了经济性需求;通过在改进的IEEE 33节点系统上进行仿真计算,验证所提方法的可行性。     

基于改进帝国竞争算法的微网动态经济调度

微网并网模式下,针对微网中光伏、风电及负荷等不确定因素的影响,在满足系统各个约束条件下,建立了基于机会约束规划的微网动态经济调度模型。模型以微网总的运行成本最小为目标,综合考虑了可控机组燃料成本、 CO2排放治理成本、机组维护成本,低压配电网有功购买成本和旋转备用购买成本等。采用概率约束形式刻画了微网系统运行的可靠性,并考虑了可控机组的出力约束及爬坡约束。针对帝国竞争算法存在收敛速度慢和易陷入局部最优的问题,通过引入混沌原理和随机模拟技术,提出改进帝国竞争算法求解所建数学模型。最后,以一个微网系统为例,分析不同可靠性水平对系统经济性和调度结果的影响,同时比较了所提算法和常规算法收敛特性,验证了所提算法的有效性。     

考虑DG不确定性的主动配电网两阶段无功机会约束优化方法

随着高比例的分布式电源(Distributed generation,DG)并网,传统的确定性无功优化方法难以应对DG和负荷的双侧不确定性,提出了主动配电网的两阶段无功机会约束优化方法。首先将配电网潮流方程线性化和松弛,建立基于混合整数二阶锥的配电网两阶段无功优化模型,分别在第一阶段优化有载调压变压器、并联电容器等离散控制装置,在第二阶段考虑DG的不确定性优化DG的无功出力。然后,通过场景缩减法来减少机会约束优化方法的场景数。在95节点系统的仿真结果表明,与确定性性无功优化方法相比,所提出的两阶段无功机会约束优化方法能有效地消除安全约束越限问题,在略微增加网损的情况下获得了较高的鲁棒性。