光伏发电接入配电网可靠性研究现状与展望

对含有光伏发电系统的配电网进行可靠性评估,有利于配电系统的安全可靠运行。概括了光伏发电接入配电网带来的影响,从光伏出力随机模型、光伏出力和负荷相关性、光伏发电系统结构等方面阐述了光伏可靠性模型,总结了光伏发电孤岛运行模型,并对光伏发电接入配电网的供电可靠性评估中解析法和模拟法的应用进行了分析,指出可靠性评估方法的改进、光储混合发电系统以及光伏发电接入交直流配电网可靠性是今后光伏发电接入配电网可靠性研究的重点。     

考虑光伏及负荷时变性的配电网故障恢复

针对配电网故障恢复持续时间较长、故障恢复未考虑光伏和负荷功率随时间变化的问题,基于时变性对含光储系统的孤岛划分和配电网故障恢复进行研究。将故障时段内配电网恢复重要负荷总电量最大为上层目标函数,光储系统恢复孤岛内的重要负荷总电量最大为下层目标函数,建立了配电网故障恢复二层规划模型,上下层模型之间的关联实现了配电网故障恢复与孤岛划分整体寻优。分别采用蚁群算法和遗传算法对上下层模型进行求解。仿真结果表明:光伏出力和负荷时变性对配电网故障恢复具有重要影响,配电网进行故障恢复应该结合故障发生后的实际光伏出力和负荷需求进行合理操作;将主网和光储系统进行协调配合能够最大限度恢复失电区域的供电。     

基于变异粒子群算法的主动配电网故障恢复策略

为提高主动配电网故障恢复的快速性和可靠性,提出一种基于变异粒子群算法的恢复策略.光储系统与负荷特性模型的构建是研究策略的基础,利用光储模型保证负荷可靠恢复,在构建负荷特性模型时考虑负荷时变性、需求时变性及负荷可控性的特点.在建立的光储系统与负荷特性模型基础上研究故障恢复策略,首先对配电网进行动态孤岛划分,利用光储系统对孤岛内负荷进行可靠恢复,保证用户侧需求度高的负荷优先恢复,然后以总失电负荷最少、网损最小及开关动作次数最少为综合目标函数,运用变异粒子群算法得到孤岛与主网配合的配电网综合恢复策略,提高了主动配电网可靠性.最后,采用IEEE 33节点系统进行算例分析,结果验证了模型与恢复策略的优越性.     

基于动态孤岛混合整数线性规划模型的主动配电网可靠性分析

为了得到配电网最优孤岛划分的准确方案,准确评估分布式电源（distributed generation,DG）接入对提升配电网可靠性的有益效果,文章提出了基于混合整数线性规划（mixed integer linear programming,MILP）的多时段动态孤岛划分模型,并基于序贯蒙特卡洛模拟提出了考虑故障状态下动态孤岛的可靠性评估流程。动态孤岛划分模型考虑了分布式电源和负荷的波动性,并建立了分布式电源和和负荷的功率时序模型。通过建立支路功率与节点状态的线性逻辑约束保证故障期间孤岛的辐射状拓扑结构,以改进的RBTS-BUS6系统为例,对含分布式光储的主动配电网（active distribution network,ADN）进行可靠性分析,结果表明文章所提出的电力孤岛模型能最大范围地恢复供电,并有效提高配电网的可靠性水平。     

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。     

含风储系统的有源配电网计划孤岛划分策略

计划孤岛划分对于提高有源配电网中重要负荷的可靠性具有重要意义。为解决风力发电间歇性和不确定性对计划孤岛划分的影响,基于日前风电出力的预测曲线和储能出力的情况,首先构建了计划孤岛划分条件下的风储联合系统等效出力模型。然后,综合考虑负荷的重要等级和运行特点,建立了含风储系统的有源配电网计划孤岛划分模型,并采用深度优先的搜索思想,提出了一种快速、易实现的启发式孤岛划分算法。最后,以改进的美国PG&E69节点系统为算例进行验证分析。仿真结果表明：计划孤岛划分模型及求解算法能够较好兼顾风储系统的出力特点和负荷的重要等级,具有可行性和有效性。     

计及储能容量优化的含风光储配电网可靠性评估

采用改进准序贯蒙特卡洛法进行配电网可靠性评估,提出2个衡量储能平抑风光储联合发电系统有功功率波动的指标进行储能容量优化。结合储能容量优化结果,对比分析不同的风光储协调运行策略以及系统孤岛划分方案对配电网可靠性评估的影响。改造的IEEE RBTS BUS6算例分析表明:合理选择储能容量可以很好地平抑风光储联合发电系统的有功功率波动,同时减少能源浪费;风光储协调运行策略中,相比容量跟踪策略,负荷跟随策略可以提高系统的供电可靠性;不同的孤岛划分方案中,相比优先切除负荷量小的分散用电负荷,优先切除负荷量大的集中用电负荷,系统具有更高的供电可靠性。     

计及源-网-荷互动的主动配电网实时动态孤岛划分策略

现有的主动配电网孤岛划分策略大多以静态孤岛划分为主,没有充分考虑整个故障时段内配电系统中发电单元、网架结构、柔性负荷等可变单元的变化,这使得静态孤岛划分策略在效率上略显不足。考虑主动配电网的特性,提出基于启发式算法的计及源-网-荷互动协调的主动配电网实时动态孤岛划分策略,用以主动配电网极端故障状况下。与传统的静态孤岛划分策略不同,所提出的策略对故障时段内的孤岛系统进行按一定时间尺度的实时动态划分,充分利用主动配电网中灵活可调的柔性负荷与网架结构的调度与改变,配合系统中分布式发电单元的出力,使整个故障时段内供电孤岛的划分能够更加合理高效。通过仿真论证了柔性负荷在主动配电网孤岛划分中的作用及适用范围,通过算例的比较分析验证了所提出策略在特殊应用环境下的有效性。     

计及故障重构与信息约束的有源配电网短期可靠性评估方法

配电网短期可靠性可有效反映系统的运行风险,而分布式电源出力变化、网络重构与信息系统状态都是其重要影响因素。为此,提出了计及故障重构与信息约束的有源配电网短期可靠性评估模型和方法。首先构建基于马尔可夫过程的配电网元件短期停运模型,然后建立考虑故障重构与信息物理耦合的有源配电网故障后最优负荷削减模型,提出基于有向虚拟多商品流模型的考虑故障重构与孤岛划分的最优负荷削减策略,建立适用于故障重构与孤岛划分的辐射状拓扑约束以及考虑信息系统对配电网支撑作用的信息约束,实现对故障后果的精确分析。在此基础上,提出基于模型驱动的有源配电网短期可靠性评估方法,并进一步针对基于模型驱动的方法所存在的快速性不足缺点,采用“离线建模,在线评估”思想,提出基于最小二乘支持向量机的改进短期可靠性快速评估方法,实现了短期可靠性的快速评估。基于算例分析了负荷削减策略、分布式电源出力、信息物理耦合对系统可靠性的影响,验证了所提方法的有效性以及所提负荷削减策略对可靠性提升的优越性。     

基于风光荷功率曲线的有源配电网动态孤岛划分方法

分布式电源大量融入配电网后,基于分布式电源孤岛运行成为配电网故障处理的一种重要方式,其中孤岛划分是实现分布式电源孤岛运行的关键。文中从孤岛控制方式以及多时间段有功平衡这两个角度对有源配电网孤岛划分问题进行了研究。介绍了孤岛控制方式研究情况,综合考虑了分布式电源出力间歇性和负荷需求波动性,建立了基于风光荷功率曲线的孤岛风险评估模型;提出了多时段动态孤岛划分方法,该方法实现了恢复负荷最大化,同时也考虑了孤岛内控制方式,为实现工程化奠定基础。对一典型含风光储配电网算例进行了仿真,仿真结果表明了所述动态孤岛划分方法的可行性和有效性。     

最优孤岛划分下含分布式电源配电网可靠性评估

随着智能电网的建设,大量分布式电源引入配电网后,配电网的供电情况发生了很大的变化,对其故障自愈策略也越来越重视。本文在计及风、光伏发电和负荷功率的随机性的基础上,建立最优孤岛划分模型,找出配电网各负荷点的可靠性指标的计算方法,并使用蒙特卡洛对配电网可靠性进行求解。最后通过对IEEE-RBTS BUS 6系统进行分析,验证对含DG配电网采用最优孤岛划分的意义和其对系统可靠性评估的影响。本文从供电可靠性的角度,对含DG配电网的孤岛划分进行分析,为全面地评估含DG配电网供电可靠性和配电网故障自愈策略的制定提供了一定的理论依据。     

含风光储的微网对配电网可靠性的影响

针对风力、光伏发电输出功率随机特性,计及储能与系统协调运行策略,建立含风光储的微网可靠性评估模型。配电网故障后,微网孤岛运行,考虑微网内电力功率是否平衡,并在发电不足时切负荷;微网非电源元件故障,阐述故障模式与后果分析(FMEA)过程,在此基础上,给出了模型的序贯蒙特卡洛评估流程。算例仿真结果表明,含风光储的微网能有效提高配电网可靠性水平,微网的接入位置、协调运行策略、容量配置和成本效益对配电网的可靠性产生很大影响。     

新型电力系统下考虑分布式光伏并网的配电网可靠性评估

新型电力系统下，大量分布式光伏接入配电网，考虑其出力及负荷的随机特性，须对配电网安全性进行多角度综合评价。针对分布式光伏灵活接入配电网对其可靠性产生影响的问题，首先根据分布式光伏典型的出力特性，建立分布式光伏出力概率的模型。随后，确定光伏并网评估的指标以便对配电网风险进行量化，其中包括电压越限、功率越限及失负荷风险指标。最后在MATLAB仿真平台建立含分布式光伏并网的配电网模型，并考虑不同光伏出力场景、并网方式、并网容量对配电网的影响，对含分布式光伏并网的配电网进行可靠性评估。     

考虑光伏逆变器电流裕度的主动配电网动态电压支撑策略

大量分布式光伏接入配电网的电压稳定问题是影响电网安全稳定运行的关键环节。为了适应高渗透率分布式光伏发电系统的接入,提高主动配电网的动态电压支撑能力,提出了一种考虑光伏逆变器电流裕度的主动配电网动态电压支撑策略。该策略在分析配电网电压灵敏度的基础上,考虑光伏逆变器的电流设计裕度,能够在电压跌落故障情况下充分利用光伏逆变器的最大允许电流,实现光伏逆变器有功功率输出最大化,从而提高主动配电网的短期电压稳定性。最后分析了逆变器电流裕度对静止无功补偿系统的影响,并与常规无功补偿系统进行了仿真对比分析,验证了所提出策略的可行性和有效性。     

一种适用于黑启动的光储联合发电系统协调控制策略

为研究光储联合发电系统的黑启动能力,采用孤岛运行条件下光储系统启动厂用异步电动机的方法模拟电网黑启动过程,建立了光储联合发电系统模型及其控制系统。选择储能作为主电源,采用恒压恒频控制平抑光伏系统出力波动,为系统提供电压与频率支撑。考虑到因储能剩余充电容量不足将引起黑启动失败的情况,基于常规MPPT(maximum power point tracking)算法,提出一种负荷跟踪与MPPT相结合的方法,使光伏系统出力充足时有效跟踪负荷变化,无多余功率向储能充电;出力不足时实现最大功率跟踪,联合储能共同为负荷供电,从而减小所需储能容量。仿真结果验证了所提协调控制策略的可行性和有效性,同时验证了光储联合发电系统能够为大电网的恢复提供黑启动电源,具备快速黑启动能力。     

主动配电网供电能力实时评估方法

随着主动配电网的不断成熟,科学地对它的供电能力进行灵活的实时评估,找到并突破供电瓶颈,才能兼顾配电网运行的经济性、可靠性以及安全性。针对分布式电源出力的不确定性以及电网负荷周期性变化特点,提出了一种主动配电网供电能力实时评估方法。考虑了配电网中多种分布式电源接入的情况,利用预测技术得到未来时刻的负荷及分布式电源的出力,以配电网能够承担的最大负荷为目标函数,以系统的安全运行要求为约束条件,建立了数学模型。该模型不仅能够对未来一段时间内配电网的供电能力和供电裕度进行实时评估,还能够给出限制系统供电能力的供电瓶颈序列,从而使调度人员能够根据评估结果提前采取相应措施以保证电网运行的安全性和可靠性,并针对具体的瓶颈设备进行改造,提高系统的供电能力。     

考虑光伏不确定性和时序相关性的分布鲁棒光储协同优化配置方法

随着“碳达峰,碳中和”双碳目标的提出,大量强随机性的光伏将接入配电网,提高光伏的消纳能力和降低弃光率成为了新的挑战。此外,储能系统在平抑光伏随机波动性有重要作用。针对光伏接入配电网的消纳能力评估问题,考虑光伏出力的不确定性和时序相关性,提出一种以光伏有效消纳能力为目标的光储协同分布鲁棒优化配置方法,并将光伏电站和储能装置的选址和定容同时作为决策变量。首先以历史数据驱动统计出考虑时序相关性的光伏出力的参考联合概率分布,基于Jensen-Shannon散度距离构建模糊集合,并采用二阶锥等技术将模型转化为混合整数凸规划模型以加速求解,然后通过列与约束生成（CCG）算法求解光储联合配置方案。最后,以某个实际180节点配电网为算例进行仿真计算,验证了所提方法的有效性。     

光-氢-储系统接入配电网的有功-无功协调优化

含开放氢储能系统(hydrogen energy storage system,HESS)的光伏发电站接入到配电网可以提高光伏消纳比例,减少配网损耗,丰富可再生能源种类,提高经济效益。为此,提出了一种考虑氢储能和并网逆变器无功控制能力的有功-无功协调控制策略。考虑光伏出力不确定性,构建了含响应分时电价的HESS、逆变器无功出力、有载变压器分接头和电容器组的配电网有功-无功优化模型,并且提出了一种新的HESS多阶起停控制策略。以光伏消纳最大、氢-光-储电站和配电网综合运营收益最大为优化目标,采用商用规划软件GAMS的DICOPT求解器求解。以改进的IEEE33节点系统进行算例分析,验证了所提模型和协调控制策略的有效性。     

含分布式电源的配电网可靠性评估

考虑未来配电网的发电和用电特征,提出计及网架拓扑结构、设备因素、电源出力和负荷需求的不确定性的配电网可靠性综合分析方法。基于网络等值法计算配电网各负荷点的系统侧电网故障率和修复率;针对配网的孤岛运行方式,计算反映电源出力和负荷需求的冗余不确定性的状态转换率参数,分布式电源的机械故障参数和孤岛系统的起动切换参数。最终应用马尔可夫模型,采用IEEE-RBTS BUS6配电网算例,对文中所提方法进行了验证。评估结果表明了该方法的精确性和快速性。     

考虑微网出力不确定性的配电网孤岛划分

配电网发生故障后,充分利用微网对外供电能力形成孤岛,对失电区域内部分负荷进行供电恢复工作,是保证供电可靠性的基础。在考虑微网对外出力不确定性的基础上,构建了以孤岛划分方案失电负荷最小和运行约束不可靠度最小为目标的多目标优化模型,并给出一种适用于配电网辐射状约束的编码修复方法。采用拉丁超立方进化算法求解考虑微网出力不确定性的配电网孤岛划分方案,在得到Parteo非劣解集的基础上,以模糊商权方法统筹主观权重和客观权重,确定失电量和不可靠度的综合权重,决策得到最优孤岛划分方案,使得孤岛划分方法更具一般性,并且能够针对不同的偏好与现场要求给出不同方案。最后针对含多微网的PGE69节点配电系统进行仿真,以验证所提方法的可行性。