面向分布式光伏消纳的中压配电网储能规划模型和求解方法

“双碳”背景下,配合分布式光伏规划开展储能规划是目前地市供电公司规划部门的重点工作之一。文章提出了面向分布式光伏消纳的中压配电网储能选址定容实用化模型和求解方法。首先利用生产模拟仿真分析分布式光伏并网对配电网的影响;其次基于鲁棒思想提出了场景削减方法,选取分布式光伏对配电网影响严重的场景集;最后提出了中压配电网选址定容的线性优化模型,以储能每小时最大充放电功率(电量)最小为目标,利用灵敏度系数法将线路过载和节点电压越限约束表达成储能充放电功率的线性函数。对改进的IEEE 33节点系统进行案例分析,研究表明文章提出的求解方法将双层优化问题化简成为单层优化问题降低了问题的复杂度,场景削减减少了约束条件数量,线性优化能快速有效地确定储能的位置和容量。     

考虑电能替代负荷接入的配电网鲁棒重构优化

为治理大气污染、保护环境,涵盖电采暖和电动汽车的电能替代负荷将越来越多地接入配电网中,配电网的供电能力受到显著影响,传统配电网运行优化方法须要改进。基于电采暖、电动汽车负荷的出力模型,采用拉丁超立方抽样、Cholesky分解和同步回代削减相结合的方法实现概率多场景的快速生成。基于生成的概率多场景,将鲁棒优化和随机规划方法相结合,采用场景分析方法,在满足鲁棒约束条件下,以网络损耗和负载均衡度为优化目标,建立考虑电能替代接入的配电网鲁棒重构优化模型,采用蚁群算法对模型进行求解。最后通过算例验证了文中重构方法能够有效提升含大规模电能替代负荷配电网的供电能力。     

考虑可靠性与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估

针对传统供电能力评估中难以同时解决既避免单纯以负荷高峰时刻全网N-1准则为基础又细致计及分布式电源、储能和负荷需求响应影响等问题,提出了考虑可靠性柔性需求与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估方法。首先,结合出力不确定性与用户差异化的响应能力,对主动配电网中的分布式电源、储能与可响应负荷等基本元素进行建模;其次,构建了以最大供电能力为目标、以可靠性需求和故障后负荷响应经济性为主要约束的主动配电网供电能力评估模型;继而,发展了考虑分布式光伏、蓄电池以及需求响应的主动配电网可靠性评估准序贯蒙特卡洛模拟法,并提出了基于遗传算法的供电能力评估模型优化求解方法;最后,通过算例验证了所提方法可有效挖掘主动配电网供电能力,提升资产利用效率。     

一种基于火焰传播模型的储能容量优化方法

基于配电网中大规模分布式储能部署的愿景,为了平衡储能投资与消纳新能源、保障负荷供电以及电价套利带来的的多重收益,有必要对储能容量优化配置进行研究。提出一种基于改进火焰传播模型的储能分区方法,通过构造节点的可燃度、火焰传播的风向、火焰传播的速度等指标,得到储能分区结果。然后,基于上述分区结果,以分区内储能年净收益最大为目标函数建立容量优化模型,并采用整数规划方法对模型进行求解。最后,以IEEE33节点配电网系统为例,验证所提模型的有效性和可行性。算例结果表明:合理配置储能容量可以提高规划的经济性;所提模型可以提高光伏就地消纳能力和配电网供电可靠性。     

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。     

考虑可靠性收益的配电网智能软开关规划方法

智能软开关(SOP)具有较强的潮流控制能力,在配电网正常运行场景下和故障环境中均能有效发挥作用,在规划层面应兼顾其对于配电网供电可靠性与运行经济性提升所带来的综合收益。文中综合考虑了SOP接入对配电网供电可靠性和运行经济性的影响,建立了智能软开关规划模型;采用快速搜索和发现密度峰聚类方法对年负荷数据进行聚类,生成配电网典型运行场景以计算其对运行经济性的提升收益;采用基于关联约束的支路故障率计算方法,考虑线路电流负载率、节点电压以及线路长度对支路故障率的影响,生成动态预想故障集以计算供电可靠性收益;采用模拟退火与二阶锥规划相结合的混合算法对上述规划模型进行求解,最后,在PGE 69节点算例上验证了所提规划模型的有效性。结果表明,面向配电网可靠性与经济性的SOP规划方法能够有效降低配电网综合成本,实现投资效益的最大化。     

基于网络抗毁度的配电网供电可靠性模型

针对传统可靠性指标存在无法反映系统维持供电能力即被破坏程度的缺陷,结合图论中网络抗毁度概念,提出了一种基于网络抗毁度的配电网可靠性模型。首先,在定义等效最短路径数的基础上,建立了以网络抗毁度作为静态全局性优化指标的配电网可靠性评估模型;其次,采用改进小生境遗传算法对该模型进行求解,兼顾种群多样性与个体间距离,提升全局寻优能力;最后,对基于抗毁度和传统可靠性指标的网络重构进行对比分析。结果表明:随着网络抗毁能力的提升,电网发生故障时负荷节点损失风险显著下降;网络抗毁度作为一类静态全局指标可以从系统层面和负荷层面弥补传统配电网可靠性指标的不足。验证了所提模型和求解方法的合理性与有效性。     

考虑风电场接入的输电网与储能扩展鲁棒规划北大核心CSCD

本文考虑含风电场的输电网结构优化,提出了一种输电网与储能联合扩展规划方法。基于鲁棒优化思想,采用不确定性集合刻画负荷需求和风电出力的随机特征。考虑因风电场出力以及负荷不确定性导致的极端场景,建立了一种自适应min-max-min鲁棒规划模型,基于此实现输电线路、储能以及输电网结构的优化。针对所建立的模型,采用了基于原始剖切面的分解算法对模型进行求解,将鲁棒规划模型分解为主模型和从模型,使得非凸问题转变为便用直接使用CPLEX求解器的混合整数线性规划问题。基于IEEE24-bus测试系统对所提方法进行仿真验证,优化结果证明了所提出方法的有效性。     

计及配电网可靠性和运行经济性的电网侧储能优化配置

针对储能提升系统可靠性和降低运行经济性的问题,提出一种综合考虑配电网可靠性和运行经济性的两阶段储能优化配置方法。在单一主电源供电可靠性模型的基础上,分别建立含储能系统单点接入、多点接入结构下的供电可靠性模型：阶段1以储能系统单点接入拓扑下的模型为规划对象,建立多目标规划运行双层模型,上层以储能容量投资成本、系统安全成本、统一时间尺度下的运行成本之和最小为优化目标,下层以综合运行成本之和最小为优化目标,同时考虑网络损耗、电能质量、负荷波动这3种运行成本,应用Gurobi工具包求解得到储能的规划运行方案;阶段2考虑新增供电线缆改造后的储能多点接入拓扑下的模型,以可靠性提升效益最大为优化目标,得到新增线缆规划方案。以修改的IEEE 33节点系统为算例,从不同的场景验证所提方法的有效性,并分析不同的停电风险价格对规划结果的影响。     

考虑风电场接入的输电网与储能扩展鲁棒规划

本文考虑含风电场的输电网结构优化,提出了一种输电网与储能联合扩展规划方法。基于鲁棒优化思想,采用不确定性集合刻画负荷需求和风电出力的随机特征。考虑因风电场出力以及负荷不确定性导致的极端场景,建立了一种自适应min-max-min鲁棒规划模型,基于此实现输电线路、储能以及输电网结构的优化。针对所建立的模型,采用了基于原始剖切面的分解算法对模型进行求解,将鲁棒规划模型分解为主模型和从模型,使得非凸问题转变为便用直接使用CPLEX求解器的混合整数线性规划问题。基于IEEE 24-bus测试系统对所提方法进行仿真验证,优化结果证明了所提出方法的有效性。