考虑供电可靠性的主动配电网储能系统优化规划

储能系统具备灵活的功率调节能力与供蓄能力,在配电网中合理接入储能系统,可有效提高系统供电可靠性。本章首先建立了主动配电网规划中的分布式电源DG(Distributed Generation, DG)、用电负荷和储能系统的数学模型,并针对DG出力与负荷需求的变化特性构建时序模型,作为储能系统优化配置与下文中协同规划研究的基础。基于已建立的关键模型,以年综合成本最小为优化目标,进行含DG配电网中储能系统的配置与运行协同优化模型。通过线性化方法将所建立的模型转化为混合整数二阶锥规划模型,在MATLAB平台上经YALMIP工具箱调用CPLEX算法包求解。在含DG的IEEE-33节点配电系统算例上仿真分析,验证所提方法可有效提升规划区域的供电可靠性。     

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。     

需求响应对配电网供电可靠性影响分析

需求响应的实施在实现电力系统削峰填谷的同时也对配电网的供电可靠性产生了影响。采用分时电价作为基于电价的需求响应机制,在此基础上通过模糊聚类方法实现时段的划分,以电量电价弹性矩阵衡量负荷的改变,并以峰谷负荷差值最小为目标函数优化分时电价。为分析基于激励的需求响应对可靠性的影响,在可靠性评估中考虑线路容量约束,引入激励响应负荷的概念,制定负荷削减策略并提出衡量激励响应负荷的可靠性指标。算例验证了理论分析的正确性。     

考虑负荷响应的主动配电网孤岛划分

针对主动配电网的用户需求响应展开深入分析和总结,根据负荷重要程度和用户对不同负荷供电依赖度进行分类,提出一种故障情况下的用户供电策略,该策略的核心思想为:故障时相对于热水器、空调等大功率电器,用户对灯光、插座等小功率电器的依赖度更高,对大功率电器采用主动控制以增大供电范围,同时应用电热水器消纳分布式能源的波动。为解决基于负荷主动响应的分布式能源孤岛供电故障重构的综合规划问题,建立优化问题的数学模型,将其转化为有根树搜索问题求解。结果分析显示本文所提孤岛划分方法使得供电范围较普通计划孤岛更大,用户电力满意度有较大程度的提高,对配电网孤岛划分具有一定的指导意义。     

考虑可靠性的中压配电系统供电能力评估

针对现有供电能力评估方法采用N-1安全准则作为刚性约束而产生过量裕度的问题,提出了考虑供电可靠性的中压配电系统供电能力评估方法。首先,构建以最大供电能力为目标、供电可靠性为主要约束的非线性数学模型;其次,结合馈线分区理念并考虑负荷的时序特性,发展了含主变的配电系统可靠性评估序贯蒙特卡洛模拟法;在此基础上,基于典型用户类型及其负荷之间的解析关系,通过增供负荷及其用户数量将供电能力与可靠性进行关联;最后,基于遗传算法提出了满足某一确定供电可靠性指标要求的配电系统供电能力优化求解方法。算例结果表明,该方法能够有效释放配电系统供电能力,挖掘供电潜力。     

考虑需求响应不确定性的主动配电网优化调度

需求响应的多样性和不确定性给主动配电网的运行带来了很多不利影响,为此本文从各类需求响应行为的特征出发,构建了考虑需求响应不确定性的主动配电网优化调度模型。首先针对价格型需求响应,利用消费者心理学原理和价格修正系数来描述经济因素所引起的需求响应不确定性,进而利用不确定参数和范数约束条件来表示非经济因素对需求响应的影响,从而更精细化地刻画了价格型需求响应的不确定性并能够引导用户更好地参与需求响应;然后针对激励型需求响应,构建了可中断负荷与可激励负荷的融合机制及其相应的机会约束来减小负荷峰谷差;最后本文以运行成本和多种需求响应成本的综合成本最小为目标,计及多种系统约束和需求响应约束条件,建立了主动配电网优化调度模型。结合算例分析证明了本文所提模型的优越性。     

基于风险性指标的主动配电网理论可靠性评估

分布式电源、储能装置、响应负荷以及主动管理与控制策略的应用,令主动配电网的运行方式更加灵活多变。部分负荷转供情况的出现使传统可靠性评估指标不再适用于主动配电网,在故障恢复的过程中应充分考虑负荷功率和转供容量。将风险评估引入主动配电网理论可靠性评估过程中,在计算期望缺供电量等风险性指标的基础上,通过定义户均容量,实现了风险性指标到可靠性指标的转化。最后通过算例系统,验证了提出的基于风险性指标的理论可靠性评估指标的正确性,并有效提高了配电网可靠性评估的准确性,为配电网规划与运行方案的制定和优化提供了一定的借鉴。     

计及网络重构的主动配电网供电能力概率评估

主动配电网的控制特性以及分布式电源接入造成的不确定性,使得现有供电能力评估方法不能对主动配电网进行有效评估.首先建立了主动配电网供电能力的评价指标体系,结合概率潮流与重复潮流法计算出主动配电网的分布函数,最后以供电能力期望为目标函数运用二进制粒子群算法进行重构优化,得到最有利于供电能力的运行方式.选取PG&E69节点配...     

考虑分布式再生能源和储能的主动配电网可靠性评估

随着主动配电网技术的逐步发展和应用,针对主动配电网的各项评估技术也需要进一步研究。由于主动配电网在网络结构、潮流流向等方面与传统配电网有很大区别,因此针对主动配电网的评估方法也与传统配电网不同,提出了一种考虑分布式再生能源和储能的主动配电网可靠性评估方法。首先运用蒙特卡洛模拟法进行系统状态选择,再基于不同网络类型,采用改进的前推回代潮流计算方法进行潮流计算与潮流平衡调整,进而计算各项评估指标,获取综合评估值。通过对9个方案进行可靠性评估,验证了所提方法的有效性。     

计及需求响应的主动配电网短期负荷预测

随着分布式电源、电动汽车及储能等广义需求响应资源的接入,用户在电力市场各种激励影响下进行需求响应,将改变负荷特性并影响负荷预测。根据需求响应计划信号的可预知性及季节性基础负荷的独立性,利用小波分解等方法对主动配电网负荷在不同层面上进行了分解,形成季节性基础负荷和需求响应信号及各种气象因素作用的负荷部分,利用时间序列模型对季节性基础负荷进行预测,利用支持向量回归模型对需求响应信号及气象因素影响的负荷部分进行预测,形成组合预测模型,两部分预测负荷叠加得到总负荷。利用线性时变模型仿真的主动配电网负荷数据算例,进行了预测测试与分析,通过与其他方法相比较,证明了所提方法预测计及需求响应的主动配电网负荷的有效性及精确度。     

考虑负荷特性和馈线分段的配电网供电能力评估

计算配电网最大供电能力(total supply capability,TSC),除了可得出各个主变压器的负载率,还可准确描述各条馈线和各个馈线段的负荷分布。首先分析了负荷同时率对于TSC计算的影响,在此基础上建立了考虑负荷特性和馈线分段的TSC模型,该模型考虑了N-1校验和馈线段现状负荷约束。采用MATLAB线性规划函数求解TSC模型后,进一步以馈线期望负荷偏差最小为目标函数建立馈线负荷分布优化模型,采用MATLAB二次规划函数求解得出各个馈线段分配负荷值。结合馈线段现状负荷,计算馈线段可供新接入配电变压器的场景。算例结果表明本文算法能够合理均衡地分配各条馈线和各个馈线段的负荷,能够指导新用户的有序接入。数据表明现状负荷约束不仅可能改变负荷分布,还可能降低TSC值。     

考虑需求响应的有源配电系统可靠性评估

提出一种考虑需求响应(demand response,DR)的配电系统可靠性评估算法。首先采用改进隶属度函数进行峰谷时段划分,并建立综合分时电价和激励机制的用户响应模型。为提高可靠性评估效率,提出基于阈值和最小距离的聚类方法产生年负荷的多状态模型。计及风力发电机出力的相关性,利用秩相关系数、拉丁超立方抽样和Cholesky分解获取风机输出功率的相关性样本。在此基础上,通过修正孤岛稳定运行概率对传统可靠性指标的影响,可实现考虑负荷响应的有源配电网可靠性分析。应用所述的方法对算例进行可靠性评估,结果表明需求响应策略能改善电网可靠性和提高电能利用率。     

含柔性多状态开关的主动配电网有功-无功协调动态优化

多端柔性多状态开关(FDS)作为可实现功率实时调控的装置,有利于实现主动配电网的运行优化。文中基于FDS接入配电网的拓扑和运行数学模型,建立含FDS支路的配电网有功-无功协调动态优化运行模型:构建多时间尺度有功-无功调度架构,以最优网损和电压均衡为目标函数,并考虑计及系统安全和断面动作限制的运行约束条件。为提高多断面潮流模型的求解效率和松弛精度,提出针对二阶锥规划和非线性规划的模型求解优化方法,并利用求解工具集SCIP等算法包获取测试结果。最后,依托实际工程数据,在含三端FDS主动配电网系统中展开仿真测试,结果呈现了FDS接入对主动配电网电能质量改善、运行策略优化和潮流智能分配的积极影响,并验证了所述方法的寻优稳定性和计算高效性。     

考虑经济安全性的有源配电网供电能力研究

与传统配电网不同,接入有源配电网的可控分布式电源能够参与配电网的经济运行。可控分布式电源的出力分配由主动配电网的经济调度策略确定。为实现供电能力最大化,可控分布式电源通常运行在额定状态,这与经济运行的目标相背离。而且配电网运行需满足N-1安全准则,而现有文献中的分布式电源(DG)优化运行模型均未计及N-1准则,所得出力策略未必满足系统安全要求。综上所述,为解决这一问题,提出了一种考虑经济调度和N-1安全约束的供电能力模型。以供电能力经济比最小和安全距离均衡比最小为多目标,算例表明所提模型能保证N-1安全,实现了综合考虑系统经济性、安全性下的最优,验证了所提模型是合理、有效的。     

基于主动配电网运行特性的电压质量评估

主动配电网(active distribution network,ADN)在元件故障时可以主动组网隔离故障,实现部分持续供电。基于这一主动运行特性,计及主动配电网的多运行状态,提出了主动配电网的电压质量评估方法。首先对元件的状态持续时间抽样得到系统的状态与持续时间序列,并对系统各运行状态进行拓扑辨识和导纳参数辨识;然后对分布式电源的出力和负荷采用拉丁超立方抽样,孤岛模式下计及功率平衡原则执行储能和负荷的协调控制,得到分布式电源、储能和负荷的功率;最后对各运行状态进行概率潮流计算,对电压幅值结果进行统计分析,并用提出的节点电压偏差风险和孤岛节点失电率指标进行电压质量评估。将所提方法应用到基于RBTS-Bus2的主动配电网测试系统中,验证了所提方法的有效性。     

基于灵敏度分析的配电网供电能力评估方法

配电网供电能力是评估配电系统运行状态的一项重要指标,反映当前配电网的供电裕度。传统最大负荷倍数评估方法中,负荷增长比例全局一致,采用重复潮流算法会在某约束作用时终止运算,受到重载设备的较大局限,无法反映配网真实的供电能力。依据上述问题提出基于设备潮流、节点电压对负荷增长敏感度的负荷增长模式与相应的改进重复潮流算法,以准确计算其供电能力。前者利用灵敏度分析结果减小增负荷对重载设备潮流及节点电压偏移的影响,后者提供遭遇约束作用时的解决方案。算例表明文章提出的负荷增长模式与改进算法具有更精准的评估能力,对于配电网调度运行与改造建设具有重要的参考价值。     

考虑交通路网应急电源车调度的有源配电网故障均衡恢复

极端灾害事件下配电网发生大面积、长时间停电事故后,含有分布式能源和应急电源车(EPS)的有源配电网可以形成孤岛为失电负荷供电.针对抢修完成前具有同等权重的各关键负荷可持续恢复供电时间不公平带来的用户满意度下降问题,建立了考虑EPS调度的动态孤岛均衡供电恢复双层模型,以关键负荷恢复均衡性最佳和配电网经济效益最大为上、下两层目标函数,实现了停电周期内同等权重负荷的公平、均衡恢复.同时,为减少EPS调度成本和负荷停电损失,基于上述双层模型和Dijkstra算法建立了交通路网模型支撑下的EPS优化调度方法,得到其最佳候选接入节点和最优调度路径.然后通过Big-M等线性化方法将原数学模型转换为混合整数线性规划问题求解,并通过修改的PG&E 69节点配电网及其灾后交通路网算例验证了所提方法在提高故障阶段配电网供电可靠性、均衡性、经济性方面的效果.     

柔性配电网的最大供电能力模型

提出了柔性配电网(FDN)的最大供电能力(TSC)模型与计算方法。首先,提出了FDN的概念,FDN利用电力电子开关构成的柔性开闭站(FSS)将多回馈线联络组网,采用能灵活控制潮流的柔性闭环运行方式。其次,提出了FDN的TSC模型与求解方法,模型计及了FSS对负荷的柔性转带策略。最后,搭建典型组网形态下不同情况的FDN验证所述方法。与传统配电网TSC对比发现:FDN的TSC总量既有提升的情况也有不变的情况,文中分析了原因。从TSC角度看,FDN的优势在于:1TSC在FDN实际运行中更易实现,达到TSC时FDN允许馈线上负荷任意分布,而传统配电网只有在负荷满足特定分布时才能达到TSC;2达到同等TSC时,FDN的组网结构更简单。所述方法已应用于国内外首个多端柔性闭环中压配电网示范工程的方案论证。