基于深度学习的微网需求响应特性封装与配电网优化运行

微网作为新型需求响应资源,并网规模日益增加,但由于微网内部资源组合的不确定性以及源荷随机出力波动性,其参与电网运行的需求响应特性也呈现较大不明朗特征,极大地增加了配电网运行风险.为此,提出一种基于深度学习的微网需求响应特性封装与配电网优化运行新机制,采用数据驱动的方式对微网需求响应特性封装,避免对微网内部模型的解析,充分利用气象信息、价格数据建立微网长短期记忆(LSTM)多维时序需求响应封装模型,在此基础上构造配电网运行优化模型,并提出了基于改进的粒子群优化(IPSO)算法模型求解策略,以最大限度降低配电网电压越限风险与网络损耗.通过含微网群的33节点配电网系统算例进行分析,结果表明了所提微网需求响应封装模型的有效性以及IPSO算法的优越性.     

考虑“路-车-源-荷”多重不确定性的交通网与配电网概率联合流分析

随着电动汽车大规模推广应用,交通网与配电网的耦合运行特征日益显著。在此背景下,大量的不确定性因素也将伴随耦合系统交互过程不断传播,并影响交通网与配电网的安全运行。针对不确定性因素的影响量化问题,提出了考虑“路-车-源-荷”多重不确定性因素的交通网与配电网概率联合流分析方法。首先,分别建立交通网概率交通分配模型和配电网概率最优潮流模型,并提出均衡状态下基于蒙特卡洛模拟的分散迭代算法,以实现概率联合流计算;然后,引入基于Sobol’法的全局灵敏度分析方法,量化“路-车-源-荷”多重不确定性因素对交通网与配电网耦合运行状态变量的影响程度,辨识显著影响交通网与配电网概率联合流分布的不确定性因素;最后,将所提方法应用于交通网与配电网耦合算例系统,验证了该方法的有效性。     

考虑源荷不确定性的高风险连锁故障快速筛选

电力系统日益增强的源荷双侧不确定性给动态安全评估带来了更大挑战。基于随机响应面法和深度森林，提出一种考虑源荷不确定性的连锁故障快速筛选方法。首先，提出了结合分布因子的改进随机响应面法(SRSM-DF)，快速计算线路连锁开断过程中的随机潮流。然后，基于深度森林提出了SRSM-DF计算误差快速判断方法，该方法可兼顾随机潮流计算的速度和精度。最后，构建了两阶段高风险连锁故障筛选策略，进一步考虑故障导致的切负荷和直流功率损失，并建立了求取连锁故障后果的线性规划模型，以降低连锁故障筛选的计算复杂度。实际电网仿真结果表明，所提方法能够快速筛选得到不确定条件下的高风险连锁故障。     

计及电压风险感知的交直流配电网优化调度

为有效适应交直流配电网分布式光伏和负荷不确定性波动带来的电压安全问题,提出一种计及交直流配电网电压风险感知的优化调度方案,该调度方案包含日前和日内两阶段.日前决策调度以经济性为目标制定运行计划.日内风险调度考虑分布式光伏和负荷超短期波动特性.基于超短期预测概率信息,使用结合Nataf变换的随机响应面法进行概率潮流计算,并根据概率潮流结果建立电压风险感知体系.日内以配电网电压安全运行风险最小为目标,调整日前调度方案中部分灵活迅速调控设备的运行计划.最后,通过交直流配电网混合整数二阶锥模型对调度计划进行求解,并通过算例验证了所提方案的有效性.     

基于多层电价响应机制的主动配电网源—网—荷协调方法

为应对可再生能源高渗透率配电网多层协调难题,提出了一种基于多智能体和多层电价响应机制的配电网模糊机会约束源—网—荷功率协调响应方法。针对分布式电源、主动负荷及微电网的运行特性,分析了可再生能源高渗透率配电网的源—网—荷协调难题,引入多智能体系统和多层电价响应机制构建协调优化框架。在此基础上,考虑可再生能源及主动负荷的不确定性因素和多智能体对风险的追求差异,利用模糊机会约束规划刻画主动配电网与源、荷及微电网的协调互动,分别构建配电网层、直接协调源荷层和间接协调微电网层的优化模型。随后,利用神经元网络和等价类转化处理随机规划模型中的模糊因素,并采用蝙蝠算法和黄金分割法进行求解。最终,通过算例仿真验证了该优化方法的有效性。     

基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网概率潮流计算

考虑到可再生能源的不确定性对微电网运行的影响,传统确定性潮流计算难以全面描述系统运行状态与潮流分布情况。在计及微电网源荷随机性与相关性的情况下,文中建立了孤岛交流微电网的概率潮流模型。进一步,提出了一种稀疏多项式混沌展开方法用于快速准确得到孤岛微电网的输出响应,在含有高维输入随机变量时,有效提高了孤岛微电网的概率潮流计算效率。采用接入多台分布式电源的33节点孤岛微电网系统进行仿真,通过与传统方法的对比,验证了所提方法的高效性和准确性。     

计及需求响应的电动汽车充电站多时间尺度随机优化调度

电动汽车充电站源-荷资源优化互补与多时间尺度协调配合,能够降低充电站运营成本,减小源-荷随机性对系统调度策略的影响。提出一种计及需求响应的电动汽车充电站多时间尺度随机优化调度模型。在日前阶段,以日运行成本最小为优化目标,采用条件风险价值(CVaR)度量不确定性风险。同时引入价格型和激励型需求响应优化充电站净负荷曲线,构建了计及运行风险约束的充电站多场景优化调度模型。在此基础上,以日前期望值调度策略为参考,提出基于模型预测控制(MPC)的电动汽车充电站日内滚动优化和反馈校正控制方法,从而降低净负荷预测精度不足对优化决策的影响。最后,以某实际电动汽车充电站为算例进行仿真分析,验证了所提模型的可行性,并分析了需求响应以及不确定性风险偏好对充电站运行的影响。     

考虑空调负荷和柔性热负荷响应的综合能源系统储能鲁棒优化配置

针对园区综合能源系统储能的容量配置问题,为提升在源–荷不确定性下的系统规划与运行的经济性,提出考虑空调负荷和柔性热(冷)负荷日内响应源–荷不确定性的电/热混合储能的鲁棒配置方法。首先构建了空调负荷和柔性热(冷)负荷应对源–荷不确定性的日内响应模型。其次在考虑系统多能互补的基础上,基于日前优化运行与日内响应,以年化运行成本和投资成本最低为目标函数,建立电/热混合储能鲁棒优化配置模型。最后通过算例验证了本文储能的配置方法对系统规划–运行的经济性的提升效果,分析了考虑负荷日内响应源–荷不确定性和源–荷预测精度对储能配置容量的影响。     

基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网全局灵敏度分析

随着可再生能源的渗透率和电动汽车的接入比例不断提高,微电网运行的不确定性因素显著增加,准确评估不确定性因素对微电网状态的影响,有利于提高系统的安全稳定运行水平。计及孤岛微电网中的源荷不确定性,构建了孤岛微电网的概率潮流模型,引入了全局灵敏度分析指标,提出了基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网全局灵敏度分析方法,用于准确、快速地辨识影响系统运行状态的关键输入随机变量。通过对含分布式电源的40节点孤岛微电网系统进行仿真,验证了所提方法的准确性和高效性,分析了源荷不确定性对微电网潮流的影响,获得了输入随机变量的重要性排序结果。     

基于Sobol’法的孤岛微电网潮流全局灵敏度分析

随着可再生能源发电在微电网中的渗透率不断提高,微电网运行的不确定性显著增加,有必要准确评估输入变量对微电网状态的影响,以提高系统的运行控制水平。计及孤岛微电网中分布式电源和负荷的不确定性,基于有功—频率/无功—电压的下垂控制策略,构建了综合控制下的孤岛微电网概率潮流计算模型,并采用具有鲁棒性的自适应LM(Levenberg-Marquardt)算法进行求解。在此基础上,针对系统状态的不确定性,基于Sobol’全局灵敏度理论,建立了一种考虑源荷不确定性的孤岛微电网概率潮流灵敏度分析法,用于辨识影响系统状态的关键因素。通过对有多台分布式电源接入的33节点孤岛交流微电网系统进行仿真,获得了各输入变量的一阶灵敏度和总灵敏度,分析了输入变量对系统状态的影响,验证了所提方法的有效性。     

微网并入配网的双向灵敏度潮流置信评估算法

微电网并网端口的功率与微电网内部源网荷的运行状态直接相关,并网端口的功率又影响整个配电网潮流分布,合理评估微电网并入配电网端口的潮流,对配电网与微电网的规划及其安全稳定运行具有重要意义,因此,提出一种微电网并入配电网的双向灵敏度潮流置信评估算法。首先,结合微电网中源网荷的状态及新能源发电与负荷功率的预测结果,构建微电网并网端口概率潮流置信模型;其次,结合配电网的拓扑结构,构建微电网并入配电网的潮流分布置信模型,以此双向置信模型可以评估微电网中源网荷的情况对配电网潮流分布的影响;最后,算例结果表明所提双向灵敏度模型在微电网与配电网交互分析与潮流置信评估中的可行性与有效性。     

基于柔性多状态开关和动态重构的配电网灵活运行方法

未来电动汽车(electric vehicle, EV)以及光伏(photovoltaic, PV)在配电网中的接入比例逐渐增高,这不仅带来了复杂的不确定性问题,而且导致了配电网净负荷时空分布的不均衡,从而产生了弃光、失负荷以及潮流分布不均匀的问题。基于此,考虑电动汽车充电负荷以及光伏的不确定性,提出了一种基于柔性多状态开关(flexible multi-state switch, FMS)和动态重构的含高比例电动汽车-光伏配电网灵活运行方法。首先,基于FMS灵活功率调控和网络动态重构,构建了支撑高比例电动汽车-光伏接入的配电网灵活运行框架。其次,利用蒙特卡洛随机模拟法对各类电动汽车充电负荷以及光伏出力进行不确定性建模,建立了基于场景集以及场景缩减法的随机规划模型。然后,建立了以弃光、失负荷、FMS损耗、网损成本最小和负荷均衡度最优为目标的配电网灵活运行模型。最后,在158节点系统上通过算例验证了所提方法的有效性。     

基于随机潮流的主动配电网运行风险评估

大量间歇性分布式电源(DG)的接入可能给配电网带来电压和功率越限的运行风险,建设具备主动管理能力的主动配电网是控制该风险的有效手段。本文提出了一种基于随机潮流的主动配电网运行风险评估方法。考虑风光荷的不确定性,以蒙特卡罗模拟来求解随机潮流;构建了配电网的运行风险指标;采用无功补偿设备优化调节、DG功率因数优化调节和DG有功出力优化削减相结合的主动管理手段对越限风险进行控制,并应用改进和声搜索算法来求解DG有功出力削减问题。结合算例,分析了3种场景下配电网的运行越限风险,验证了所提出模型和算法的正确性。     

基于概率潮流的主动配电网供需群体协同优化运行策略

为有效解决主动配电网(ADN)运行模式中供应侧和需求侧响应量的不确定性给电网安全带来的问题,在传统概率潮流模型基础上,将虚拟微网与ADN交换功率及需求侧响应的不确定性视为新的随机注入变量,搭建了供需群体互动的概率潮流模型。利用概率潮流的计算结果,使距期望值波动的3个标准差内的数值落在约束范围内,作为系统运行的不等式约束条件。在此基础上,以ADN运行成本最小为优化目标,制定基于概率潮流的ADN供需群体协同优化运行策略,确定了供需互动模式下各互动节点的响应量。该模型既避免了传统配电网运行模型中仅由上级主网承担系统不平衡功率的情况,又有效地提高了系统运行的安全性与经济性。最后,通过算例验证了该模型的有效性和实用性。     

考虑孤岛源-荷不确定性的直流配电网可靠性评估

针对含高渗透率分布式发电(DG)的直流配电网,提出一种考虑孤岛源-荷不确定性的直流配电网可靠性评估方法.根据设备的运行状态及冗余度,分别建立了换流器、直流变压器和直流断路器的马尔科夫可靠性模型.针对DG及负荷的不确定性,利用多场景技术(包括拉丁超立方抽样、结合Nataf变换的Cholesky分解和场景削减技术)生成孤岛内源-荷典型场景,提出一种考虑孤岛持续时间的孤岛形成概率计算方法,结合DG供电情况及孤岛形成概率对最小路法进行改进,采用改进后的最小路法计算直流配电网可靠性指标.通过算例验证了所提方法的有效性,对比了DG接入前后负荷点及系统的可靠性指标.     

基于模型预测控制的主动配电网多场景变时间尺度优化调度

针对源荷预测误差对主动配电网调度影响较大的问题,充分考虑源荷数据相关性,提出基于模型预测控制(MPC)的主动配电网多场景变时间尺度优化调度策略.在日前、日内优化阶段,采用藤Copula模型描述源荷相关性,结合场景生成与削减技术形成源荷出力场景,以多场景下配电网期望运行成本最小为目标建立优化模型,求解配电网中机组、储能、...     

考虑不确定性与交互功率的城市综合能源系统两阶段调度

城市综合能源系统运行优化面临新能源发电强随机性和强波动性、负荷功率不确定性以及系统参数不确定性的多重挑战。文中构建考虑聚合特性的用户侧灵活性资源调度模型，提出考虑不确定性与交互功率的城市综合能源系统两阶段优化调度策略。在日前阶段，采用混合随机鲁棒优化方法处理建筑群参数不确定性和源荷不确定性，得到城市配电网与上级电网的最优交互功率区间。在日内阶段，基于新能源发电和负荷的预测结果，采用模型预测控制滚动优化系统的调度策略。算例结果表明，调度策略能够保证用户的热舒适度需求，得到的交互功率区间具有较强的应对日内不确定性能力，同时降低交互功率短时剧烈波动对系统运行安全性和经济性的影响。     

计及分布式电源出力和负荷不确定性的配电网孤岛划分

针对计及分布式电源(DG)出力波动性及负荷需求不确定性的配电网孤岛划分问题,提出了一种基于树背包理论的最优孤岛划分新模型及相应求解方法。所述方法的基本思路为:首先,构造了DG出力波动性和负荷需求不确定性基于树背包理论的随机最优孤岛划分新模型;进而,基于拉丁超立方超样方法、确定性树背包算法、数理统计方法,确定各初始孤岛的组成,包括DG及相应负荷节点;最后,对每个初始孤岛在考虑孤岛重构的基础上采用基于随机最优潮流的优化调整,通过优化调整而保证DG孤岛运行的最优性、安全性和经济性。所述方法实现了计及分布式发电及负荷出力不确定性情况下最佳孤岛的系统形成方法,能根据实时情况确定最大可能出现的孤岛,相对于在确定性条件下的孤岛具有更强的可信度。含有多个DG的PGE 69节点系统的算例验证了所述模型及算法的有效性。     

考虑越限风险的主动配电网日前优化调度及运行

可再生能源发电的高效利用和网络优化运行是发展主动配电网(active distribution network,ADN)的核心价值,然而ADN内风光荷的多重时序波动与不确定性给优化调度工作带来了挑战。该文提出了一种考虑越限风险的主动配电网日前优化调度运行方法。在日前调度阶段考虑风光荷的不确定性所导致的运行越限风险,兼顾调度经济性与安全性,建立了运行成本与越限风险最小的多目标日前优化调度模型,计及储能、分布式电源、无功电压设备、网络灵活拓扑等ADN调度手段。用理想点法来处理多目标模型,以和声搜索算法为优化问题的求解工具,并基于半不变量法随机潮流实现越限风险指标的计算。最后通过算例分析,验证了所提调度方法的正确性和优越性。     

含高比例光伏配电网电压安全性数字孪生预警方法

光伏的随机不确定性易引起配电网电压越限,而同时光伏又具有电压主动支撑能力,对电压影响产生一定的自消作用。因而,含高比例光伏的新型配电系统电压安全问题日益复杂。因此提出一种新型配电网数字孪生电压安全分析和预警方法。首先论述了孪生配电网电压安全预警的实现机理和功能方案,并基于运行数据建立配电网源荷随机行为的马尔科夫模型,提出不确定场景下电压越限风险评判指标。然后采用吉布斯算法对源荷马尔科夫模型进行蒙特卡洛随机抽样,根据配电网当前的运行状态,利用孪生配电网超实时计算能力快速仿真配电网未来随机场景,并计算电压风险指标,评判电压安全性。最后应用算例分析验证了所提分析方法的有效性及合理性。