主动配电网源-网-荷-储协调调度研究综述

主动配电网（active distribution network ,ADN）是通过对源、网、荷实施主动管理而提高分布式能源消纳能力和提升电网运行效率的配电系统。在主动配电网日益发展的大背景下,“源-网-荷-储”协调调度技术在主动配电网的发展中发挥了重要的作用,是促进新能源大规模消纳的核心技术之一。国内外学者针对主动配电网“源-网-荷-储”协调调度技术开展了深入广泛的研究,取得了丰硕的研究成果。首先该文对主动配电网的特征进行了梳理;然后,从主动配电网需求响应技术、柔性负荷建模、协调调度机理、协调调度架构4个技术层面对主动配电网“源-网-荷-储”协调调度技术进行分析归纳;最后,对主动配电网协调调度技术发展中存在的问题和前景进行了分析展望。     

可再生能源高渗透率区域“网-源-储-荷”协调规划案例分析

为应对可再生能源快速发展,适应能源互联网的发展需求,以规划大规模接入可再生能源的金寨县为例,进行了“网-源-储-荷”协调规划研究。通过配置储能、水电调节以及主动负荷控制等,充分利用原有电网资源,实现可再生能源的就近接入与就地消纳;通过地区风光互补,并与大型火电及抽水蓄能电站进行协调运行优化,显著降低了各层级电力外送规模。     

面向“源-网-荷-储”的主动配电网优化重构及协调调度研究

针对面向"源-网-荷-储"的主动配电网(active distribution network,ADN)的协调优化运行问题,首先提出了考虑分布式电源(distributed generation,DG)、电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入下的主动配电网日前协调优化运行模型。模型以1天24 h内的网络损耗为优化目标,考虑DG、BESS等的时序特性,基于多时段配电网络重构及BESS运行优化达到"源-网-荷-储"的协调优化。之后采用二阶锥规划(second order cone programming,SOCP)方法对模型进行求解。最后采用IEEE 33节点算例进行验证,分析了不同DG、BESS接入容量下,ADN协调优化运行结果。结果表明所提的协调优化运行模型能大幅降低系统网络损耗、提高系统的运行特性。     

基于Fisher时段划分的配电网源-网-荷-储多时间尺度协调优化调控策略

多元可控资源的联合优化调控对于提高配电网运行安全性和经济性意义重大,但同时大幅增加优化问题的复杂度,降低模型求解效率。基于此,提出了基于Fisher时段划分的配电网源-网-荷-储协调优化调控策略。首先,构建多时间尺度“源-网-荷-储”协调优化架构,包括日前优化、日内滚动和秒级监控3个阶段。其次,研究基于源荷功率区间数据的Fisher最优分割时段划分方法。然后,建立日前优化调控模型、日内滚动优化模型和区域自治优化模型,求解电网离散设备、需求响应负荷、光伏和储能等的最优调控指令。最后,以IEEE 33节点系统为例,对所提协调优化调控策略进行仿真验证。算例结果表明,所提方法能够大幅提高协调优化模型的计算效率,并保证电网运行安全性和经济性。     

源-荷协整关系与电价时间序列协整模型

针对电源出力曲线与需求侧负荷曲线因功率实时平衡而完全一致的特点,证明二者存在数学意义上的协整关系。在新能源高渗透率系统的源-网-荷-储协调运行中,将源网、荷储功率曲线分别合计为源、荷曲线,提出源-网-荷-储协调调度的源-荷协整关系和理论依据。为了实现协整并消纳新能源,提出源-荷与电价时间序列协整的经济技术模型,该模型以常规机组出力波动率最小为目标,以不平衡电价为约束。算例结果表明:源-荷曲线时间序列与电价之间协整后得到的常规机组出力波动率较小,因此变量之间的协整关系可以充分发挥终端用户的资源配置潜力,激励需求侧资源负荷曲线的变化,最大化地消纳新能源。     

面向高比例新能源接入的源-荷-储灵活性资源协调规划

随着新能源占比不断提升,灵活性已成为衡量电力系统运行的重要指标之一,灵活性资源的合理规划对于高比例新能源接入的新型电力系统可靠运行至关重要。在电力系统规划中,如何准确刻画网络约束下的系统灵活性,并将其纳入优化模型中仍是亟待解决的问题。提出源-荷-储灵活性资源协调规划模型。首先,从节点和系统层面分别量化灵活性需求和考虑网络约束的灵活性供给潜力,并构建反映系统灵活性不足的评价指标。然后,进一步提出各类灵活性约束,并纳入到源-荷-储协调规划模型中,从整体的角度对多类灵活性资源统筹规划。最后,在改进的IEEE39节点系统上进行算例验证,测试结果表明,提出的源-荷-储灵活性资源协调规划模型可以有效地满足系统灵活性需求,并提升新能源消纳。     

基于源-荷-储互动的储能对风电消纳能力影响分析

源-荷-储互动是高比例可再生能源电力系统应对灵活性不足的重要技术手段,定量分析储能对源-荷-储互动提升系统调节能力的影响有利于实现储能资源精益化配置。基于含储能和柔性负荷系统的经济调度优化模型,计及风电出力随机变化特性,采用对偶理论生成排除不可行点的割平面约束,计算储、荷调节区间与消纳风电波动范围三维域区间,量化分析配置储能资源对提升系统风电消纳能力的影响。针对IEEE 30节点算例系统,通过三维域区间直观刻画协同多类型灵活性资源调节能力的系统消纳的风电波动区间。算例表明,采用所提模型仿真储能与风电、柔性负荷间的空间分布以及容量配比关系对系统源-荷-储互动应对风电出力随机变化能力的影响,有利于提升储能配置规划经济性。     

计及风-光-荷时序特性的主动配电网源-储规划策略

为提高风、光分布式电源在主动配电网中的渗透率,计及风-光-荷时序相关特性提出主动配电网源-储规划策略。针对风、光分布式电源以及负荷的时序波动特性,采用改进模糊C均值聚类算法合成风-光-荷时序全场景。综合考虑分布式电源渗透率、消纳水平、经济效益及电压偏差指标建立多目标规划模型。采用混沌粒子群算法进行求解,引入适应度计算改善其全局寻优能力,得到源-储多目标规划解集。通过对东北地区某47节点配电系统的仿真,得到源-储多目标规划方案,并根据电压累计概率密度对规划方案进行评价。结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

计及需求响应的源—网—荷—储协调优化调度研究

"双碳"背景下规模化新能源接入系统,为提高电网安全稳定运行能力,提出了一种计及需求响应的源—网—荷—储协调优化调度模型.首先,对需求响应机理进行分析,并在此基础上建立了基于机会约束的源—网—荷—储协调优化调度模型,该模型充分考虑了新能源随机性给系统带来的影响.其次,采用基于半不变量法和原对偶内点法的启发式迭代算法求解所...     

多功率曲线协整度约束下的源-荷-储优化协整模型

针对新能源高渗透率系统源-网-荷-储协调调度与运行中协调的刻画,提出一种利用时间序列协整理论实现源-荷-储协同调整的协整思路。分析源-荷-储各自功率曲线特性,在电力调度和负荷协同调整后,各曲线之间通过协整检验存在数学意义上的协整关系。进而提出一种协整度指标,用以度量这种源-荷-储协整关系的密切程度,以信息熵度量残差序列离散程度计算协整度指标。利用该指标,建立协整度约束下以新能源消纳量最大和系统运行成本最小为目标的源-荷-储多目标优化协整模型。算例表明,所提出的指标和模型,能有效降低系统运行成本,提高新能源消纳水平。应用协整理论建立电力系统运行的协整思路、协整关系、协整度指标、协整模型,可为电力需求侧管理、系统协调优化、调度协同调整提供重要理论支撑,实现源网荷储协整运行。     

源网荷储互动的主配一体调度控制系统研究

在建立以新能源为主体的新型电力系统背景下,为适应新型电力系统的发展需求,文中提出一种主配一体调度控制系统建设方案。通过建立适应广域范围内分布式电源、可控负荷参与的调度控制系统架构,采用云端控制和本地控制相结合的方法,把主网和配电网监视和控制功能有机结合,有效提升了源网荷储间的协调能力和清洁能源的消纳水平。     

高比例可再生能源电力系统的输配协同优化调度方法

随着可再生能源的高比例接入和主动配电网技术的发展,传统的输配割裂的调度模式容易导致输电网与主动配电网间发、用电计划制定协调性不足,难以充分消纳集中式与分布式的可再生能源。为解决上述问题,提出一种针对高比例可再生能源电力系统的输配电网分层分布式多源协调优化调度体系,充分尊重并利用各利益主体的自主运行特性,实现分散自治、协同优化。输电网层面,利用改进区间法处理可再生能源不确定性,构造能量和备用协调优化模型。配电网层面,设置局部调度层,利用场景法对含储能系统的分布式可再生能源进行联合出力优化,将配电网层子问题构建为动态经济调度模型。在此基础上,利用目标级联法进行输配调度迭代求解,各层间仅需交换部分边界功率信息进行协调,最终获得输配协调的最优调度策略。算例结果表明调度计划的制定兼顾了输、配电网发电资源,有助于提高电网运行经济性和可再生能源消纳能力。     

基于无功超调率指标的变电站无功优化配置

针对变电站电容器组和动态无功补偿装置的协调配合及优化分组问题,提出一种基于超调率指标的无功优化配置方法。构建变电站无功优化规划指标体系,以无功超调率指标协调无功配置组数与单组容量之间的矛盾。建立无功规划电网模型及数学模型,采用改进遗传算法计算得到最优无功配置容量。对补偿点进行电压无功灵敏度分析,获取无功超调率指标的大小,得到以无功超调率为指导的电容器组与静止同步补偿器(STATCOM)协调配合的无功配置推荐方案,以及只采用电容器组的调整方案。通过与另外3种已有的方法进行验证对比,表明了本文方法的有效性和实用性。     

基于改进遗传退火算法的输配电网协调规划方法

针对目前对输配电网协调性考虑不足的问题,考虑机组间负荷优化分配因素,引入耗量成本,构建了包含输配电网协调性指标的电网评价指标体系。结合电网经济性指标和可靠性指标,通过优化算法选出综合性能最优的输配电网规划方案。在解决遗传算法"早熟"、易陷于局部最优等问题的基础上,提出了一种优化算法并将其应用于考虑输配网协调性的电网规划问题中。仿真计算结果表明,所提出的方法是可行、高效的。     

基于多源协同的区域分层能源综合调度优化

为解决区域综合能源的调度优化问题,提出了基于多级能源协同的区域分层能源综合调度方案。分析了多级能源区域协调系统特点以及分层优化需求;建立了双层优化模型,上层优化输电网经济成本,下层优化微网运行成本,二者通过联络线交换功率形成信息流,利用典型算法对本文提出模型进行求解。通过仿真分析了所提方法的有效性,对比了微网联网运行和孤岛运行模式下的系统经济性,说明了双层优化的合理性,即在不同的可响应负荷水平下,相比孤岛模式系统成本下降在11%~17%之间。     

计及需求侧管理的多电-气互联综合能源系统分散协调调度

针对电、气、热相耦合的多电-气互联综合能源系统(IEGES),将高渗透率区域和低渗透率区域作为不同的利益主体,提出一种考虑日前联络线调度计划的多IEGES分散协调调度模型。在对各区域内热电解耦热电联产机组(CHP)等元件建模的基础上,引入考虑用户满意度的需求侧管理,以经济环境效益为目标,采用目标级联分析法——将单个全局变量联络线功率分解为2个局部变量,再代入各自区域内优化元件出力计划,进行求解。在一个含3个IEGES的综合系统中对所提模型进行仿真实验,验证了所建模型和求解方法的合理性与有效性。结果表明:联络线电量交互、需求侧管理和热电解耦CHP的协调配合增强了整个系统时空源荷匹配,在经济、环境和风电消纳等方面也更具优势;基于目标级联分析法的分散协调调度更适合于未来电力市场开放环境下的多IEGES分区自治优化。     

网源协调驱动下考虑网络转供能力的配电系统多目标双层近期规划

提高供电能力和对分布式电源(DG)的接纳是未来环网状配电网扩展规划的新目标。为此,通过引入安全距离这一配电网N-1安全评价指标,提出了一种考虑N-1安全和DG与网架协调的配电网多目标双层优化规划模型。该模型以改造线路、新增负荷接入位置和DG安装位置及容量为决策变量,计及了系统故障负荷的转供和不可控DG出力及负荷波动带来的不确定性。根据模型的特点,利用多场景技术将随机性问题转化为确定性问题,并采用正态边界交点和动态小生境差分进化算法组成的混合策略对模型加以求解。通过算例对比分析了是否考虑N-1安全和网源协调对规划结果的影响,仿真结果表明,所提规划模型能够在提高DG渗透率的同时,挖掘配电网的供电潜力和推迟线路改造;所得规划方案实现了配电网经济效益和安全水平的综合优化,更适用于负荷增长平缓和占地通道资源紧张的城市建成区配电网近期扩展规划。     

离散粒子群优化算法在输电网络扩展规划中的应用

输电网络扩展规划是一个非常复杂的大规模组合优化问题。文中研究了离散粒子群优化(DPSO)算法在单阶段输电网络扩展规划中的应用,提出一种基于黑板系统的多智能体协调模型。该模型中,DPSO算法利用黑板系统进行粒子间信息共享,有效地提高了算法的全局收敛能力。通过构造节点扩展矩阵和速度矩阵,建立了输电网络扩展规划问题的求解模型和DPSO求解算法。该算法已成功用于IEEE Garver-6等两个系统,计算结果表明了该方法的可行性和有效性。     

考虑光伏消纳能力的配电网规划方案优化

分布式光伏接入背景下配电网发展规划是当前研究的重点。文中首先采用基于粒子群优化方法对配电网最大分布式光伏消纳能力进行评估,并与现有分析方法的性能进行了比较。采用基于全寿命周期管理的方法对配电网发展规划方案进行经济性评估,给出了规划方案全寿命周期成本分解模型,以提高单位光伏发电消纳能力的投资为指标对发展规划方案进行优化。通过具体算例说明了所提出方法的应用。为高渗透率分布式光伏接入的配电网运行和规划提供了参考。     

一种考虑厂网协调规划的输电阻塞治理模式

阻塞治理是电力系统规划和运行的重要问题。在考虑厂网协调规划的基础上,提出利用协调因子对电源规划的指导作用来实现优化资源结构布局的方法,可从根本上减少输电阻塞发生的概率。为此,对协调因子的计算方法进行了探讨,给出了结合协调因子进行长期阻塞治理的思路,以及进行短期输电阻塞治理的模型和解决方案。