交直流配电系统储能优化配置方法

为提高配电网对可再生能源的消纳能力并减轻可再生能源并网对配电网造成的影响,针对交直流混合配电系统,提出了一种考虑电压源型换流器和储能系统协调运行的储能容量双层优化模型,结合遗传算法与二阶锥规划方法对大规模非线性规划问题进行求解。最后,通过设置3种不同场景以验证模型的合理性和有效性。算例结果表明：储能系统和交直流混合配电系统协调运行能够有效抑制电压波动,提高储能系统的收益。     

基于需求侧响应的主动配电网双层优化方法

分布式电源在配电网中渗透率越来越高,导致配电网电压越限问题凸显,对此构建协同考虑主动配电网设备规划和运行的双层优化模型。上层模型考虑配电网中分布式电源、静止无功补偿器及电容器组的容量配置优化以减少配电网投资运行成本。下层模型考虑需求侧响应,有载调压变压器、储能及分布式电源等设备的协调控制,着重提高电压稳定性。针对模型特征,采用基于改进麻雀算法和二阶锥规划的混合优化算法进行求解。外部采用改进麻雀算法求解多维变量以提高求解速度,内部基于二阶锥规划求得配电网主动管理控制策略。最后采用改进的IEEE33节点系统进行仿真验证。结果表明,所提出双层优化方法可以有效提高配电网运行经济性,改善配电网电压分布,平抑负荷峰谷差。     

计及灵活性供需的多场景分布式电源双层规划

高渗透率可再生能源并网对电力系统提出了更高的灵活性要求;在可再生能源系统规划阶段计及多种灵活性资源协同优化可有效提升系统灵活性,为此,基于灵活性调节能力分析,提出计及灵活性的配电网分布式电源双层规划模型,将经济目标和灵活性目标作为优化目标,构建了多场景协调优化规划模型;考虑到风光场景集过大所带来求解效率较低的问题,在仿射传播(affinity propagation,AP)聚类算法的基础上提出一种基于AP-Kmedoids的双层场景缩减技术,并对缩减后的场景进行校验。最后通过算例采用整数自适应粒子群算法(adaptiveparticleswarm optimization,APSO)-混沌粒子群算法(chaos particle swarm optimization,CPSO)混合求解策略对双层规划模型进行仿真,结果验证了所提规划方法在提升经济性和灵活调节能力方面的有效性。     

基于混合整数线性规划的含ZIP负荷有源配电网重构方法

随着分布式电源并网和负荷类型的日益复杂,传统配电网重构模型尚未考虑复杂的综合负荷模型。提出了考虑ZIP综合负荷模型的有源配电网混合整数线性规划方法。在辐射状配电网二阶锥潮流模型的基础上,通过线性回归法将ZIP负荷模型等效为ZP负荷模型,建立基于混合整数二阶锥规划的有源配电网重构模型。通过多面体近似将二阶锥约束进行线性化,建立基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型。在三个不同规模配电系统的仿真结果表明,基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型精度与基于混合整数二阶锥规划的几乎相同,但优化效率提高了15%~30%,具有较高的优化精度和效率。     

多类型源储协调互动的配电网分布鲁棒优化调度

分布式光伏、风电等可再生能源出力具有较强的随机性和不确定性,其大量并网给配电网的运行带来了极大的挑战。本文提出了一种多类型源储协调互动的配电网分布鲁棒优化调度方法,基于分布鲁棒优化理论,对配电网中传统离散设备、可再生能源以及储能决策进行协调优化,提高配电网运行的经济性和安全性,实现了配电网运行决策保守性与鲁棒性的有效平衡。首先,考虑多类型源储资源的协调互动,建立配电网优化调度模型,并将其转化为混合整数二阶锥规划的形式;其次,利用可再生能源出力场景集进行不确定性刻画,建立分布鲁棒优化模型,并通过列和约束生成算法进行求解;最后,在PG&E69节点系统上进行算例分析,验证了所提方法的可行性与准确性。     

考虑输配电网协同的源荷储资源统筹规划

未来高比例可再生能源并网背景下,为提高集中式与分布式可再生能源的消纳,需对电力系统中多类型调节资源进行统筹规划。提出一种计及输配电网间交互过程的中长期电源规划框架,以协调输配电系统中源-荷-储调节资源的配置容量。然后,基于分布式优化理论将模型分解为输电网规划子问题和配电网规划子问题。对于分解后子规划模型中的非凸和非线性项,采用凸松弛和线性化技术将模型转化为混合整数二阶锥规划模型进行求解。最后,对由IEEE 14节点系统和IEEE 33节点系统构造的全局系统进行仿真,验证所提模型和优化方法的有效性,并分析了协同规划下系统整体经济性和可再生能源消纳情况。     

基于主从博弈的输配电网协同经济调度

针对市场环境下如何协调主动配电网与输电网的运行策略以实现二者共赢的问题,提出一种基于主从博弈的输配电网协同经济调度策略。首先,采用主从博弈架构建立了输配电网双层经济调度优化模型,其中上层为输电网价格出清模型,下层为考虑二阶锥交流潮流约束的配电网经济调度模型。然后,应用二阶锥重构技术、KKT (Karush-Kuhn-Tucker)条件、强对偶定理和线性松弛技术将所提双层模型转化为混合整数二阶锥单层规划模型进行求解。最后通过算例验证了模型和方法的有效性。结果表明,所提输配协同经济调度策略可以有效降低输电网电能及备用出清价格,同时提高了配电网运行经济性。     

考虑源荷不确定性的配电网新能源系统规划策略

碳达峰、碳中和的提出使发展新能源系统成为我国能源转型的必然需求，然而新能源系统发电和持续增长负荷的不确定性问题会危害电力系统的稳定运行，研究考虑源荷不确定性的配电网新能源系统规划策略具有重要意义。为此首先建立了考虑源荷不确定性的配电网新能源系统鲁棒规划模型，综合考虑配电网的规划成本和运行成本。由于原有模型为一个难以直接求解的混合整数非线性规划问题，提出一种二阶锥松弛的方法将原模型转化为易于求解的混合整数二阶锥规划模型，提高了模型的求解效率。最后，以IEEE 33节点的配电网为算例进行仿真，仿真结果验证了所提策略的有效性。     

考虑电压-无功调节的台区互联装置规划方法

伴随分布式能源广泛接入低压配网,对配电网运行灵活性和消纳能力要求不断提高。利用低压柔性互联装置将独立运行的低压配电台区分区互联,避免传统电压调节和无功补偿装置频繁动作。考虑柔性互联装置造价昂贵,协同传统电压-无功调节装置,提出了低压柔性互联装置的选址定容规划方法。首先,分析低压柔性互联装置拓扑结构和运行方式,建立其潮流模型。其次,建立低压柔性互联装置优化配置的双层规划模型,上层规划以年综合费用最少为目标,下层规划考虑电压-无功协调控制时间序列模型,以运行成本和电压偏差最小为目标,基于粒子群算法和混合整数二阶锥规划算法交替求解,得出配网系统最优柔性互联方案和最优运行方式。最后在IEEE 33节点算例上进行实例分析,验证该双层规划算法的有效性。     

考虑与集中市场协同的本地点对点交易双层优化模型

随着配电网内分布式能源渗透率不断提升,合适的市场机制可促进分布式能源的就近消纳。构建了与集中市场协同的本地点对点交易双层优化框架,上层为本地点对点交易的纳什议价非线性模型,下层为集中市场出清线性模型。提出了两阶段求解方法求解所建模型,在阶段1将上层模型简化为最小化本地市场总运行成本模型,下层模型保持不变,并借助Karush-Kuhn-Tucker条件进行等价代替,将其转化为混合整数二阶锥问题进行求解;阶段2为支付效益最大化问题,可采用算术-几何均值不等式进行求解。以一个输配联合系统为算例进行仿真分析和有效性验证,结果表明所建模型能促进分布式能源的就近消纳,提高本地市场主体的收益,并保证配电网安全运行。     

考虑气电联合需求响应的气电综合能源配网系统协调优化运行

在未来多能互补、综合能源系统的背景下,传统配电网和配气网独立调度运行的模式已经不能满足多种能源互补的运行要求。为此,该文提出气电综合能源配网系统最优潮流的凸优化方法,即利用二阶锥规划方法对配电网潮流方程约束进行处理,并提出运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法对天然气潮流方程约束进行处理,进而将非线性的气电综合能源配网系统优化调度问题转化为混合整数二阶锥规划模型,为气电综合能源配网的气/电协调优化运行和规划设计提供支撑。同时在配网系统中引入气电联合需求响应来提高系统调度的可控性和灵活性,从而更好的消纳新能源,以达到配网系统的优化运行。仿真结果表明,运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法能更好提高配气网的二阶锥松弛精度,且考虑气电联合需求响应能够提高综合能源配网系统运行的经济性和新能源的消纳能力。     

基于目标机会约束规划的储能容量优化配置模型

针对高比例可再生能源的不确定性给主动配电网的电力平衡与灵活性运行带来的影响,提出了一种基于目标机会约束规划的储能容量配置方法。首先分析了含高比例可再生能源的主动配电网中典型"鸭型净负荷曲线"场景下的电力需求与灵活性需求问题,由此引入目标机会约束规划方法,建立了考虑电力需求裕度、灵活性需求裕度的目标机会约束规划模型以配置储能资源。最后,通过算例验证所提模型的有效性,仿真结果表明,所提储能容量优化配置模型及其协同运行方案能有效解决高比例可再生能源接入下典型"鸭型净负荷曲线"场景中的电力需求以及灵活性需求不足问题。     

高比例新能源下考虑需求侧响应和智能软开关的配电网重构

提出了高比例新能源接入下考虑需求侧响应(DR)和智能软开关(SOP)的配电网重构策略.首先,构建了配电网重构下的DR和SOP模型;然后,综合考虑网损费用、弃风费用、弃光费用和开关费用,以社会利益最大化为优化目标,构建高比例新能源接入下多时段配电网重构模型;接着,通过大M法和二阶锥松弛将配电网重构模型转化为混合整数二阶锥规划问题,并采用YALMIP和CPLEX对转化后的模型进行求解;最后,采用改进的IEEE 33节点配电系统进行了算例仿真,并进行了灵敏度分析和不同配电网重构策略的对比分析,验证了模型的有效性.算例分析结果表明,采用所提考虑DR和SOP的配电网重构策略,可以有效提高配电系统的新能源消纳能力,平抑负荷峰谷差,提升配电网运行的经济性.     

考虑低碳和柔性负荷的有源配电网混合整数二阶锥规划

在配电网低碳化背景下,提出了考虑碳排放和柔性负荷的有源配电网混合整数二阶锥规划模型,目标是在满足网络运行约束和CO₂排放上限的前提下,给出总成本最小的投资策略。考虑新能源、负荷和能源价格的不确定性,提出了基于k均值的场景聚类方法。模型的决策变量为更换过载线路、投建新能源和储能装置,以及投建稳压器和电容器组等电压控制设备,并考虑了多项式形式的电压相关型的柔性负荷、网络重构以及碳排放额约束。针对规划模型的非凸非线性特征,采用虚拟需求法将网络重构建模为混合整数线性规划形式,并提出了一种基于泰勒展开的改进二阶锥松弛方法,以解决柔性负荷模型给传统二阶锥松弛带来的难题。通过69节点系统对该模型进行测试,结果表明,所提模型不仅总规划成本较低,而且有助于减少碳排放。     

计及不确定性因素的分布式电源与电动汽车充电站协调优化

高渗透率分布式电源与电动汽车负荷接入配电系统给电网的安全经济运行带来了显著影响。基于这一背景,文中对传统配电系统规划模型进行改进,使其能有效应对配电系统中分布式电源与电动汽车充电站的协调优化问题。应用离散化的多状态模型表征可再生资源的不确定性,构建以系统网损最小为优化目标的协调配置模型,并使用二阶锥松弛技术对所建优化模型进行等价处理。基于IEEE 33节点配电系统,对所建模型的有效性进行验证,结果表明所提方法可有效计及可再生资源不确定性的影响,制定满足工程实际应用需求的协调优化方案。     

考虑市场交易的新型电力系统调度辅助决策方法研究

本文提出了一种与新型电力系统的市场运营模型相结合的能源调度辅助决策方法。该方法使用双层优化,下层的子电网独立运营网络,并将决策发送给上层运营商,该运营商根据机组组合和二阶锥交流潮流模型进行市场交易。此外,开发了一种单领导多跟随者博弈,其中每个子电网都得出其自身可再生能源、储能设备和需求响应相关的调度决策,这些调度决策通过使用混合整数线性规划的主电网互相联系。鉴于上层和下层决策的混合整数性质,制定了一种新的重构分解方法来求解这个双层优化模型。通过在三个测试系统上进行的仿真实验,证明了所提出的方法可以准确地表示新型电力系统的物理特性,并以显着的计算效率获得合理的结果,验证了其有效性。     

考虑热网潮流的区域热-电综合能源系统协同优化配置研究

区域热-电综合能源系统作为连接跨区域和用户侧综合能源系统的“桥梁”,如何协同其设备配置与系统运行是值得关注的问题。首先,研究建立了考虑流向可变量调节运行方式下的热网模型,通过松弛结合罚函数的方式将其转化为二阶锥形式;进一步结合其他设备及电网潮流模型建立了协同优化配置模型,该模型下的设备配置策略能够同时优化多种设备接入节点的位置及其配置容量。算例结果表明:与传统配置策略相比,同时考虑设备容量及节点位置的配置策略能够减少设备容量配置冗余,降低规划及运行综合成本;流向可变的热网模型能提供更灵活的运行方式以增加设备配置的灵活性,得到成本更低的配置方案。     

含抽蓄电站与新能源发电的柔性直流系统日前优化调度方法

多端柔性高压直流输电技术可实现大规模可再生能源发电的多点汇集送出,通过接入和调控抽水蓄能(以下简称"抽蓄")电站可进一步平抑可再生能源出力波动、匹配负荷侧需求.针对含新能源发电和抽蓄电站的多端柔性直流系统,采用生成场景集方法建立了考虑新能源发电出力不确定性的日前随机优化调度模型.该模型详细考虑了定速与可变速抽蓄机组运行约束和抽蓄电站库容约束,同时包含了计及柔性直流电网有功损耗的潮流约束.通过对柔性直流电网潮流约束二阶锥松弛,将所建立模型转换为以期望运行费用最小为目标的混合整数二阶锥规划问题,可求解获得日前优化调度方案.以中国张北柔性直流示范工程为例进行仿真分析,验证了所提方法的有效性.