计及灵活性资源的交直流混合配电网双层优化

如何引导灵活性资源参与电网优化运行是智能电网面临的重要问题,而交直流混合配电网的分区化和多元化也给优化运行带来新的挑战。提出了一种考虑灵活性资源参与的交直流混合配电网双层优化方法。首先,分析了供需两侧灵活性资源模型,通过对负荷聚类划分峰谷时段并制定合理分时电价,并从供需平衡的角度定义运行灵活性评价指标;其次,综合考虑需求响应、风光不确定性等因素,建立兼顾灵活性和经济性的交直流混合配电网双层优化模型,其中,上层模型以柔性负荷调度策略为决策主体,下层模型侧重于灵活性供给资源的运行策略,并利用分布鲁棒优化方法进行求解。最后,算例仿真结果验证了本文所提优化方法的合理性和有效性。     

考虑灵活性潜力的互联网数据中心与配电网双层协同规划方法

在国家“数字经济”与“新基建”战略的双重推动下,近年来互联网数据中心(internet data center, IDC)快速发展并逐渐成为电力系统中重要新增负荷和需求响应(demand response, DR)资源。为支撑IDC与电力系统协调发展,提出了一种考虑灵活性潜力的IDC与配电网双层协同规划框架。首先,根据IDC数据负荷及用电负荷特性建立IDC能耗模型,并从数据负荷的时空可迁移、可削减等角度分析了IDC灵活调节潜力。在此基础上,通过深入分析IDC与配电网之间的信息传递和互动关系,并考虑不确定性因素的影响,提出了以配电网运营商为上层领导者制定实时节点电价,数据中心运营商为下层跟随者基于实时电价参与DR的IDC优化选址和配置模型。该模型在充分考虑二者规划运行及价格的约束下,实现了上层净盈利最大化、下层成本最小化的双层协同规划。最后通过算例仿真和对比分析,证明了所提方法的有效性。     

交直流配电网的交换功率灵活性提升方法研究

分布式电源(DG)的大规模接入增加了配电网运行的不确定性,主动配电网要求网络具有较强的可观可控性,交直流混合配电网运行方式更加灵活可靠,是未来配电网的发展趋势。文中考虑主动配电网的网络重构、DG无功补偿等措施,建立基于二阶锥规划的交直流配电网与主网交换功率评估模型,求解配电网与主网的交换功率灵活性范围,该范围可为配电网和主网的运行调度提供技术参考。94节点算例验证了模型的有效性,结果表明交直流混合配电网相比传统交流配电网,与主网的交换功率灵活性范围更大,同时电压源换流器容量、DG出力水平等因素与该灵活性范围相关。     

考虑储能站投资收益的配电网规划模型

随着储能技术的发展,储能站在电力系统中的建设与应用具备了基本条件。随着我国电力市场迅速发展,越来越多的供应商参与到配电网侧寻求利益分配。为了均衡配电网运营商和储能站投资商的利益需求,该文以配电网拓展规划和储能站接入为规划场景,提出了考虑储能站投资收益的配电网双层规划模型。上层规划模型以配电网线路建设成本最低为优化目标,实现配电网运营商利益最优;下层规划模型以储能站通过"低储高发"获利最高为优化目标,实现储能站投资商利益最优。以一个小型配电网系统为算例,通过遗传算法求解上层规划模型完成配电网线路规划,并通过下层规划模型进行储能站的选址定容。仿真计算结果表明,在提出的运行策略下,储能站投资回报率与储能站所接入节点的负荷特性密切相关:负荷峰值越高,峰值持续时间越长,接入储能站获得的收益越高。     

考虑微电网灵活性资源属性的配电网规划方法

针对含微电网的配电网,提出了一种考虑微电网灵活性资源属性的配电网规划方法,该方法从变电站规划和网架规划两阶段考虑了微电网的灵活性资源属性。首先,建立了微电网内各灵活性资源的数学模型,进而组成微网的对外等效模型;然后,通过更新定容公式以及在网架规划中添加约束条件来考虑灵活性资源;最后,建立以配电网投资和运行成本最小为目标函数的规划模型,并基于改进的遗传算法进行求解。通过含3个微电网的待规划区域进行算例设计和仿真,结果表明文章提出的规划方法可以在成本少量增加的情况下提升系统传输灵活性,使得未来配电网运行过程中出现分布式电源波动或负荷预测不准确时,线路留有足够的灵活性供主网或微电网进行功率传输,证明了所提出模型的合理性和有效性。     

考虑可靠性的交直流混合配电网网架与分布式电源协同优化规划

含高比例分布式电源接入的交直流混合配电网是未来配电网发展的重要过渡形式,且随着电力系统的发展,对于配电网可靠性的要求越来越高。提出了一种考虑可靠性的交直流混合配电网网架与分布式电源协同优化规划设计方法。在场景构建阶段,该方法考虑了配电网中各分布式电源出力的相关性和时序性以及各负荷功率的时序性。在可靠性评估阶段,针对交直流混合配电网的运行特点,建立了完善的同时考虑稳态和故障运行下可靠性的综合评估体系,通过建立各可靠性指标间的联系,客观地将可靠性指标与经济性指标进行统一量纲处理。在优化阶段,对交直流混合配电网网架结构及分布式电源接入容量设计了双层协同优化策略。同时,建立了完备的线路故障抽样模型。以修改的IEEE 33节点交直流混合配电网的优化规划算例验证了所提方法的优越性和有效性。     

考虑有源配电网运行灵活性的智能储能软开关优化规划

当前大规模风光出力和负荷的波动性使得配电网对运行灵活性的要求不断增加。智能储能软开关(soft open point integrated with energy storage system, ESOP)具有智能软开关的功率灵活调节能力及储能系统的功率储存能力,可以提升配电网运行的灵活性和经济性。文中首先对ESOP的原理和数学模型进行阐述;然后,从节点和网架灵活性资源的调整能力出发提出净负荷调节量和支路负荷裕度,将其作为配电网灵活性的评价指标,将配电网运行成本及ESOP规划建设成本作为经济性指标,从而建立以含ESOP的配电网灵活经济运行为目标函数的优化规划模型;最后,采用二阶锥规划算法对模型进行求解。通过改进的IEEE 33节点系统进行算例验证,结果表明所提出的灵活性指标可准确量化配电网运行灵活性,优化规划模型可实现配电网经济灵活运行。     

考虑电池储能老化和需求侧响应的交直流混合配电网动态重构方法

现有的电池储能模型一方面认为电池的充放电功率和效率为固定不变的,另一方面有关电池储能的充放电过程对循环老化的影响缺少考虑,这与电池单元本体的非线性等效电路模型相违背。因此,考虑电池储能的循环老化成本、需求侧响应,提出了交直流混合配电网动态重构方法。通过对实际电池储能的充放电功率的运行区域进行采样,在凸包络的采样点集合中将非理想状态下的电池储能模型重构为线性模型。在此基础上,分别建立了基于累积吞吐电量和放电深度的循环老化成本模型,构建了综合成本最小化的交直流混合配电网动态重构模型。并采用混合整数二阶锥规划方法求解。在改进的33节点算例上仿真验证了所提基于放电深度的循环老化成本模型的经济性,分析了交直流混合配电网重构方法经济性的影响因素。     

基于椭圆近似的交直流混合配电网灵活性运行域快速计算方法

交直流混合配电网是主动配电网的重要分支,其灵活性运行域研究对实现输-配电网主动交互及高效经济调度具有重要意义。计及光伏、储能及可控负荷的灵活运行特性,文中构建了基于DistFlow潮流模型的交直流混合配电网功率灵活性运行域模型。首先,为降低光伏出力随机性的影响,采用多个典型场景下运行域的交集作为交直流混合配电网的灵活性运行域,并采用椭圆对多个连续时段的交流侧根节点有功功率-无功功率、电压源型换流器（VSC）交互有功功率的运行域进行近似。其次,通过添加外近似多边形顶点约束将模型转化为单层优化模型求解,在最大化椭圆面积的同时保证其分解可行性。最后,采用33节点和93节点交直流混合配电网为算例进行分析,研究了储能、可控负荷、VSC控制方式以及不同光伏渗透率对功率灵活性运行域的影响,采用蒙特卡洛方法验证了椭圆灵活性运行域的分解可行性,并在求解速度和精度上与传统方法进行了对比。     

计及运行灵活性的配电网双层规划

高比例可再生能源接入电网是新型电力系统的重要特征。为在新型电力系统中促进可再生能源消纳，提升配电网的灵活稳定运行，提出一种配电网双层规划模型：规划层以配电网运营商年化成本最小为目标函数，计及碳排放指标，确定规划方案；运行层以灵活性运行成本最小为目标函数，确定各节点可中断、可转移电量。采用模拟退火粒子群算法求解，以提高算法全局搜索能力。最后，通过IEEE33节点配电系统进行算例分析，结果表明在规划阶段考虑灵活性需求能提高系统灵活性，减少配电网运营商的投资成本，验证了规划方法的有效性。     

基于柔性环网控制装置的交直流混合配电网接线模式研究

随着分布式电源、电动汽车等直流电源和直流负荷的大规模接入及用户对供电可靠性要求的提高,柔性直流技术在配电网中的应用越来越广泛。该文研究了含多端柔性环网控制装置的交直流混合配电网的典型网架结构;提出了传统交流配电网向交直流混合配电网的过渡目标、过渡原则、过渡过程,并给出了几种典型网架的过渡方式;最后,以三端柔性环网控制装置为例,通过对运行方式的划分,明确了含柔性环网控制装置的交直流混合配电网的运行方式及转换过程,为传统配电网向交直流混合配电网的升级提供理论依据。     

基于配网重构的交直流混联配电网可靠性分析

传统10 kV等级供电区域为开环运行,并且区域之间联络开关都处于冷备用状态,一旦发生变压器故障,在联络开关闭合前负荷供电中断。同时变电站的主变设备设计容量大,主变压器平均负载率较低。一种好的解决方法是在传统10 kV交流配网中加入多端柔性直流互联装置建立交直流混联配电网。根据交直流混联配电网的特点,提出了一种适合于交直流混联配电网的可靠性评估方法,在保证系统可靠性的基础上,研究是否可以减小变压器容量冗余。建立了考虑备用元件的多端柔性直流互联系统的可靠性模型,采用支路交换法在变压器故障时进行配电网重构为负荷恢复供电。通过对加入多端柔性直流互联装置的10 kV配电网算例进行可靠性评估,结果证明了多端柔性直流互联装置接入配电网后,可以提高系统可靠性,同时根据系统配网重构的结果证明系统主变压器的设计容量可以减小。     

分布式风电接入交直流混合配电网的研究

用户负荷特性的改变和电力电子技术的发展使得直流配电网重新得到重视。构建了一种含分布式风电的新型交直流混合配电网,分析了传统配电网中风电场母线电压波动的原因,提出了适合交直流混合配电网特性且能够稳定风电场母线电压的控制策略。在PSCAD/EMTDC中建立了风电场交直流混合配电网的仿真模型,对所提出的控制方法进行验证。结果表明,与传统配电网相比,新型交直流混合配电网能更好地消纳风电波动功率,且风电场母线电压稳定性更好。     

基于多端VSC技术的一种交直流混合配电网网络结构

分布式电源的快速发展和配电网负荷的变化使得传统辐射型交流配电网面临诸多问题。该文利用多端电压源换流器(voltage source converter,VSC)技术,通过在交流配电网中增加直流环节来构建交流直流混合配电网,提出了交直流混合配电网的网络结构,并对其控制策略进行了理论分析,最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型对其网络结构和控制策略进行了仿真验证。仿真结果表明,通过对换流器进行合理控制,能够有效改善原有交流配电线路的电压分布和负荷承载能力,并且能够对系统潮流进行灵活控制,实现对系统能源的合理分配。另外,交直流混合配电网中的直流环节可以作为未来直流配电网的一部分,从而使传统交流配电网可以平缓过渡到未来可能全面建设的直流配电网。     

基于遗传-蚁群算法的交直流配电网分布式电源优化配置

随着分布式电源（distributed generation，DG）受到广泛的关注与研究，分布式电源接入交直流配电网的规划问题日益突出。该文在分布式电源选址定容阶段充分考虑不同类型DG和负荷的时序特性，以DG运维费用、DG投资年等效费用、系统网络损耗费用、燃料费用、污染赔偿费用、环保补贴综合最小作为目标函数，同时加入电压、功率等约束条件，建立了DG的选址定容模型。根据遗传、蚁群算法各自的优劣势，提出了运用遗传-蚁群复合算法求解该优化模型。最后以改进的IEEE-33节点配电网作为算例，验证了所提模型的合理性及算法的有效性。     

多端直流的交直流配电网潮流计算

传统的交直流潮流计算方法主要用于输电网计算,而交直流配电网需要考虑交流网侧三相不平衡和直流网侧分布式电源低压多端直流接入等问题。针对这一问题,提出了一种考虑三相不平衡的含多端直流的交直流配电网交替求解算法。(1)对交流系统和换流站三相不平衡建模;(2)计及换流站不同控制方式,推导了直流潮流方程,在其基础上,推导了含DC/DC变换器的直流潮流计算修正方程式,根据DC/DC变换器和换流站控制方式的不同,在交直流潮流计算中提出不同的等效处理方式;(3)通过改进的IEEE 34节点算例进行了仿真验证。仿真结果表明,在多端直流不同控制模式下,所述交直流配电网潮流计算方法处理三相不平衡、分布式电源直流接入等问题具有较好的收敛性能。     

含分布式电源的交直流配网双层规划研究

随着分布式电源的日益增多,交直流配网的发展势不可挡,文中针对其规划问题提出一种双层规划模型。第一层模型以系统建设成本和运行成本为目标函数,第二层模型使用经济调度细化第一层模型中运行成本的计算,使规划结果更加精确。针对不同的母线类型、支路类型和网络拓扑,提出一种交直流配网的网络编码方式,并嵌套智能算法,求解双层模型。算例采用13节点待规划网络,规划结果表明交直流配网在运行成本、线路建设费用、电压源型换流器(voltage source converter,VSC)安装费用和电源安装成本等方面都优于传统交流配网。     

交直流配电网中电动汽车充换储一体站规划

首先,以马尔可夫和速度-流量模型对快充车辆和电动公交进行时空负荷预测,结合快充站、换电站和梯级储能站的充放电功率构建充换储一体站(CSSIS)模型.然后,建立含CSSIS的交直流潮流模型,构建计及电动汽车到站行驶时间、排队等待时间和交直流配电网电压偏差的多目标选址模型,采用动态权重结合二进制遗传算法进行求解.其次,采用Voronoi图划分CSSIS服务范围,以综合投资成本最小为目标建立优化模型来确定最终站址,通过排队论优化充电机数量,以系统节点电压和CSSIS功率平衡为约束来确定站内设备容量.最后,通过算例验证了所提模型和方法的有效性.     

考虑连锁故障风险的交直流混联系统容量最优分配

将交直流混联系统的连锁故障风险与交直流容量最优分配这2方面结合考虑的研究迄今未见报道,旨在研究考虑连锁故障风险的交直流容量最优分配问题,作者进行了交直直流容量最优分配问题的初步分析和数学建模,提出了连锁故障蒙特卡洛仿真算法和交直流容量最优分配隐式枚举算法,对修改的IEEE 39算例系统进行了计算,求得使系统连锁故障与大停电风险最小的交直流容量分配最优解,分析了各种因素对交直流容量最优分配的影响。结果说明交直流混联系统的交直流容量分配存在一个比例均衡的最优方式,而应用所提方法可以从连锁故障与大停电的角度对此进行定量计算,这将为电力系统的实际规划运行提供一定的参考。