基于分类概率机会约束IGDT的配网储能多目标优化配置

鉴于可再生能源出力及负荷需求的不确定性会对配电网储能配置效果造成不利影响,该文构建了基于分类概率机会约束信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)的配电网储能鲁棒优化配置模型;该模型不仅利用IGDT提高了配置方案的鲁棒性,还通过引入分类概率机会约束机制消除了常规IGDT需预先设定偏差因子的主观性,同时充分体现了风电、光伏和负荷不确定性分布的概率差异性。根据不确定理论将机会约束转化为等价确定性约束,并采用非劣排序复合微分进化,实现模型求解。算例应用表明,所提出的储能优化配置方法在经济性、电压改善效果、鲁棒性、灵活性和高效性等方面具有优越性。     

基于机会约束规划的主动配电网分布式风光双层优化配置

提出了一种基于机会约束规划的主动配电网(ADN)分布式风光双层随机最优潮流优化配置模型。上层模型以兼顾传统配电网的投资收益与配电自动化成本的年利润最大为目标函数,通过蒙特卡罗(MC)随机模拟和前推回代法获取系统静态安全机会约束;下层模型以分布武电源(DG)有功削减最小为目标函数,考虑包括DG有功功率削减限制、有载调压变压器电压调节、DG功率因数调节等主动管理(AM)措施及系统静态安全机会约束。给出了结合遗传算法、MC随机模拟和前推回代法的模型求解方法,通过判断上层模型是否满足静态安全机会约束起动下层模型。算例仿真结果表明,该方法在满足置信水平的机会约束下可有效避免小概率事件的负面影响,且在适应多容量渗透率边界下获得兼顾安全经济环境优化的ADN规划方案。     

考虑信息间隙决策的能源枢纽混合储能容量规划

针对电池储能等常规储能不能快速响应能源枢纽风电出力短期扰动问题,本文将混合储能引入能源枢纽当中,考虑混合储能在枢纽运行中的损耗,提出了能源枢纽日运行成本最优时的储能容量规划模型。然后基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)在风险规避策略与机会寻求策略下,建立考虑风电出力不确定性的鲁棒与机会模型,为决策者提供能源枢纽容量规划方案。最后通过算例分析,证明使用混合储能的能源枢纽对风电出力存储转化效率更高,日运行成本更少。同时基于IGDT的混合储能容量规划模型,能够为决策者提供在满足预期运行目标时风电出力最大/最小波动范围,分析风电出力不确定性与混合储能容量之间的关系,通过定量分析为不同风险偏好策略提供容量规划依据。     

考虑源荷不确定性与碳减排的复合储能系统优化配置模型

在大规模光伏接入的清洁低碳型配电网建设背景下,为实现分布式光伏、负荷、储能设备与电网之间的协调运行,提升配电网的碳减排能力,针对光伏出力与负荷需求不确定性问题,提出了一种考虑源荷不确定性与碳减排的复合储能系统优化配置模型。通过对配电网内光伏和负荷特性进行分析,建立光伏出力与负荷需求不确定性模型;以复合储能系统综合成本最小、碳排放量最小、光伏功率波动平抑效果最好、能源利用效率最大为目标,基于概率的机会约束IGDT构建配电网复合储能系统优化配置模型,并进行求解;通过进行算例仿真验证所提复合储能系统优化配置模型的有效性。     

配电网中分布式电源最大准入容量分析

为计算配电网中分布式电源(distributed generator,DG)的最大并网容量,以配电网中DG的准入容量最大化为目标函数,在分析DG的接入位置、容量及接入方法等因素对配电网影响的基础上,形成了模型的电压约束、潮流约束以及DG的容量约束,采用遗传算法和牛顿–拉夫逊法求解模型。算例结果验证了该方法的有效性。     

考虑光-荷不确定性和旋转备用约束的主动配电网经济优化调度策略

分布式光伏、储能装置等大量分布式电源接入主动配电网(active distribution networks,ADN)后,光伏出力、负荷和旋转备用容量的多重不确定性对主动配电网经济调度的可靠性提出新的挑战。考虑了光伏出力及负荷不确定性,对旋转备用容量进行概率约束,以调度过程中运行成本最小为目标函数提出了一种主动配电网经济优化调度模型。通过所提出的潮流约束线性化方法和离散步长变换方法,将机会约束规划(chance constrained programming,CCP)模型转化为易于求解的确定性混合整数线性规划(mixed-integer linear programming,MILP)模型,并通过CPLEX求解器进行求解。基于IEEE-33节点配电网系统对所提方法进行验证。算例结果表明,所提策略的系统计算时间显著减少,优化效果更好,且可以通过适当设置旋转备用容量概率约束的置信水平实现主动配电网可靠性与经济性间平衡。     

考虑光-荷不确定性和旋转备用约束的主动配电网经济优化调度策略

分布式光伏、储能装置等大量分布式电源接入主动配电网(active distribution networks,ADN)后,光伏出力、负荷和旋转备用容量的多重不确定性对主动配电网经济调度的可靠性提出新的挑战。考虑了光伏出力及负荷不确定性,对旋转备用容量进行概率约束,以调度过程中运行成本最小为目标函数提出了一种主动配电网经济优化调度模型。通过所提出的潮流约束线性化方法和离散步长变换方法,将机会约束规划(chance constrained programming,CCP)模型转化为易于求解的确定性混合整数线性规划(mixed-integer linear programming,MILP)模型,并通过CPLEX求解器进行求解。基于IEEE-33节点配电网系统对所提方法进行验证。算例结果表明,所提策略的系统计算时间显著减少,优化效果更好,且可以通过适当设置旋转备用容量概率约束的置信水平实现主动配电网可靠性与经济性间平衡。     

计及多约束的多分布式电源接入配电网最大承载力分段算法

分布式电源(DG)大量并网给电能质量带来风险,评估DG接入配电网的最大承载力对DG规划具有指导意义。建立了多DG接入配电网承载力评估的优化模型:目标为DG并网容量最大,约束涉及电压偏移、电压波动、短路电流和继电保护的相关技术标准。针对该模型,提出了基于约束指标相对于DG容量灵敏度的单约束和多约束协调分段计算方法。基于不同的DG初始值,分段计算可分别采用倒推和顺推2种计算流程进行。最后计算分析了辐射型配电网在多约束多个不同类型DG情况下的系统最大承载力,表明了所提方法在计算精度和效率方面的优越性。     

变电站容量和DG置信容量概率规划

针对基于主变"N-1"安全准则或给定容量比确定变电站容量存在的问题,采用概率规划方法,基于总费用最小建立了涉及DG的变电站容量优化简化模型:目标函数考虑了变电站容量投资和停电损失费用;约束为相关配电网规划导则中推荐的主变容量及其组合。其中,通过多场景概率分析法建立了DG的多状态出力模型;提出了较小供电区域内一般仅需对不同类型DG状态进行组合来考虑分布式电源出力的相关性。考虑到实际变电容量的离散性,模型采用枚举法进行求解。基于模型求解获得的变电站优化容量,定义了两类DG变电置信容量,将传统的DG变电置信容量评估转换成了基于变电站优化容量的DG变电置信容量计算。算例表明了概率规划对于变电站容量选择的意义以及DG对变电站容量的替代作用。     

考虑需求响应影响的含分布式电源的配电网多目标协调规划

分析了考虑需求响应影响的含分布式电源(DG)的配电网多目标协调规划问题,建立了以DG综合投资成本(包括DG安装及运行维护成本、购电综合成本、需求响应运行成本、网络损耗成本和环境效益)最小为目标的模型,综合考虑网络系统安全约束和需求响应运行约束条件,实现DG位置和容量的协调规划。利用自适应粒子群算法对IEEE33节点系统进行求解,算例结果表明,该模型能有效提高可再生能源的利用率,提升含DG的配电网规划的经济性。     

基于主从博弈的配电网源网协调扩展规划

由社会资本投资的大量分布式电源(Distribution Generation, DG)接入配电网势必对配电网稳定与经济运行带来诸多挑战。为了对DG进行合理规划,以我国电力改革的实际情况为背景,从配电公司(Distribution System Company,DISCO)和分布式电源运营商(Distributed Generation Owners,DGOs)的利益角度出发,构建基于主从博弈的DISCO配电网扩展规划的双层优化模型。上层决策以DISCO的成本最小化为目标,综合考虑各年配电网运行约束和DG渗透率约束;而下层决策则由多个DGO的子优化问题组成,以各DGO的收益最大作为优化目标,计及各年并网容量约束。然后,采用粒子群算法求解该双层优化模型,得到以年为单位的最有配电网扩展规划方案。最后,基于IEEE-33节点系统进行仿真实验,验证了所提模型的有效性与先进性。     

基于Fourier-Legendre级数展开的主动配电网储能容量优化

主动配电网中储能运行过程具有明显的时序特性,尤其在细分运行时段或考虑储能组数配置的优化问题中,决策变量的维数急剧增加,加剧了模型问题求解难度。针对这一问题,提出一种对储能的能量状态(state of energy,SOE)进行Fourier-Legendre级数展开的容量优化方法。首先,通过Fourier-Legendre级数展开的方法建立储能的模型,优化展开项的系数,由此得储能SOE的连续化函数表达式。其次,考虑分布式电源(distributed generation,DG)出力不确定性,建立了同时以DG消纳和削峰填谷为目标的机会约束模型。由此,求解出主动配电网不同运行状况下储能充放电功率和储能电池容量。通过算例验证了所提方法的快速性和有效性,并分析了储能电池容量、风光渗透率、网络电压分布状况等的相互作用。     

计及分布式电源发电不平衡度约束的三相不对称配电网动态重构

该文提出一种计及分布式电源(distributed generation,DG)发电三相平衡需求的三相不对称配电网的动态重构方法。首先以开关成本与网损成本之和最小为目标,构建了同时计及配电网络三相不对称及DG发电不平衡度约束的动态重构模型;其次,在模型中引入三相储能装置(energy storage,ES),实现DG与ES的协调运行,从而在保证DG发电不平衡度约束的同时,能够满足三相不平衡负荷的需求;最后,基于多种线性化手段,将模型转化为混合整数线性规划问题,实现其有效求解。该方法体现了配电网运行安全性与经济性的协调,可在保证DG运行安全性的同时,有效降低网络损耗,提高配电网运行的经济效益。通过对修改的IEEE 34节点及IEEE 123节点配电系统的计算与分析,验证了方法的有效性。     

考虑DG时序特性及EV时空特性的配电网规划

分布式电源(DG)出力以及电动汽车(EV)充电的不确定性给配电网规划带来巨大挑战。首先,利用季节场景与时段划分法构建DG和常规负荷时序特性模型;其次,利用蒙特卡洛模拟法和交通起讫点分析法构建EV充电负荷时空分布模型;最后,基于2个模型得到的配电网各节点各时刻的DG出力、不同类型常规负荷及EV充电负荷,以配电网运营商年收益最大为目标函数,充分考虑网架新建、网架替换和DG选址定容等因素,构建考虑时序特性含DG和EV的配电网机会约束规划模型,并采用蒙特卡洛模拟嵌入双种群协同进化遗传算法的方法对模型进行求解。以某配电网为算例,验证了所提模型和算法的合理性和有效性。     

计及分布电源消纳的混合储能系统优化配置

针对高比例以风光为代表的分布式电源(distributed generation, DG)接入主动配电网中，存在弃风弃光、电压越限和功率波动等问题。为实现DG消纳最高、净负荷功率波动最小，提出一种基于小波包分解与混合储能系统(hybrid energy storage system, HESS)运行约束相结合的功率分配策略，建立HESS多目标规划模型。首先，对净负荷功率进行小波包分解，得到各储能初始功率指令；其次，结合全钒液流电池、超级电容运行约束和考虑DG消纳最大运行策略，对HESS内部功率进行修正。在此基础上，建立以综合成本最小、DG消纳最大、净负荷功率波动最小以及电压偏差最小的全钒液流电池-超级电容HESS功率分配和容量配置模型；并采用改进的快速非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅲ,NSGA-Ⅲ)对多目标模型求解；最后，通过对改进IEEE-33节点系统进行仿真计算。仿真结果表明，该策略下HESS配置方案，可以有效提高DG消纳同时平抑净负荷功率波动，提高主动配电网运行稳定性。     

基于配电网节点边际容量成本和时序特性的分布式电源规划

配电网的边际容量成本表述了负荷的增加或分布式电源(DG)接入配电网中引起供电设备所需容量的变化,从而引起的供电投资成本的变化。本文针对开环运行的配电网,通过灵敏度法构建灵敏度系数矩阵,对配电网的节点边际容量成本(LMCC)进行计算,并根据实际情况考虑LMCC的变化,将DG效益评估分为用户自备DG和电力部门DG配置。重点讨论电力部门DG配置情况下多类型DG选址定容的规划,并考虑了多类型DG和负荷的时序特性。最后运用MATLAB仿真软件在IEEE33节点配电网系统中进行了LMCC数值计算,利用粒子群算法进行了考虑时序特性的DG规划,并验证了模型和方法的合理性。     

充电站和风电源的选址和定容

正考虑负荷、风电机组出力、电价和可入网电动汽车(PEV)的充放电等多种不确定性因素对分布式电源选址和定容带来的影响,以分布式电源(DG)的总成本(包含网损、投资和运行成本)最小和反映配电网接纳DG能力的准入功率最大为目标函数,以系统安全运行要求为约束,构造了以DG的安装位置和容量为优化变量的规划模型。采用基     

考虑灵活性的储能容量多阶段分布鲁棒规划

储能作为一种灵活性资源,具有促进新能源消纳和电力系统安全稳定运行的作用。然而受储能投资成本的制约,难以仅依靠大规模的储能满足系统的灵活性要求。为此,提出了一种考虑灵活性的电力系统储能容量规划模型,计及现有可调节的传统发电机组对灵活性的影响,并采用分布鲁棒机会约束描述新能源出力的不确定性;根据系统不同时间尺度的运行特性,综合考虑储能的投资成本、新能源出力的不确定性和系统运行的灵活性,建立了多时间尺度下的储能配置模型;采用多阶段迭代线性优化的方法提高求解效率。基于IEEE-RTS 24节点系统进行算例分析,结果验证了所提方法在求解储能配置容量方面具有较好的经济性和鲁棒性。     

考虑不同负荷水平下DG定容选址的配电网协调规划研究

针对多种负荷水平下,分布式电源(DG)接入配电网带来的随机性问题以及无法兼顾DG容量与选址的协调规划问题,本文构建了一种考虑不同负荷水平与DG定容选址的配电网协调规划模型,可对配电网网架进行重新构建的同时,综合考虑DG容量与配置位置的规划,以获得最小的有功网损与最大的电压支撑效果。该规划模型首先对风电接入配电网的随机特性构建数学概率模型,然后将配电网开关组合与各个DG的容量、配置位置同时作为变量引入烟花优化算法求解,最后在不同风电场景与负荷水平下得到最优规划结果。美国PEG69节点系统的算例仿真结果表明该模型不仅可以满足配电网辐射状与稳定运行的约束,在与仅引入DG容量和仅引入DG位置规划的对比中,验证了容量位置协调规划在配电网经济运行方面的优越性。     

以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法

针对储能电源参与电网辅助调频问题,提出一种以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法。综合考虑实时电量、备用功率和环境效益,构建储能电池全寿命周期的成本-效益计算模型;进而建立以净效益最大为目标,以容量及功率为决策变量,综合考虑实时出力、调频需求约束和荷电状态(SOC)约束的储能电池优化配置模型;基于经验模态分解(EMD)原理,设计一种考虑常规机组爬坡率限制的储能参与二次调频的初始功率指令分配方法;并给出了利用遗传算法辅助求解该优化模型的容量配置方法流程。仿真结果表明,所提出的容量配置方法不仅可以得到能够较好地协调经济效益和调频效果的容量配置方案,同时可得到储能出力功率,该功率可作为储能电池的运行调度参考方案,提高了配置方法的工程实用性。