N-0安全的城市配电网安全域与供电能力

现有的配电网安全域与供电能力大都基于N-1安全准则,文中提出了N-0安全(即正常运行约束下)的城市配电网安全域模型和供电能力模型。首先,分析了研究N-0下的安全域及供电能力的必要性。然后,分别提出了N-0下配电网安全域和供电能力模型及供电能力曲线的概念和数学模型。最后,通过算例验证了所提模型的有效性,并分析了安全域与供电能力在N-0和N-1下的区别、联系以及在运行和规划中的使用方法。     

考虑多次转供的配电网最大供电能力评估方法

最大供电能力是配电网发展规划的重要参考数据,现有评估方法未考虑多次转供,评估结果偏于保守,不能适应配电网自动化发展趋势。鉴于此,提出一种考虑多次转供的配电网最大供电能力评估模型。首先基于路径描述方式,建立负荷的供电路径集。然后以路径的通断状态为变量,以系统负荷之和最大为目标函数,以配电网N-1安全校验准则为约束条件,建立了配电网最大供电能力评估模型。最后采用粒子群算法求解该问题,并设计了粒子N-1校验不通过时的罚函数。算例证明,该方法可以充分挖掘配电网的供电潜力,同时可以针对各类主变故障提出相应的失电负荷转供策略,破解了传统评估方法的局限性。     

城市中压配电网最大供电能力评估方法

针对城市中压配电网存在的供电瓶颈问题,分析了城市中压配电网在不同接线方式下的站间负荷转移情况后提出了最大供电能力的评估方法。在线路满足N-1原则的前提下,着重考虑主变N-1原则下所能提供的最大负荷,给出了城市中压配电网最大供电能力的数学模型。该模型是以中压配电网所能提供的最大负荷为目标函数、以N-1原则为约束条件的混合整数规划问题,采用优化计算软件包LINGO求解。实际配电网络的算例验证了该方法在评估中压配电网最大供电能力方面的可行性与有效性,表明加强站间联络既能提高供电可靠性,又能有效挖掘配电网的供电潜力,可望用于优化电网运行,确定供电设备合理的负载水平,指导城市中压配电网的规划建设。     

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。     

考虑N-1安全的分布式电源多目标协调优化配置

现有风电和光伏分布式电源(DG)规划模型均未计及配电网中的主变、馈线N-1约束,所得配置方案未必满足安全性要求。为解决该问题,提出一种考虑N-1安全的多目标DG选址定容规划模型。基于安全距离模型,介绍配电网N-1安全评估方法和指标;利用准蒙特卡洛模拟和奇异值分解生成风光荷相关性样本矩阵以提高规划结果准确性;以年综合费最小和安全距离均衡比最小为多目标,利用机会约束规划方法建立DG规划模型,并采用正态边界交点联合动态小生境差分进化算法对模型加以求解。算例结果表明,所得选址定容规划方案能保证N-1安全,实现了综合考虑系统经济性、安全性下的最优,验证了所提模型和算法是合理、有效的。     

兼顾供电能力和安全裕度的智能配电网协调运行优化方法

配电网的供电能力直接影响到其供电可靠性,而现有供电能力模型解均是资产效率最大化下的N?1安全临界值,未达到配电网实际运行所需满足的安全裕度要求,使得其在负荷波动等不确定因素影响下适应性较差。针对这一问题,提出一种兼顾供电能力和安全裕度的配电网协调运行优化方法。首先,基于配电网安全距离模型,定义了安全距离均值、安全距离均衡度和安全距离均衡比3个量化描述N?1安全裕度的指标。其次,将供电能力充盈度最小和安全距离均衡比最小作为目标函数,给出了相应的优化模型,并利用正态边界交点联合序列二次规划算法对模型加以求解。最后,通过算例仿真,与现有文献方法对比,给出了2个不同情景下的N-1安全裕度校验分析。结果表明,该方法协调优化了社会经济性和供电安全性,提高了配电网抵御负荷波动的能力,对调度运行人员具有指导意义。     

基于最大供电能力的中压电缆网络优化

城市配电网络结构优化对配电网供电能力和设备利用率具有重要的影响。基于"N-1"安全准则,对配电网负荷转供能力进行研究,提出了一种配电网供电能力的计算方法。定义了区域配电网最大供电能力,以配电网络年综合投资成本最小为目标函数,以最大供电能力、变电容量释放和变电站间联络等为约束,建立了开关站供电模式的中压电缆网络优化规划模型,采用数学软件包进行求解。算例验证了算法和模型的有效性,与常规配电网优化规划结果相比,供电能力和经济效益得到了明显的改善。     

基于提高供电能力的配电网协调规划研究

针对城市中压配电网存在的供电瓶颈以及未考虑多电压等级协同供电不足的问题,构建了配电系统供电能力计算模型,在配电网供电能力计算模型的基础上构建配电网典型供电模型。通过分析主变N-1原则校验及过载主变负荷二次转供过程,得到主变所能提供的最大负荷以及不同典型供电模型下的主变出线数、站间所需联络点数、主变和线路负载率等网络供电能力关键指标,给出了城市中压配电网的最大供电能力,并制定典型供电方案,通过具体技术指标来指导配电网规划建设工作。     

考虑经济安全性的有源配电网供电能力研究

与传统配电网不同,接入有源配电网的可控分布式电源能够参与配电网的经济运行。可控分布式电源的出力分配由主动配电网的经济调度策略确定。为实现供电能力最大化,可控分布式电源通常运行在额定状态,这与经济运行的目标相背离。而且配电网运行需满足N-1安全准则,而现有文献中的分布式电源(DG)优化运行模型均未计及N-1准则,所得出力策略未必满足系统安全要求。综上所述,为解决这一问题,提出了一种考虑经济调度和N-1安全约束的供电能力模型。以供电能力经济比最小和安全距离均衡比最小为多目标,算例表明所提模型能保证N-1安全,实现了综合考虑系统经济性、安全性下的最优,验证了所提模型是合理、有效的。     

配电项目最大供电能力及增供电量效益的评估

提出一种配电网供电能力评估方法及配电网项目增供电量效益的预评估方法。基于主变负载率均衡的原则,以变电站负载率为自变量,以系统最大供电能力为目标函数,以主变N-1故障情况下负荷转移不超过变电站之间联络线传输容量以及变压器自身容量裕度为约束条件,构建配电系统最大供电能力评估模型,并提出基于线性规划的求解方法以简化运算。以项目投运前后系统最大供电能力与负荷预测值确定增供电量效益评估模型。既考虑了联络线及变压器容量的充分利用,同时兼顾了变电站负载均衡,保证了系统的安全供电和供电质量;既评估了配电系统最大供电能力,也实现了对配电系统项目增供电量效益的评估。通过实例分析,验证了该模型的有效性。     

配电网安全域的实证分析

完成了具有一定规模的实际配电网安全域(DSSR)实证研究,并应用于该电网的夏季大负荷分析。首先,简要介绍了现有的DSSR概念和理论,并针对调度部门需求对安全评价方法与安全控制方法进行了实用化改进。其次,在天津市核心城区选择了一个4.82km2的完全配电自动化覆盖的配电网,根据电网数据计算出该电网的安全边界方程,再进一步验证了该安全边界在电网运行中是实际存在的。最后,基于DSSR对夏季大负荷数据进行了安全分析,并将分析结果与已有安全分析报告对比。对比表明,计算得到的安全边界准确地反映了该电网的N-1安全运行范围,对于夏季大负荷的分析结果也与实际情况相符。     

考虑多种分布式电源及其随机特性的配电网多目标扩展规划

为了增强新建配电网环网转供能力,提高供电可靠性,同时减小投资和运行维护成本,提出了一种分布式电源(DG)选址定容和多供电途径的网状新建配电网协调规划方法。该方法建立了考虑经济性、可靠性和稳定性的多目标优化模型,优化求解采用两层嵌套的粒子群算法。在规划中考虑了风电、光伏、燃气轮机、储能电池4种DG的选址和定容。针对输出功率不确定的DG,建立了概率模型,利用多状态系统理论,将随机性问题转化为确定性问题。最后以某开发区的实际配电系统为例,验证了所提模型和方法的合理性。     

电力系统输电运行弹性空间建模与效益评估

电力负荷增长和新能源接入给电网安全、经济运行带来了新的挑战。为提高电网运行安全裕度,在更大空间内实现资源优化配置,需要在现有设备基础上,挖掘电网的电能输送潜力。为此,提出输电环节运行弹性空间的概念,以挖掘输电线路与联络线的运行弹性空间。文中提出两种提高输电运行弹性空间的方式及其建模方法:①基于转移分布因子,建立线路故障短时增容弹性模型;②基于互联外网静态等值模型,建立考虑外网运行约束的联络线调整弹性模型。在此基础上,提出考虑输电运行弹性空间的N-1安全经济调度优化模型。最后,通过IEEE 30节点与IEEE 9节点互联系统评估了输电运行弹性空间的效益。仿真表明,考虑输电运行弹性空间的调度方法相较于常规调度方法可有效提高风电消纳,降低电网运行成本。     

考虑经济性与安全性的发输电联合优化规划

独立的发输电规划已无法适应新形势下电力系统发展需求。从联合建模的角度,考虑风电出力的随机性与间歇性给系统带来的安全隐患,建立了计及系统N-1安全网络约束的发输电联合优化规划模型。为平衡系统安全性与经济性之间的矛盾,以系统切负荷费用表征安全成本,在此基础上,以年投资费用、燃料费用、安全成本及弃风惩罚成本之和最小作为目标函数。考虑到不同负荷水平持续时间的差异性及风电出力的不确定性,采用高斯混合模型方法对运行场景进行削减,其能够在得到聚类中心的同时从概率角度给出数据分别属于不同聚类中心的可能性。以修改的Garver-6和IEEE-RTS 24节点系统为算例,对所提模型和方法进行了验证和分析。     

有源配电网的全象限安全域

针对有源配电网,提出了全象限配电系统安全域(TQ-DSSR)的概念与模型,并观测归纳城市配电网TQ-DSSR的拓扑特性。首先,讨论了有源配电网的正常运行约束与N-1安全性,再进一步建立TQ-DSSR模型。其次,观测TQ-DSSR的二维截面,与传统配电系统安全域(DSSR)对比发现,最显著的区别是TQ-DSSR由单象限域变为全象限域。对于以供电功能为主的城市配电网,TQ-DSSR的形状与DSSR相同,可能呈现五边形、梯形、矩形或三角形,但斜边与坐标轴在域方向夹角不只为45°,还可能为135°;TQ-DSSR最安全点为分布式电源出力最大且负荷空载工作点,不再是传统的零负荷坐标原点;TQ-DSSR状态空间中的安全性满足广义单调减性,即当割集净负荷增加时安全性降低或不变。TQ-DSSR模型反映了有源配电网中节点与支路潮流均有反向的基本特征,为后续考虑储能、微网与负荷响应等元素的完整智能DSSR奠定了基础。     

适应季节性负荷的配电变压器与台区线路协调规划方法

为改善农村煤改电地区设备利用效率低的问题,并兼顾供电可靠性,提出一种适应季节性负荷的配电变压器与台区线路优化规划方法。主要思路是建立配变间低压联络线,根据季节性负荷特点,通过联络线开关状态变化,转换运行方式,使部分配变低负荷季节退出运行。以综合费用最小为目标构建配电变压器网络双层规划模型,上层采用Voronoi法规划配电变压器,下层采用Prim算法规划低压供电线路,并结合遗传算法进行优化求解。最后,通过对典型供电区域进行配变规划验证了该方法的可行性,并且能够降低配变损耗,提高供电的可靠性和经济性。     

基于安全边界的高渗透率可再生能源配电系统规划研究思路

提出了基于安全边界的高渗透率可再生能源配电系统规划思路及研究方案。首先,对目前国内配电网规划在接入可再生能源后面临的问题进行探讨,指出系统安全是限制可再生能源高比例的瓶颈,而安全边界可以刻画系统满足N-1安全准则的最大运行范围,是突破"高比例"瓶颈的有效方法。然后,分析发现在高比例可再生能源场景下,安全边界的模型、性质与机理将发生重大变化:边界范围将从单象限域变为全象限域,配电网的功能与安全性特征随着渗透率增长而明显不同,需要找到引起安全性质变化的临界渗透率。最后,提出基于安全边界的规划思路与研究方案:根据边界形状大小等指标优劣来选取网架结构,并优化储能、主动负荷等可控元件;分别研究高负荷密度城市场景与可再生资源丰富乡村场景下的规划方法;借鉴容载比,发展出广义源—荷配比,从宏观上指导实际规划;形成新的配电网规划标准系统与仿真平台。     

基于空调负荷数据挖掘的配电网扩展规划方法

针对配电网规划领域负荷数据挖掘问题,基于实际数据,应用隐马尔科夫模型算法,建立空调负荷挖掘及需求侧响应评估模型,将空调负荷从用电数据中分离,准确描述需求侧响应限值。以配电系统折算到年的总成本最小为目标函数,提出扩展规划模型并进行求解,最后通过IEEE 33节点算例对模型有效性进行验证。结果表明,所提数据挖掘算法能够有效挖掘用户需求侧响应潜力,有利于优化配电网规划方案,降低系统总成本,延缓配电网扩展投资,提高配电系统整体经济性,对配电网规划具有重要的现实意义和作用。