风电全消纳下的配电网储能可调鲁棒优化配置

随着现代电力系统中分布式风电的渗透率不断提高,其出力的不确定性和波动性对电网规划运行的影响愈发显著。侧重于对配电网中储能系统进行优化配置以应对分布式风电的不确定性,提出了综合考虑网损成本、储能投资运行成本以及主网购电成本的可调鲁棒规划模型,最终获得满足风电功率全部消纳要求且总成本最少的储能布点以及容量配置方案。在规划求解过程中,引入二阶锥松弛技术对原模型进行凸化松弛,使非凸非线性优化问题转化成为可有效求解的二阶锥优化问题,并通过对凸锥模型进行拉格朗日对偶将原双层规划问题转化成为含双线性项的单层规划问题。由于鲁棒调整参数的引入,整个模型在提高规划结果鲁棒性的同时,防止规划结果过于保守。最后通过算例证明了所提出模型的有效性。     

考虑可再生能源不确定性的热电联供型微网随机鲁棒经济调度

为应对可再生能源出力不确定性和传统微网供能形式单一造成经济性较低的问题,提出了多能源微网两阶段随机鲁棒优化模型。模型考虑了电网与热网的网架结构,目标函数旨在最小化最恶劣风电出力场景下的两阶段微网成本,其中包括第一阶段启停成本与第二阶段运行成本。由于第一阶段与第二阶段的决策与优化结果相互影响,因此两阶段优化问题难以直接求解,文章采用线性决策随机鲁棒优化框架对模型求解。首先,应用线性决策方式相关理论对第二阶段进行转化;其次,采用锥化模糊集刻画可再生能源出力的不确定性;最后,将第二阶段的sup-min问题推导为锥优化的min问题,进而与第一阶段的min问题合并,得到能够直接求解的单层锥优化问题,并采用求解器求得最优解。仿真结果验证了所提模型和方法的有效性。     

考虑多种调节手段的配电网经济运行优化

由于配电网中有功与无功功率存在强耦合关系,传统将有功、无功分别优化的处理方法无法让配电网处于最优经济运行状态,且负荷需求和分布式发电出力的不确定性也给配电网运行带来巨大挑战。基于此,以支路潮流模型为基础,提出一种考虑多种调节手段（包括有载调压变压器、电容器组、静止无功补偿装置、储能装置以及开关重构）的配电网两阶段鲁棒经济运行优化方法,并将非线性潮流约束进行二阶锥松弛,从而将经济运行优化模型转化为混合整数二阶锥规划问题进行有效求解。为解决负荷需求和分布式发电出力的不确定性,采用两阶段鲁棒优化方法,并通过列与约束生成（column-and-constraint generation,CCG）算法进行求解获得各调节措施的最优鲁棒运行策略。最后通过IEEE 33节点验证了所提模型的有效性。     

基于二阶锥最优潮流的机会约束分布鲁棒优化研究

新能源及负荷的不确定性会影响电力系统的安全运行,目前很多基于直流潮流的经济调度研究考虑了不确定性,而考虑不确定性的交流最优潮流值得进一步研究。因此,该文工作包括二阶锥最优潮流模型(second-orderconealternating current optimal power flow model,SOC-ACOPF)、基于分布鲁棒的最优潮流模型(second-orderconealternatingcurrent optimalpowerflowmodelbasedonthedistributionalrobust optimization,DR-SOC-ACOPF)的建立及求解方法。首先,通过引入的松弛变量对潮流非线性部分进行二阶锥松弛,提出了最优潮流的二阶锥求解方法,并额外添加松弛上限约束限制二阶锥松弛的误差。其次,将节点功率的不确定性与潮流表达、泰勒展开结合,推导了不确定量的关系方程,以此结合机会约束构造方法及方差区间估算,建立了可直接求解的二阶锥最优潮流的机会约束分布鲁棒优化模型,此方法具有较强的鲁棒性,且计算过程易处理。最后,通过多个IEEE算例验证了所提方法的有效性。     

计及风电相关性的二阶锥动态随机最优潮流

可再生能源的大规模接入增加了系统运行调度中的不确定性。同时,实际运行中风电功率具有较强相关性,忽略这些因素将会带来较大的计算误差。目前二阶锥规划多应用于单个时间断面下的最优潮流,但只考虑单时段的最优潮流无法有效计及风电功率的不确定性以及相关性。而现有动态随机最优潮流缺乏对多维风电功率的准确建模,求解计算效率偏低,无法保证收敛性。针对以上问题,文中提出了计及风电相关性的二阶锥动态随机最优潮流模型。基于Pair Copula函数对多维风电功率进行建模,并通过凸松弛将非线性动态随机最优潮流模型转化为二阶锥规划模型,利用商业软件Gurobi结合改进三点估计法对模型进行求解。通过与传统模型以及不计及风电相关性的方案进行对比,验证该模型的有效性和实用性。     

交流配电网分布鲁棒优化模型及快速求解算法

针对鲁棒优化保守性大、求解困难的缺点,本文提出交流配电网两阶段分布鲁棒优化模型及其快速求解算法。该模型以开关操作成本、微型燃气轮机发电成本、网损成本及弃风弃光切负荷成本最小为目标函数,构建基于置信区间的两阶段分布鲁棒优化模型;然后以电压的平方和相角为独立变量,提出变量替换结合二阶锥变换的模型转换新方法,将原模型转换为易于求解的混合整数二阶锥规划模型。算例分析表明,本文所提模型克服了基于盒式不确定集的鲁棒优化模型保守大的缺点,提高了算法求解速度。     

不平衡主动配电网电压无功两阶段多目标鲁棒优化

高间歇性分布式电源大量接入、线路排布不对称、负荷分布不均匀等因素加剧了配电网的三相不平衡。同时,分布式电源和负荷的显著不确定性导致配电系统电压越限频繁以及网络能量损耗增加。引入电压不平衡度二阶锥约束,以降低主动配电网的三相不平衡程度;采用鲁棒优化方法对分布式电源与负荷的不确定性进行建模;在此基础上,提出一种不平衡主动配电网的两阶段多目标电压无功控制模型,以最小化系统电压偏差和网络能量损耗;结合二阶锥松弛与线性化技术将非凸模型转化为可求解形式,利用法线边界相交算法处理多目标问题,并采用列与约束生成算法将可求解模型分为主问题与子问题进行迭代求解,从而得到鲁棒帕累托最优解。基于澳大利亚某真实配电网验证所提方法的有效性和鲁棒性。     

考虑DG功率非线性特性和综合负荷建模的DG和DR协同规划

通过对考虑电压静特性的综合负荷和不同负荷转移比例的需求响应进行建模,以总投资、总运行费用净现值最小为优化目标,构建双层多阶段分布式电源和需求响应协同规划模型。重点对具有强烈的非线性功率特性的风电机组和微型燃气轮机进行分段线性化处理,然后,将投资层变量与运行层耦合关联为单层优化模型,采用Big-M方法对衍生出的双线性项进行处理,结合支路潮流二阶锥松弛技术,最终将原双层非线性模型转化为单层混合整数二阶锥规划问题进行求解。最后,通过33节点系统分析验证了所提模型和求解方法的有效性。     

考虑新能源波动区间的交直流配电网下垂斜率鲁棒优化方法

为应对交直流配电网中新能源出力的不确定性,以交直流混合配电网电压源型变流器(VSC)为研究对象,提出了考虑新能源波动区间的交直流配电网VSC下垂斜率鲁棒优化方法。该方法在保证系统鲁棒安全的前提下最小化期望场景的网损,并采用列和约束生成算法进行求解。在下垂控制中,提出V 2ac-P和V 2ac-Q双下垂控制,在保证线性反馈下垂特性的前提下,将模型的子问题转化为混合整数二阶锥规划问题。此外,为提高子问题二阶锥松弛的精确性,提出了支路损耗限值策略,通过求解支路损耗最优潮流模型,确定每次迭代过程中各支路可能的最大损耗,并在子问题中以此为约束对支路电流进行限值。数值仿真结果表明,提出的优化方法可以以微小的经济代价显著提高系统的鲁棒安全性。支路损耗限值策略能有效提高二阶锥松弛的精确性,从而增强子问题对于极端场景的优化能力。