基于智能软开关与市场机制的有源配电网阻塞管理方法

随着高渗透率可再生能源和大规模灵活负荷的广泛接入,在市场环境下用户以实现自身利益最大化的电能生产或消费行为,将可能导致配电网潮流分布在时间及空间上的过度集中,从而出现阻塞问题。文中提出了一种基于智能软开关与市场机制的有源配电网阻塞管理方法。考虑市场环境下灵活负荷的响应特性,建立了基于智能软开关与电价机制的配电网阻塞管理模型,通过将直接控制手段与市场调节机制相结合来解决有源配电网的阻塞问题。采用PGE 69节点算例对所提出的阻塞管理方法进行了分析与验证。结果表明,该方法可以有效解决配电网阻塞问题,且智能软开关对于缓解系统阻塞及降低阻塞费用有显著作用。     

一流城市配电网的灵活适应性评价指标及计算方法

一流城市配电网的建设是国家、城市、电网的共同战略需求,但多元分布式电源和新兴负荷的增多,增加了配电网运行的不确定性,再加上可能存在的各种扰动或故障,对一流城市配电网的灵活适应性提出了更高的要求。立足配电网发展现状,进行一流城市配电网的内涵分析;对一流配电网灵活适应性进行特性分析,从配网侧、负荷侧和电源侧阐述各类灵活性资源;面向配网侧、负荷侧和新能源发电,提出一流城市配电网的灵活适应性评价指标体系及计算方法;最后针对修正的IEEE 33节点算例系统,计算不同场景设定下的部分指标值,定量评估不同场景下配电网的灵活适应性。所提一流城市配电网的灵活适应性评价指标及计算方法,对当前一流城市配电网的推广建设具有重要的指导作用。     

基于边界分析和线性回归的随机配电网重构判别方法

配电网重构是通过改变联络线开关和分段开关的状态来改变网络拓扑结构以达到降低系统网损、提高系统可靠性的目的。近些年,随着分布式电源接入配网侧,给配电网重构带来了一系列新的问题。在这不断变化的新环境中,运行部门往往会关心已有的网络是否需要重构。本文提出一种判别随机配网重构的方法,该方法基于边界分析,通过随机潮流模拟与最小二乘技术,从长期角度对网络进行评价,最终给出系统重构与否的判断方法。该方法成功地运用于IEEE 33节点配电网系统。     

基于网络重构与SNOP协调控制的交直流混合高压配电网阻塞管控模型

传统交流系统的负荷转供依赖倒闸重构操作,机械过程响应速度慢、操作流程复杂,已经无法有效地缓解结构复杂、负荷快速大幅波动的城市高压配网中的局部运行阻塞,交直流混合配电网具有拓扑灵活、潮流可控的优势,可以利用电力电子换流设备加入可控直流环节提升线路的传输能力,实现负载均衡和连续快速转供,提出将城市配网中的部分交流联络开关改造为背靠背电压源型换流器(VSC)控制的智能软开关(SNOP),这种交直流组网方式在融入可控直流环节的同时最大限度的保留了原有交流配电系统的存量资产,在此基础上建立SNOP端口功率控制与高压配电网供电路径转换的联合运行优化模型,算例验证数据表明此方案充分利用了SNOP对线路潮流的灵活控制,根据负荷变化动态建立传输路径,有效缓解了局部运行阻塞,同时控制成本更低,还能减少备供线路的投资。     

基于多源数据融合的配网负荷均衡技术

为了解决配网中普遍存在的馈线重过载问题,提出了一种基于多源数据融合的配网负荷均衡技术。首先,根据配网负荷动态特性建立了馈线重过载量化模型。其次,融合调度、营销和运检等多个业务系统的数据源,针对3种典型应用场景提出了相应的配网负荷数据集构建方法。最后,通过多种配网重构方案下重过载指数的试算与比较,确定最优的馈线负荷均衡调整方案。实际算例证明了该技术的有效性。基于该技术研发的配网负荷管理与优化辅助决策系统已实际应用于江苏配网调度及运维检修。     

基于主从博弈的主动配电网阻塞管理

随着需求侧灵活性资源在配电网中的渗透率不断提高,其不协调的运行方式可能会导致配电网中线路阻塞和节点电压越限。为解决这些问题,提出了一种配电网节点边际电价统一出清的主从博弈双层调度框架。上层框架解决用户在负荷聚合商引导下的用电成本最小化问题,负荷聚合商为主从博弈的领导者;下层框架解决配电网系统运营商在考虑网络潮流安全和电压越限前提下的社会福利最大化问题,配电网系统运营商为主从博弈的追随者。利用Karush-Kuhn-Tucker最优性条件和对偶定理,将非线性双层问题转化为单层混合整数线性规划问题求解。仿真算例验证分析了所提出的模型对缓解网络阻塞的有效性,以及灵活性资源在配电网阻塞管理当中的作用。     

面向配网变压器群集的负载均衡优化方法研究

为解决配电网中变压器的负载率存在较大差异导致的配电网网损增大的问题,提出了一种在1个优化周期内而不是1个时间断面上开展运行优化的负载时空均衡优化方法.以开关设备的开闭状态为优化变量,以变压器群集的有功损耗最小为目标函数,确定配电网在优化周期内的重构方案.在网络拓扑给定的条件下,通过灵活调整分布式电源的无功出力和变压器分接头优化配变群集的节点电压进行仿真,仿真结果表明本文所提方法可以有效降低配变群集的网损,提高节点电压质量.     

基于量子粒子群算法多目标优化的配电网动态重构

为保证配电网动态重构后系统安全稳定的运行,提出了以网损和节点电压稳定性为目标函数的量子粒子群算法的配电网动态重构。针对配电网动态重构过程中时段划分问题,提出以负荷曲线的单调性和幅值变化大小为依据初步划分时间段落。采用整数型量子粒子群算法进行动态重构,重构过程中以相邻时段的网损变化值的关系获取最佳重构段落,然后综合考虑配电网网损最小和节点电压值最大且波动最小为目标寻找最佳重构结构。以IEEE33配电系统为例验证了所提方法的有效性和实用性。     

以提高供电可靠性为目标的主动配电网负荷转供优化方法

分布式电源(distribution generation,DG)在配电网的大量接入,形成主动配电网(active distribution network,ADN),对配电网的规划调度运行产生了深远影响,特别是给配电网应急恢复带来新的问题。针对这个问题,提出一种面向主动配电网的故障状态下的负荷转供模型,有利于提高供电可靠性和经济性。首先,根据可控能力对DG进行分类,并提出利用可控DG发电来恢复对越限负荷供电的策略;其次,提出负荷转供优化模型,综合考虑了DG发电和配网重构来降低供电企业综合负荷转供成本;再次,提出一种基于图论的重构配网放射性快速判断方法,能够为遗传算法快速产生可行解并排除不可行解的干扰;最后,仿真算例结果显示,提出的模型和方法在计算速度、迭代次数上优于现有研究方法,且可增加DG的额外发电和降低网损。     

基于负荷平衡的配电网重构遗传算法研究

以负荷平衡为目的建立了一种新的配电网重构方案的数学模型,即负荷的不平衡度以负荷平衡指数来衡量。采用遗传算法,染色体以开关的状态为基因进行编码,通过杂交、变异等操作综合分析计算出基于适应度函数的最优方案,也就是具有最小的负荷平衡指数的重构方案为最优。作为对比,计算出了负荷平衡指数较小时的网损,发现优化重构后配电网的网损也相应降低了。以三馈线IEEE16节点系统对该方法的有效性进行了验证,结果表明该方案用于配电网重构能显著改善负荷,降低网损。     

城市高压配电网负荷转供辅助决策关键技术与系统

城市电网灵活性不足是造成系统调峰与输电阻塞问题的根本原因,为解决这一问题,提出了一种考虑城市高压配电网负荷转供及储能充放电策略的协同优化策略,并开发了一套可实现高压配电网灵活运行调度的在线辅助决策系统。通过分析城市高压配电网的拓扑特点,在其变电单元简化拓扑建模的基础上,分别以最小化220 kV输电网运行成本和110 kV高压配电网负荷削减成本为上、下层目标,建立时序双层优化模型,通过上下层模型的不断交替迭代,实现对高压配电网拓扑状态及储能运行状态的求解;基于高压配电网标准化站内接线的电气拓扑聚合通用方法,开发了一套可满足高压配电网灵活调度的运行控制与决策支持系统,以实现城市高压配电系统分布式新能源和储能广泛发展的运行方式优化以及调峰与负荷转供策略制定。最后,以某地区电网为例进行方法建模和实用性分析,测试并验证了所提方法的可行性与应用前景。     

基于交通信息和配电网全成本电价的电动汽车充电负荷调度方法

电动汽车的集中充电行为会在一定程度造成交通拥堵,为解决这一问题,综合考虑交通信息和电网信息,基于边际定价理论得到配电网节点边际电价和交通阻塞成本,构建电动汽车充电的全成本电价模型。在此基础上,提出一种考虑交通信息和配电网全成本电价的电动汽车充电负荷调度方法。通过仿真算例验证,该方法在满足电动汽车充电需求的同时可以有效缓解交通拥堵。     

低碳环境下计及柔性负荷和电锅炉的电热联合系统优化调度

在大力提倡电能生产向绿色低排转型的背景下,构建了能够同时兼顾电能生产经济性和低碳性的含风电电热联合系统综合优化调度模型,在系统发电侧加装电锅炉以解耦热电机组“热电耦合”约束,在需求侧调度柔性负荷以实现负荷调峰。优化模型以系统发电运行成本最小为经济优化目标,以碳交易成本最小为低碳优化目标,应用模糊双目标优化方法将双目标优化问题单目标化并采用帝国竞争算法进行求解,实现了对电热联合系统经济性和低碳性的兼顾。通过对不同场景下含风电的电热联合系统进行算例分析,验证了本文优化模型及求解算法的有效性和优越性。     

基于相变储能系统主动响应能力挖掘的配电网经济调度

为了解决配电网面临的供电电压不合格和潮流分布欠优等问题,提出基于相变储能系统(PCMTESS)需求响应的配电网经济调度策略。介绍PCMTESS的构造和工作机理,分析热力侧的能耗规律,建立计及热耗散的热力侧和计及无功调节能力的电力侧封装模型。在此基础上,考虑潮流分布约束和分布式新能源出力特性,以配电网的购电成本最小化为目标,在综合考虑光伏、风机、负荷不确定性的条件下,建立统一的配电网调度模型。提出主、子问题交互迭代的求解策略,实现优化模型的高效求解。基于IEEE 41节点配电网的仿真结果表明,所提PCMTESS在维持室温舒适的前提下,能够优化配电网的潮流分布和改善电网的电能质量;所提调度模型为配电网的安全经济调度和综合能源消纳问题的解决提供了一个崭新的视角。     

考虑新能源消纳及需求响应不确定性的配电网主从博弈经济调度

针对当前配电网侧风电消纳率较低的问题,运用Stackelberg动态博弈理论,提出一种以配电网侧为主体、负荷侧为从体的主从博弈模型.通过分析用户负荷特性,建立用户负荷特性模型;运用三角模糊数描述需求响应的不确定性,建立价格型需求响应不确定性模型;以配电网侧配电网运行成本最小及风电消纳最大、负荷侧用户电费最低为目标建立配电网主从博弈经济模型,二者通过优化配电网侧的准实时电价策略集及负荷侧需求响应策略集达到博弈均衡;以修改后的IEEE 30节点系统为算例,采用改进型教与学优化算法求得该主从博弈模型的均衡解.算例仿真分析表明,所建模型能够有效提高配电网风电消纳能力,减少配电网运行成本和用户电费,实现主、从体双方社会效益与经济效益最优化.     

基于成本分析的柔性直流配电网综合规划方案研究

随着直流分布式发电的高渗透率以及敏感直流电子负载的不断增长,柔性直流配电网络的应用越来越广泛,为比较柔性直流系统与传统交流配电系统,提出基于成本分析的柔性直流配电网规划方案。该方案可确定最优的交直流变电站位置和规模、交直流馈线的布线路线以及中低压侧交直流馈线的长度和容量,其目标函数由投资成本和运营成本组成。提出的柔性直流配网规划方案是在没有预先分配配电系统的地区实施的,并与传统交直流规划方案进行了比较。最后算例结果表明,与常用的交流配电系统相比,采用柔性直流配电方案可降低敏感负载下的总成本,并能提高分布式电源的渗透率。     

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。     

Cyber-Physical Integrated Planning of Distribution Networks Considering Spatial-Temporal Flexible Resources

The rapid development of cyber technology and the increase of flexible resources have transformed the distribution network into a cyber-physical distribution system, while the accompanying multidimensional uncertainties have brought new planning challenges. In this paper, an innovative approach is proposed to effectively leverage distributed resources while considering the impact of cyber-physical coupling in distribution network planning. A cyber-physical integrated planning model of the distribution network is proposed, considering the effects of spatial-temporal flexible resources and multi-network coupling. Specifically, a three-layer optimization model is established and analyzed by the simulate anneal-particle swarm optimization algorithm. The upper layer achieves the optimization of the location and configuration of energy storage systems and smart terminal units. The middle layer optimizes the data load migration strategy using spatial-temporal flexible resources to solve the voltage exceeding problem caused by high penetration of distributed power access, while the lower layer optimizes the cyber side communication topology, improving the convergence speed and control performance of the distribution network. Then, the optimization model is analyzed iteratively with objective functions including total planning cost, operation excess loss and distributed control performance. Finally, the effectiveness and economy of the proposed planning scheme is verified and compared to traditional methods.