基于柔性多状态开关的有源配电网双层优化方法

大量间歇性分布式电源的接入,给配电网带来了新的挑战。柔性多状态开关(soft open point, SOP)是一种新型的电力电子装置,具有强大的功率调控和潮流优化能力。文中提出了一种基于SOP的有源配电网双层优化方法。首先考虑SOP运行控制的约束条件,建立了多端口SOP等效模型。然后以年综合费用最小为目标建立SOP上层规划模型,以多时段配电网电压偏差、网损最低为目标建立基于最优潮流的下层优化模型,并采用改进的遗传粒子群混合优化算法对双层优化模型进行求解。最后在IEEE 33节点算例上,对比分析了规划前后三端口SOP的优化能力。结果表明,SOP能有效解决配电网电压越限问题,同时降低系统损耗,并且合理的SOP规划对配电网运行优化效果更为显著。     

考虑节点运行风险差异的多端柔性配电网络自适应潮流优化

为更好地平衡配电网运行优化中的安全性和经济性,提出考虑节点电压越限风险差异的多端柔性配电网潮流自适应优化方法。基于柔性开关设备(SOP)结构,建立SOP传输损耗模型;以网损与加权的节点电压偏差之和为目标函数,计及系统初始电压偏差状态和分布式电源(DG)实时渗透率,建立目标函数中网损和电压偏差的自适应权重模型,考虑电气距离、DG位置和源荷出力相关性,提出各节点电压偏差的赋权策略,从而构建配电网运行优化模型。以改进的3个IEEE 33节点馈线组为例,将模型转化为凸优化模型后采用内点法求解,结果表明所提模型是有效的,权重自适应策略可改善电压,降低网损,并提高优化模型对不同渗透率下配电网的适用性。     

含电动汽车和智能软开关的配电网动态重构

提出含分布式能源、智能软开关(SOP)和电动汽车(EV)有序接入的配电网重构策略。基于上班族的出行习惯模拟EV的无序充电模型,并构建配电网重构下的SOP模型;对于接入的EV无序充电负荷,采用拉格朗日松弛分散式优化算法和虚拟电价进行EV的有序调度;以最小化网损费用,SOP运行费用,弃风、弃光费用与开关动作费用之和为目标函数,通过大M法和二阶锥松弛将配电网重构模型转化为混合整数二阶锥规划模型,采用CPLEX求解器进行求解。IEEE 33节点标准系统的仿真结果表明,在配电网动态重构中采用SOP代替传统开关能够提升配电网运行的经济性,同时采用所提有序调度方法优化EV充电可以改善配电网电压质量。     

基于随机森林算法的综合能源配电网电能质量评估方法与网架优化模型

文中针对综合能源配电网存在的电能质量问题考虑采用网架优化措施进行优化。对计及电压偏差、谐波电压、电压波动、三相不平衡度四个指标采用层次分析法建立综合能源配电网电能质量评估体系,其中基于模糊层次分析法确定评估体系各指标的主观权重,以综合能源配电网网架优化方案为控制变量,考虑到系统中多种能源形式的互补运行,以配电网电能质量评估指标最大化为目标函数,计及配电网网络拓扑约束,节点电压约束,网络辐射状约束等必要约束条件建立配电网网架重构优化模型。针对随机森林算法分析其运行原理,并基于随机森林算法对所建立的模型设计模型求解流程,进行仿真算法分析,说明所建立的模型能够改进配网电能质量,验证了模型的正确性和有效性。     

集成可再生能源发电的配电网无功优化模型

可再生能源规模化接入配电网已经成为共识。针对大量可再生电源以及电力电子器件所导致的配电网无功波动、网损增加以及电压波动等系列问题,提出了一种基于改进自适应粒子群算法的集成可再生能源的配电网无功优化方法。通过对风机以及光伏系统出力进行建模,获得其出力预测数据;建立含有电压越限罚函数的集成可再生能源的配电网无功优化模型;引入了电压稳定指标的概念,对配电网各个时段的电压状况进行评价;并通过改进的自适应粒子群优化算法进行模型求解;利用改进的IEEE-33节点系统进行了仿真验证。仿真结果表明文中提出的模型能够有效地降低网损,减少电压波动,保证电网的稳定运行,可以为后续的无功优化提供参考与借鉴。     

基于BAS-IMOPSO算法的风电系统储能优化配置

风力发电作为清洁的可再生能源,在电力系统中应用广泛。但风电出力的随机波动性对电力系统电能质量产生了不利影响。储能系统具有灵活的双向调节能力,引入储能可有效平抑风电接入系统带来的电压与功率波动问题。本文考虑储能接入节点与容量不同对风电出力波动的平抑效果不同,以系统电压偏差、日有功网损和系统内储能接入总容量为目标函数建立多目标储能优化配置模型,并采用改进多目标粒子群算法（BAS-PSO）求解该模型。模型求解结果为一组pareto最优解,为在其中选取最优储能配置方案,采用基于信息熵的逼近理想解排序法,得到最佳储能接入节点与容量。在IEEE-33节点配电网系统中对所提模型进行仿真验证,结果表明储能系统可有效降低配电网的电压偏差与有功网损,提高了系统的电能质量与运行经济性,并具有削峰填谷的作用,同时验证了BAS-PSO算法的有效性。     

计及电压稳定指标的含DG配电网无功优化

将分布式电源(DG)的无功调节能力与传统的电压调节手段相结合,研究了含DG的配电网无功优化问题。建立以降低系统网损、抑制电压波动和电压稳定指标为综合目标的配电网多目标无功优化模型。通过蒙特卡罗仿真对配电网系统进行无功补偿选址,采用模糊层次分析法确定各指标的权重系数,并基于量子混合蛙跳算法求解含DG的配电网无功优化问题。最后,通过IEEE 33节点系统进行仿真计算,结果表明在配电网接入DG的基础上进行无功优化能较大程度地改善系统电压水平和降低系统网损,并且证明了所提算法的可行性和有效性。     

基于智能软开关优化配置的配电网柔性互联策略

针对优化互联配电网综合运行成本以及智能软开关（soft open point,SOP）配置问题,提出一种基于改进鲸鱼优化智能算法和二阶锥规划的混合算法。在分析SOP运行模型的基础上,利用蒙特卡洛法模拟风电与光伏功率分布特性,建立了一种考虑配电网购电成本、网络损耗、SOP损耗以及储能充放电成本的SOP优化配置模型;设计了一种基于改进鲸鱼优化算法和二阶锥规划结合的混合优化算法,实现不同配电网间SOP柔性互联选址与系统运行成本优化。基于IEEE33节点与IEEE69节点互联系统进行分析验证,并对比既有柔性配电网互联策略,结果表明,所提策略能够实现配电网间设备协调互补,有效降低系统综合成本,提高有源配电网运行的经济水平。     

含高渗透率可再生能源的主动配电网两阶段 柔性软开关与联络开关协调优化控制

主动配电网要求配电网满足灵活可控、弹性坚强的要求,然而高渗透率可再生能源(REG)的接入给主动配电网的经济安全运行带来了很大的挑战。针对REG出力的时序性与随机性,考虑REG预测误差,建立两阶段柔性软开关(SOP)与联络开关协调优化控制架构。在日前阶段以网损最小、弃风弃光最少为综合目标建立了SOP与联络开关时序协调优化模型;在日内滚动优化阶段,基于模型预测控制建立SOP反馈滚动优化控制模型,以减少REG出力随机性对配电网运行的影响。提出网络重构约束的二阶锥模型转化方法,以实现利用混合整数二阶锥规划方法统一求解SOP与网络重构的协调优化。算例结果表明,通过日前、日内滚动两阶段协调优化控制能充分考虑REG出力的波动性与随机性,增强配电网对REG的消纳能力,在提升配电网电压水平的同时改善配电网的经济效益,保障配电网经济安全运行。     

基于HSA-PSO的配电网源-储协同优化控制方法

目前通常采用增加无功补偿装置的手段来解决高渗透率分布式电源接入时的配电网电压控制及网损优化问题,而兼顾分布式电源和储能系统调节作用的控制方法较少。考虑储能系统和分布式电源的协同配合,建立以配电网电压偏差最小、有功网损最小及分布式电源消纳量最大的配电网多目标优化控制模型。有效结合和声搜索算法和粒子群优化算法,提出具有自适应能力的和声搜索-粒子群算法（HSA-PSO）对所建立的模型进行求解。通过仿真算例验证了本文优化控制方法的有效性。     

基于BFOA算法的配电网DG选址定容方法

发展分布式能源系统对于实现的“碳达峰”和“碳中和”,提升可再生能源的开发利用具有重要意义。提出一种基于细菌觅食优化算法（BFOA）的配电网分布式电源（DG）选址定容方法。建立以配电网的功率损耗指数、电压偏差以及安装分布式电源所降低的净运行成本最小为目标的数学模型及约束条件,提出损耗敏感系数（LSF）来确定DG安装位置,并引用BFOA算法求解DG的最佳容量。仿真表明,相对于传统优化算法,BFOA算法在模型求解时间和收敛速度上具有明显优势,所提规划方法能够最大限度地降低功率损耗和运行成本,并提高系统的电压稳定性。     

计及智能储能软开关的配电网扩展规划

智能储能软开关（ESOP）作为智能软开关（SOP）和储能系统（ESS）深度耦合的电力电子装置,其接入配电系统能有效降低网络损耗,提升系统运行经济性。提出一种计及ESOP接入的配电网协同规划模型。首先,以背靠背电压源型换流器为例,构建ESOP的数学模型;其次,利用线性化手段,建立了配电网的混合整数线性规划模型;最后,通过扩展的IEEE 33节点系统及Portugal 54节点系统对所提的规划模型和求解方法进行了分析和验证,结果表明考虑ESOP接入的配电网协同规划策略能够有效改善电压质量、提升配电系统的经济效益。     

多端柔性直流输电系统动态协调优化控制策略

针对多端柔性直流输电系统（MMC-MTDC）采用定系数下垂控制存在功率分配失衡、直流电压越限及运行损耗较高的情况,提出一种动态协调优化控制策略。该控制策略考虑网损、直流电压偏差、换流站功率裕度、系统电压静态稳定裕度等因素对系统的影响,建立非线性多目标优化求解模型,并采用基于Pareto最优解集的多目标遗传优化算法计算受端下垂控制站的直流电压参考值、直流功率参考值和下垂系数。然后将求解得到的最优控制参数应用于系统,使换流站动态修正实际运行点以保证系统的稳定与经济运行。最后,建立四端MMC-MTDC系统并对所提控制策略进行仿真验证。结果表明,该控制策略可在满足各项稳定运行指标的前提下,根据系统运行工况得出最优控制参数并动态修正运行点,实现降低系统运行损耗和各站直流功率不满载的目标。     

考虑网损的配电节点电价模型及迭代计算方法

在分布式电源装机容量快速增长的背景下，建立本地电力市场可促进分布式机组出力的消纳和配电网的优化运行。文章提出了适用于本地市场竞价出清的配电节点电价（distribution locational marginal pricing，DLMP）模型，将其分解为有功价格分量、无功价格分量、网损价格分量、电压支撑价格分量以及阻塞价格分量，可量化各分量对节点电价的贡献。同时采用迭代算法对该模型进行求解，通过市场出清模型与交流潮流的迭代计算克服线性化节点电价模型对预设网损因子的依赖。通过对IEEE 33节点配电系统的仿真分析，验证了所提模型的有效性和所提算法的准确性。     

基于HSA-FNSA混合算法的配电网群故障恢复多目标优化决策

为快速获得系统故障后配电网群故障恢复优化方案,提出了一种基于启发式搜索-快速非支配排序混合算法（HSA-FNSA）的配电网群故障恢复多目标优化决策方法。首先,建立了配电网群故障前后的拓扑模型及故障类型的图论描述,并采用HSA算法获得故障恢复方案集;随后利用分层前推回代法求解配电网潮流以获得运行参数;进一步建立考虑配电网韧性、网损、电压不平衡量和开关操作次数的故障恢复多目标优化决策模型;引入FNSA算法获得帕累托非劣解集并确定终选方案。通过IEEE三馈线算例验证了所提方法在求解配电网群多类型故障恢复的可行性和优越性。     

考虑降损和平抑峰谷的配电网储能电池Pareto优化模型

为发挥储能电池在配电网运行中降损及平抑峰谷的作用,建立了一种考虑降损和平抑峰谷的配电网储能电池Pareto多目标优化模型。该模型以配电系统中有功损耗最小和1天中各时段负荷方差最小为目标函数,以储能电池的充放电功率为控制变量,以罚函数的形式处理电池容量约束和静态安全约束。依据日负荷曲线获取储能电池最佳充放电时段,结合前推回代潮流计算方法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II）对多目标模型进行求解。基于最大满意度,在Pareto解集中分别分析了网损最小、削峰填谷效果最优和网损与削峰填谷折中最优3种优化方案,以获取不同的储能电池运行优化方案。最后,以IEEE33配电网系统为例,验证了所提方法的实用性和有效性,并分析了不同决策策略下运行方案的优劣,为配电网经济运行提供决策参考。     

基于PMS的配电网优化辅助决策系统研究

在配电网的建设和业扩报装接入过程中,由于缺乏相应的技术手段,使得方案的系统性和科学性存在不合理现象,易造成线路供电半径过长、负载不均衡、低电压等问题,为解决这些问题,文章研究了基于生产管理系统的配网优化辅助决策系统,本系统以生产管理系统数据为基础,通过接入调度SCADA系统、配网线损系统、用电信息采集系统、配变监测系统等数据分析配网网架运行水平,计算电网线损和电压质量,查找配网的薄弱环节,对存在的问题给出网架优化方案和降损方案,提升配网经济运行水平。     

基于随机机会约束规划的有源配电网多目标规划

含分布式新能源配电网规划均采用被动、保守接入分布式新能源的规划方法,固然保证了配电网安全,但并没有反映分布式新能源的出力特征,因而造成不必要的配电网建设投资。为了解决这一问题,采用基于随机机会约束规划的有源配电网规划方法,将有源配电网规划中必须满足的硬性约束条件转变为较高置信度的软约束形式,同时,在模型中引入反映经济效益的投资成本、网络损耗以及反映配电网供电安全性的电压偏移度这3个目标函数作为优化对象,形成了有源配电网规划的多目标随机机会约束规划模型。采用结合量子法改进的非支配排序多目标优化遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm2, NSGA-2）求解获得非劣解帕累托前沿,在此基础上,运用逼近理想解排序法（technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS）对非劣解排序得到最优方案。最后,以57节点的配电网网络为算例,验证了方法的可行性、有效性。     

计及分时电价下用户需求响应的分布式储能多目标优化运行

以配电网网损和电压偏差最小为优化目标,计及分时电价下的用户需求响应,建立了与用户互动的分布式储能多目标优化运行模型,将电价变动引起的用户需求响应与分布式储能动态结合,探究了分布式储能在优化运行方面提升配电网运行水平的作用。采用改进的遗传算法对所建立的模型进行求解,证明了计及分时电价下负荷需求响应的分布式储能多目标优化运行模型能够有效降低配电网网损,减小线路电压偏差,同时也验证了所提出的改进遗传算法具有进化速度快、求解结果优的特点。     

基于人工蜂群算法的配电网无功优化

针对配电网电压质量较低的问题,建立了完整的无功优化模型。首先提出了一种新的无功补偿候选点的方法,即先基于网损最小选择无功补偿点,在此基础上再用动态优化选择无功补偿点;然后建立以网损最小、并联电容器容量最小、电压水平最好、两类电压稳定裕度最大的无功优化目标函数,用模糊方法将含有量纲的多目标问题转化为没有量纲的单目标问题;接着用人工蜂群(ABC)算法确定无功补偿点和容量。最后对IEEE-33节点配电网系统进行了测试分析,并与其它两种优化算法相比较,结果表明使用该优化算法,配电网无功配置方案较优,线路损耗明显降低,电压质量和电压稳定裕度明显提高。