考虑扶贫光伏双重不确定性的农村配电网区间潮流方法

由于光伏发电固有的波动性和扶贫光伏接入的主观性,使得含扶贫光伏的配电网潮流计算需要考虑多重不确定性因素,给传统的确定性潮流计算带来挑战.提出考虑扶贫光伏不确定性的区间潮流方法,基于区间数学理论分别对扶贫光伏安装容量和光伏输出功率的双重不确定性进行区间描述,并建立了考虑光伏注入功率不确定性的配电网区间潮流计算模型.为了量化光伏出力不确定程度,定义波动率参数对区间大小进行调节,从不同光伏波动率和渗透率两个方面定量分析光伏不确定性对地区电网电压稳定和线损造成的影响,并与蒙特卡洛潮流方法进行对比,算例结果表明所提区间潮流方法更具完备性,可为配电网可靠运行提供上下界参考,能够对扶贫光伏并网运行提供理论支撑.     

求解含风电相关性区间潮流的仿射变换最优场景法

风电场发电功率有很强的不确定性和相关性,影响电力系统不确定潮流分布情况。为了能准确掌握电力系统潮流状态的区间分布特性,区间潮流作为不确定潮流计算工具,需要考虑风电的不确定性和相关性。采用联合采样区域的相关角量化风电出力的区间相关性,构建了考虑风电相关性的区间潮流(Interval Power Flow,IPF)模型,并提出了一种基于仿射变换的最优场景算法(Optimal Scenario Algorithm with Affine Transformation,OSA-AT)加以求解。该算法利用仿射变换先将相关的风电出力区间分布转化为独立的区间变量,然后应用最优场景法将区间潮流转化为一系列确定非线性优化问题,进而采用内点法计算获得潮流状态量的最大值和最小值,即区间分布。IEEE-14和IEEE-118系统的计算结果表明,所提方法可以精确处理区间变量相关性,且与蒙特卡罗方法(Monte Carlo, MC)相比,其计算效率可提高数十倍。     

计及不确定性的配电网分布式光伏承载能力区间分析方法

分布式光伏大规模接入对配电网安全稳定运行产生较大影响，分布式光伏承载能力分析与评估可有效指导分布式光伏的合理规划与利用。为此，提出一种配电网分布式光伏承载能力区间分析方法，以计算不确定性下的配电网分布式光伏最大接入容量。首先，结合历史数据，采用非参数核密度估计方法量化分布式光伏出力不确定性，并基于牛顿法计算分布式光伏出力区间。其次，考虑系统安全运行约束和分布式光伏出力不确定性，构建配电网分布式光伏承载能力区间分析模型，并基于区间分析理论将其分解为乐观子模型和悲观子模型。然后，为了降低模型求解难度，通过等价变换将悲观子模型进行简化，并分别求解两个子模型以获得区间解。最后，在改进15节点配电系统和浙江丽水某实际配电网进行仿真分析，结果验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于极限学习机的有源配电网多场景静态电压安全分析

随着配电网中分布式可再生能源(distributed renewable generation,DRG)单相接入及其出力波动带来的不确定性增加,DRG接入情景下的配电网过电压、三相不平衡等静态电压安全分析面临新的挑战。为此,提出采用极限学习机模型挖掘配电网的三相潮流计算输入输出之间复杂的映射关系,训练后的网络能够大幅提升不同拓扑结构及不同DRG输出场景下三相潮流的计算效率。基于此提出了一种考虑多场景的有源配电网静态电压安全分析方法,该方法能够快速地对配电网中不同接入节点的安全性做出分析判别。最后采用接入DRG的IEEE 13节点、33节点及118节点系统进行仿真计算。仿真结果表明,所提方法较传统的三相潮流计算方法具有更高的计算速度,且不存在收敛性能上的问题,较BP神经网络方法也具有更高的效率与准确性,验证了所提方法的有效性与实用性。     

基于出力曲线聚合与区间潮流典型场景耐受度评价的新能源发电规划方法

为解决分布式可再生能源(renewabledistributed generation,RDG)出力不确定性给配电网规划带来的影响,提出一种采用改进K-means的出力曲线聚合方法,构建RDG典型区间出力场景集,分别计算配电网区间潮流。定义不确定性耐受度,以系统网损最小、电压偏移最小和不确定性耐受力最强为目标建立多目标优化模型,并采用NSGA-II算法求解。在IEEE 33节点网络、某地区实际10kV配电网络和美国PGE 69节点网络算例验证了所提模型与方法的正确性和有效性。     

计及可再生电源不确定性的配电网鲁棒最优潮流

主动配电网中可再生分布式电源出力的不确定性影响系统安全运行。基于鲁棒优化方法,首先建立考虑可再生分布式电源出力不确定性的主动配电网鲁棒最优潮流模型,该模型考虑了能改善其解保守性的价格型需求侧响应。对模型中的不确定集进行凸转换,采用凸优化方法对模型进行求解。IEEE 13节点和IEEE 123节点系统的仿真测试结果表明,相比于传统确定性模型,采用所提鲁棒优化模型获得的优化结果能同时兼顾安全性和经济性。     

考虑多类型分布式电源和负荷不确定性的主动配电网区间状态估计

分布式电源的间歇性发电并网、电动汽车的随机充电以及智能量测装置的量测误差等使得主动配电网状态估计结果需要考虑更多的不确定因素。在利用区间数对系统量测不确定性予以合理分析与定量描述的基础上,建立主动配电网三相区间状态估计模型。为能够精确求出系统状态估计结果,提出基于迭代运算的线性规划算法对所建立的主动配电网三相区间状态估计模型进行求解,并结合稀疏矩阵技术进一步提高算法的求解速度。对修改的IEEE 123节点算例进行测试分析,与现有非线性区间优化求解方法和蒙特卡洛抽样方法进行比较,结果表明所提方法在估计精度以及计算效率方面均具有一定的优势。以区间数形式对网络中不确定物理量进行刻画与建模后,采用状态估计程序得到的计算结果也会呈现出区间形式,由此可为调度人员提供更加直观的系统状态量上下界信息。     

提升风电消纳区间的鲁棒机组组合

基于日前风电功率点预测的传统调度方法没有充分地考虑风电不确定性,难以有效挖掘电热联合系统的风电消纳能力。该文提出提升风电消纳区间的鲁棒机组组合优化方法。基于可用风电功率区间,构建有效的风电功率允许出力区间。基于仿射策略,考虑供热机组电热耦合等约束,建立鲁棒机组组合模型,优化风电消纳区间,对于风电消纳区间内任意可能的风电波动,该模型均能保障调度策略的可行性。所建模型可转换为混合整数线性规划进行求解。最后,在修改的IEEE 39节点系统上进行测试,并与传统调度方法对比,验证了所提方法的有效性。     

含DG的主动配电网供电路径优化的研究

含分布式电源(distributed generation,DG)的主动配电网供电路径优化可以提高配电网运行的经济性和可靠性,并达到平衡负荷的目的。不确定性的DG出力、负荷的描述及求解是研究的难点。文中引入区间数以描述DG出力和随机负荷的不确定性,建立了以区间数表示的网络损耗为目标的主动配网供电路径优化模型;在Ybus高斯迭代潮流方程的基础上结合区间分析建立了区间潮流计算模型,对区间的加减法引入仿射运算有效地克服了区间运算过于保守的问题;最后,结合邻域搜索以及克隆选择算法提出了求解上述模型的优化方法,以实现考虑多种不确定因素下配电网供电路径的优化。算例分析验证文中所提方法快速性和有效性。     

考虑注入功率分布的随机最优潮流方法

大规模风电接入电网给电力系统的经济调度带来了更多的不确定性因素.考虑了负荷与风电出力的随机性,以期望发电成本和机组的出力调整费用最小为目标,建立了含机会约束的随机最优潮流模型.通过分布式平衡节点考虑AGC机组的调节作用,基于确定性最优潮流问题的内点法和随机潮流的解析法,采用迭代的方法求解所提出的随机最优潮流模型.对5节点和118节点系统的测试结果表明了所提模型和算法的有效性.     

计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法

基于分布式电源下垂控制、负荷静态特性和三相不平衡网络模型,提出了一种三相不平衡孤岛微电网的直接潮流算法。首先基于配电网直接潮流算法,并计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的影响,推导建立了三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法的计算模型。为了求解所提直接潮流算法的计算模型,提出了一种两层潮流迭代法,其中内层潮流迭代法用于求解除虚拟节点外的三相不平衡孤岛微电网的潮流计算,外层潮流迭代法用于更新虚拟节点电压和系统角频率。最后分别基于澳大利亚真实网络和25节点典型微电网开展多场景仿真分析,并将其与牛顿信赖域方法进行对比分析,仿真及对比结果表明所提算法能够快速准确地反映微电网的特点以及真实运行状态,并能够解决三相不平衡孤岛微电网的潮流计算问题。     

A new approach combing connection number and fuzzy simulation to calculating power flow of distribution network considering uncertainty

The power flow calculation considering uncertainty is the most basic way for solving the security issue of the system under uncertain conditions. As the renewable energy characterized by randomness and uncertainty, such as wind and solar power, has been applied to the distribution network, it is especially essential to study on power flow of distribution network considering uncertainty. The traditional models of uncertainty have the problem of singleness in expressing uncertainties while the uncertainty objectively shares two or more than two kinds of characteristics. A new model for describing the uncertainties, which combines connection number and fuzzy number and describes the interval quality and fuzziness of uncertain information comprehensively, is presented. Through improving the calculation of sample value and possibility measure, the traditional fuzzy simulation is modified and then applied to the power flow calculation in consideration of wind and solar power output uncertainty and load uncertainty. Two definitions, which are satisfaction index and degree of uncertainty, are introduced to measure the results accuracy with sample number changing and to represent the variation range of uncertain parameters respectively. The proposed model and modified algorithm are verified by case studies based on IEEE 33-bus system. The results are compared with those obtained from Monte Carlo simulation and proved to be correct. In addition, several other numerical examples are presented and discussed in order to achieve the influences of sample number, degree of uncertainty and membership function change on results. Through analysis of the power flow results considering uncertainty, we may find out the weak links of network, which can provide references for making electrical accident premeditation and then adjusting operation scheme.     

基于潮流转移和追踪的含风电电力系统运行风险评估

为实现含风电电力系统运行风险快速评估,提出了一种基于潮流转移和追踪的风险快速评估方法。首先,考虑风电出力波动与时间和风速的相关性,基于Markov理论建立了风速相依的风电出力波动模型;其次,为提高系统状态分析效率,通过推导节点转移分布因子和适用于多支路开断的支路开断分布因子来实现快速潮流计算,避免了潮流迭代计算;然后,建立了基于潮流追踪的负荷削减模型,采用潮流追踪理论筛选出最有效的控制节点集合,将全系统范围内寻优转化为局部范围内寻优,在改进潮流计算算法和负荷削减模型2个方面实现了运行风险快速评估;最后,通过IEEE-RTS79系统的仿真分析,验证了所提模型的准确性和有效性,进一步计算切负荷风险指标和线路越限风险指标以分析不同风速条件对系统运行风险评估的影响,为含风电电力系统运行风险评估提供参考。     

计及分布式电源接入的不平衡配电网潮流计算

随着分布式电源的不断接入配电网运行,提出一种适应于分布式电源接入趋势的三相不平衡配电网潮流计算分析方法。针对于分布式电源大量并网运行的需求,首先分析了分布式电源接入对整个配电网络中潮流分布的影响,并在此基础上建立含有分布式电源的三相不平衡配电网潮流计算模型。然后根据建立的潮流计算模型,采用牛顿-拉夫逊迭代方法进行求解,同时给出三相不平衡配电网中节点导纳矩阵和雅可比矩阵的分析。最后通过在仿真系统进行算例分析,验证所提出潮流计算方法的正确性和有效性。     

基于矩阵范型的配电网三相谐波潮流算法

配电网的传统潮流算法主要是基于前推回代法,当综合考虑谐波和三相不平衡等电能质量问题时,算法复杂度激增,难以扩展新模型,且当电源类型出现转换时算法收敛性欠佳。基于牛顿-拉夫逊法三相基波潮流和三相谐波导纳网络,提出一种综合考虑电能质量问题、适用于各种网络结构的配电网三相潮流范型算法。综合运用矩阵内积、矩阵索引、关联矩阵等矩阵变换运算,构建三相谐波导纳矩阵和牛顿-拉夫逊法三相基波潮流矩阵的高效生成和随机访问方法;在此基础上,结合变压器等模型实现三相谐波导纳矩阵的结构性更新,建立一种灵活高效的三相谐波潮流算法。在IEEE 14节点系统上利用OpenDSS对所提算法的准确性与有效性进行验证;在IEEE 123节点系统上将所提算法与传统前推回代法进行对比,验证了所提算法提升效率和处理环网的能力。     

计及风功率波动的交直流系统区间最优潮流计算及直流潮流控制器的配置

为描述风功率波动等电力系统运行参数的不确定性对系统的影响,掌握系统的区间潮流分布,提出一种基于区间和仿射算术的含直流潮流控制器(DC power flow controller,DCPFC)的交直流混合系统区间最优潮流计算方法。首先,合理利用区间和仿射算术建立区间潮流模型,采用静态安全指标(static security performance index,V_SSPI)灵敏度计算方法确定了DCPFC在直流电网中的最佳配置位置,进而建立了含DCPFC的区间潮流优化数学模型,将系统的新能源发电出力等不确定量表达为区间变量,兼顾系统的网络损耗和静态安全性,运用基于精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行模型求解,得到在空间中均匀分布的Pareto最优解集。最后,利用MATLAB仿真算例验证了该方法在计及风功率波动的同时,能够使系统的网络损耗和静态安全指标趋于最优。     

一种含分布式电源的配电网三相潮流混合计算方法

针对现有配电网三相潮流计算方法的不足,提出了一种新的含分布式电源的配电网三相潮流混合计算方法。分析了配电网中相关元件的特点,建立了配电线路、配电变压器和负荷的三相数学模型。对4种不同类型分布式电源节点的处理方式进行了分析,采用前推回代法和牛拉法的混合计算方法建立了三相潮流计算模型。采用回路阻抗矩阵法来计算三相电压差,解决了单相潮流计算方法的适用性问题,采用以节点电压的收敛性作为潮流计算程序迭代与否的控制目标,可直接求取电压值,迭代计算简洁高效。最后,以包含分布式电源的IEEE 33节点网络模型和山滩变某10 kV配电线路为例,验证了该混合计算方法的收敛性与高效性。     

考虑输入变量相关性的输电网区间潮流分析

在仿射算法的基础上,考虑电力系统中部分输入变量之间的相关性对区间潮流算法进行改进。构建以平行四边形模型为基础的区间相关性体系,建立考虑区间相关性的电力系统不确定潮流模型。考虑区间包络不够准确对区间潮流计算准确性的影响,提出一种基于凸多边形模型的区间潮流计算方法。利用仿射算法将传统的区间潮流迭代转化成一组非线性优化问题,通过凸多边形模型将区间变量之间的相关关系转换成一组新的约束条件,并利用优化算法对该非线性优化问题进行求解,得到一系列更窄的区间潮流解。2个输电网算例表明,所提方法不仅能够反映不同相关性水平对计算结果的影响,还能定量刻画区间包络准确程度对区间潮流的影响。     

含固态变压器新型配电网动态无功多目标优化

风机和光伏电池等分布式电源(distributed generator, DG)大量接入配电网会导致电压波动和网损增大等问题,需要对动态无功进行优化。但是由于风光存在的不确定性会影响动态无功优化的效果,因此提出了一种含固态变压器新型配电网动态无功多目标优化方法。首先,通过 Weibull 分布和 Beta 分布对风速和光照强度进行曲线拟合,再采用风机和光伏电池出力公式生成 DG 出力模型。其次,通过蒙特卡洛仿真抽样法对上述模型进行抽样,生成上千个DG日出力场景,并采用k-means 聚类算法将上千个场景聚类成k个典型场景,以缩短随机潮流计算时间。再次,以IEEE33 节点系统为基础,建立含固态变压器有源配电网方案和含有载调压变压器有源配电网方案,以日内网损和电压波动最小为目标,采用改进型多目标灰狼算法对两种方案的相关参数进行优化。最后,以优化后的相关参数进行仿真和对比,证明了所提方法在降低配电网网损和维持节点电压稳定方面的优越性。     

多DG不确定性建模及其对配电网谐波潮流的影响

分布式电源(DG)出力的随机性和间歇性导致其并网谐波电流具有不确定性,进而导致含DG配电网的谐波分布具有不确定性。为处理配电网谐波潮流计算中DG作为谐波源的不确定信息,以复仿射数代替点值,建立DG并网逆变器输出阻抗复仿射模型,该模型反映了直流侧电压源的不确定性对DG并网谐波电流的影响。在所提模型的基础上,改造传统确定性谐波潮流算法,提出含多DG配电网的不确定谐波潮流计算方法分析DG不确定性对谐波潮流的影响。采用典型33节点配电网算例进行仿真,与确定性分析方法计算结果的对比验证了所提方法的有效性和应用价值。