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。     

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。     

基于D-S理论的主动配电网不确定性潮流及运行风险分析

基于D-S理论建立联合可能性—概率性的不确定性潮流求解方法,针对主动配电网中各类分布式电源及负荷特性,对呈现概率性及可能性分布的输入变量分类建模,并分别选用无迹变换(UT)算法和α-截集算法求解。讨论不确定性潮流结果的越限情况,结合停电损失建立运行风险分析体系。通过改进的IEEE 33节点系统算例,分别在三相平衡和三相不平衡情况下验证不确定性潮流联合求解方法的正确性和算法的时效性,得出风险节点及支路,实现主动配电网的风险感知。     

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。     

考虑风电不确定性的配电网区间潮流计算

高渗透率风电的接入使得配电网三相潮流计算需要考虑更多不确定因素,传统的潮流计算方法面临严峻挑战。文中基于区间分析理论,采用区间数对风力发电系统出力的不确定性进行描述与分析,并建立了考虑风电注入功率不确定性的配电网三相区间潮流计算模型。为高效求解所建立的配电网三相区间潮流计算模型,基于对传统非线性区间方程求解方法的分析与改进,提出了采用Krawczyk-Moore算子对该区间潮流计算数学模型进行求解的方法,可以进一步提高区间运算结果的精确性。通过组态式配网动模试验搭建IEEE 37节点不平衡配电网测试系统进行仿真验证,并与现有的配电网确定性三相潮流计算方法进行对比,结果表明所提出的区间潮流计算方法能够较好地跟踪风电出力的不确定性,可为配电网调度提供系统运行状态上下界的参考。     

三相不平衡有源配电网鲁棒动态重构

考虑配电网的三相不平衡运行和注入功率不确定性可以提高网络重构方案的优化效果和应用价值。首先,对考虑不确定性的分布式电源和负荷注入功率进行仿射数建模,划分重构时段,以有功网损最优为目标函数,基于三相Distflow潮流方程建立含不确定性预算的配电网两阶段鲁棒动态重构数学模型。为高效求解该模型,引入最佳等距分段线性逼近法对模型进行精度可控的线性松弛,并使用列约束生产算法迭代求解。采用标准化配电测试系统验证所提鲁棒动态重构模型的可行性和有效性,通过控制不确定性预算可进一步调节重构方案的保守性和鲁棒性。     

含分布式电源的配电网三相解耦潮流计算方法

提出一种含分布式电源(DG)的配电网三相解耦潮流计算方法。首先基于序分量法建立配电网三相负荷模型、网络序参数模型和多类型DG接入模型,结合配电网结构、不对称线路三序解耦-补偿模型和道路-回路分析法,在配电序网中提出一种有效的三相不平衡配电网改进潮流计算方法;然后将不同DG并网接口划分为PQ、PQ(V)、PV和PI节点类型,建立适用于三相不平衡配电网潮流算法的PQ、PQ(V)、PV和PI节点类型DG模型,并对其迭代计算模型进行了详细的公式推导。算例分析验证了所提算法的有效性和通用性,所提算法具有良好的收敛性及较强的处理DG节点及其出现无功越界的能力。     

配电网区间线性三相潮流的非迭代仿射求逆计算方法

现有配电网区间潮流计算大多是以迭代法为基础扩展得到的,需要进行多次区间迭代以获取收敛的潮流解,因而存在收敛性和计算效率低下问题。为此,文中将线性三相潮流算法与仿射求逆方法相结合,提出了一种配电网区间线性三相潮流的非迭代仿射求逆计算方法。所提方法采用仿射数描述区间变量间的相关性,将潮流方程转化为仿射线性潮流方程,并引入仿射矩阵求逆方法对其进行求解。该方法无须迭代,不存在收敛性问题。最后采用多个三相不平衡系统作为算例,通过与其他3种方法的分析比较,验证了所提算法的性能。结果表明,所提算法兼具高效性和低保守性优点,且性能稳定。     

含多类型分布式电源的主动配电网三相动态潮流算法

随着高比例、多类型的分布式电源(Distributed Generations,DG)大量接入,对配电网的运行方式和潮流计算方法提出了新的要求。传统配电网潮流计算方法已不适用于主动配电网运行特点,为解决此问题,提出一种基于序分量的主动配电网三相动态潮流算法。建立电力电子逆变器的三相序分量的稳态潮流模型,并在潮流计算中引入功率缺额分担系数,使不同控制策略的DG参与分担系统的功率缺额,同时给出DG出力越限后的处理方法。通过对蒙西某地区配电网和IEEE33节点配电系统进行仿真,结果表明DG参与分担系统功率缺额后,可以降低网络损耗、提升系统电压水平。从而表明动态潮流算法能够有效处理主动配电网中各类DG共同分担功率缺额的运行方式,更好地模拟主动配电网实际运行情况。     

计及源荷不确定影响的不平衡配电网两阶段优化

在“碳达峰、碳中和”国家战略背景下,分布式电源(distributed generators, DG)的大量接入虽然带来显著的社会和环境效益,但其高间歇性与不确定性也导致峰谷差拉大、电压频繁越限,危害配网安全稳定运行。作为缓解上述问题的有效手段,储能与DG的协调控制近年来得到广泛关注。但现有研究普遍基于三相平衡网络模型假设,且受储能自身特性限制对DG不确定性影响考虑不足。为此,提出一种基于储能和DG协同控制的不平衡配电网两阶段优化策略。其中,第I阶段基于三相配网模型和源荷功率预测,对储能开展长时尺度(24 h)优化调度,以提升运行经济性。针对第I阶段存在的电压越限风险,第II阶段基于源荷不确定性建模和DG逆变器无功能力,在短时间尺度(15 min)开展不平衡配网电压分布式鲁棒优化,以提升运行安全性。对上述两阶段优化问题采用凸化和对偶重构手段进行求解,并基于真实配电网案例进行仿真验证。结果表明：所提两阶段优化策略能有效计及三相不平衡和源荷不确定影响,并提升配电网运行的经济性与安全性。     

含分布式电源的三相不平衡配电网潮流计算

根据配电网三相不平衡的实际情况,为准确计算各种分布式电源(distributed generation,DG)并入配电网后的潮流问题,文章基于前推回代法,提出了可处理PV和PQ节点模型DG的三相不平衡潮流算法。按照配电网拓扑结构,利用支路分层技术,加快了潮流计算速度。在处理PV节点模型DG时,将电压正序分量幅值作为电压调节参数,计算电压正序分量幅值和额定电压幅值差,得到PV节点的无功补偿量,将DG由PV节点运行模型转换为PQ节点运行模型。IEEE 34节点系统算例结果验证了该算法的正确性。最后,通过分析DG对电压的调节和无功补偿能力,研究了不同类型DG对配电网电压的影响。     

考虑不确定性的三相不平衡配网DG选址定容研究

可再生能源的分布式发电(Distributed Generation,DG)因其良好的环境效益受到关注,但分布式风力发电和光伏发电出力具有波动性和不确定性,这类分布式电源配置在网络中的节点位置和容量对于网络优化运行至关重要。由于配网中三相负荷经常不平衡,并且不同相之间的互阻抗也不平衡,这给分布式电源在配网中的选址定容带来了难度。考虑到三相不平衡潮流的影响,利用速度高、精度好为特点的考虑负荷模型和负荷接入类型的线性三相不平衡潮流法进行潮流计算。针对出力不确定的分布式电源在三相不平衡配网中的选址定容展开研究,建立了以减小网损、降低电压不平衡度、防止电压跌落的分布式电源多目标选址定容模型。针对分布式电源选址定容后的运行维护情况,提出了成本效益分析,来考虑中长期选址定容的合理性。为了求解文中的多目标模型,提出了改进磷虾群搜索算法,保留最优个体,提高收敛速度。利用IEEE37节点系统进行算例验证,分析了网损、电压不平衡度、每相电压在分布式电源接入后的情况。     

含分布式电源的三相不平衡配电网连续潮流计算

连续潮流是电力系统电压稳定分析的重要工具。针对含不同类型分布式电源的配电网及其三相线路参数和负荷不平衡的情况,提出了一种三相配电网连续潮流方法,由切线预测环节和牛顿法校正环节组成,并采用局部几何参数化策略处理三相不平衡系统PV曲线的斜锐角现象。考虑了PV和PQ节点类型分布式电源的限值约束,给出了新的节点类型双向转换逻辑和分岔点类型识别方法。通过对IEEE 33节点配电系统进行算例仿真,表明所述算法可以有效追踪三相配电系统的PV曲线,准确计算电压稳定临界点并识别分岔点类型。     

Development of Three-Phase Unbalanced Power Flow Using PV and PQ Models for Distributed Generation and Study of the Impact of DG Models

With the increased installations of distributed generators (DGs) within power systems, load flow analysis of distribution systems needs special models and algorithms to handle multiple sources. In this paper, the development of an unbalanced three-phase load flow algorithm that can handle multiple sources is described. This software is capable of switching the DG mode of operation from constant voltage to constant power factor. The algorithm to achieve this in the presence of multiple DGs is proposed. Shipboard power systems (SPS) have other special characteristics apart from multiple sources, which make the load flow difficult to converge. The developed software is verified for a distribution system without DG using the Radial Distribution Analysis Package (RDAP). The developed software analyzes an IEEE test case and an icebreaker ship system. System studies for the IEEE 37-node feeder without the regulator show the effect of different models and varying DG penetration related to the increase in loading. System losses and voltage deviations are compared.     

An optimal allocation of distributed generation and voltage control devices for voltage regulation considering renewable energy uncertainty

Distributed generation (DG) may result in voltage fluctuation by changing line flow and reactive power injection, especially DG that generates power from renewable energy resources. To cope with this problem, this paper proposes an optimization process to optimally regulate the system voltage profile to lie close to the desired values by using the adaptive Tabu search (ATS) algorithm. The system voltages will be regulated by using dispatchable DG and voltage control devices, i.e. voltage regulator and capacitor. Moreover, probabilistic load flow calculation by using Monte Carlo simulation is chosen to evaluate the uncertainty of DG powered by renewable energy resources. The number of switching operations of the voltage regulator and capacitor are also accounted for in the optimization constraints, as excessive frequent switching operations can damage these devices. The optimal sizes and locations of dispatchable DGs and capacitors are considered as the optimization variables. The proposed method is demonstrated in an IEEE 34‐bus distribution test system and a modified 21‐bus Provincial Electricity Authority (PEA) system (Thailand). © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

分布式电源接入城市配电网规则分析

为减轻分布式电源接入对城市配电网产生的负面影响,国内外制定了一些分布式电源并网准则,以保证分布式电源的安全有效接入,但这些并网规则的制定依据并没有明确给出。为此,以天津城区典型的35 kV 高压、10 kV中压和400 V低压配电网为例,计算分析接入分布式电源对城市配电网线路载流量和母线电压的影响,给出分布式电源并网规则中关于接入容量和接入电压等级要求的依据,并讨论分布式电源接入配电网后对电压偏差、频率偏差、谐波及三相不平衡度等方面的电能质量的影响及其要求和依据。     

基于电压灵敏度的配电网DG接纳能力不确定性分析

为提升不确定环境下配电网分布式电源(DG)接纳能力分析的准确性,采用区间数学和仿射数学量化不确定性因素与电压灵敏度间的映射关系,推导基于雅可比矩阵的仿射三相电压灵敏度方程,有效追踪节点电压幅值对节点注入功率不确定性变化的灵敏度。考虑配电网DG配置方式不确定性引起的过电压风险,提出基于雅可比矩阵电压灵敏度的DG接纳能力不确定性分析方法,该方法兼顾DG接纳能力分析的准确性与快速性,有利于辅助规划人员进行DG接纳能力的在线快速分析和全面准确决策。IEEE 33节点配电网算例分析结果表明,所提方法在保证计算精度的前提下可使仿真时间缩短36.44 %,验证了该方法的合理性和有效性。     

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。