含分布式电源的配网无功优化研究现状分析

<正>随着经济发展和电力技术的进步,电力用户对电能质量的要求越来越高。配电网电压质量与无功功率紧密相关,故对无功进行经济合理地管理十分重要。因一次能源枯竭和环境污染问题的恶化,推广清洁可再生能源势在必行,很多清洁能源就近接入附近的配网,形成分布式电源。分布式发电(DG,Distributed Generation)并网会改变配网的潮流状态,引起配网的电压波动。因此,国内外很多研究者致力于研究含分布式电源的配网无功优化问题。     

含分布式电源的配电网静态电压稳定性判别方法的研究

分布式发电技术是建设智能坚强电网的重要环节,分布式电源(DG)接入配电网,其对配电网静态电压稳定性影响的准确判断具有重要意义。分析了两类传统配电网的静态电压稳定性指标(L指标和V-I特性指标)在含DG配电网中的应用,推导并提出了基于戴维南等值的判断含DG配电网静态电压稳定性的指标SVS,依据上述指标研究了不同节点类型DG并网对配网电压稳定性的影响。通过算例仿真对SVS和L指标进行对比分析,结果表明SVS指标不仅在重负荷状态下能保持较好的线性度,而且能更好的判断PV节点类型DG并网点的节点静态电压稳定性,这为判断含DG配电网静态电压稳定性及DG的并网规划提供一定的理论指导。     

分布式电源接入配网对其静态电压稳定性影响多角度研究

分布式电源(Distributed Generation, DG)接入配网后,将对配网静态电压稳定性造成影响。基于IEEE33节点配电网络和Matlab仿真测试软件平台,考虑分布式电源的接入数量、接入位置、接入容量和功率因数4个影响因素。应用电压稳定性判定指标L,对比单个DG接入单分支线路和多个DG接入多条分支线路两种情况,得出各自对配网电压分布和电压稳定性造成的影响。对比测试所得L指标,结果表明多DG接入的方式更有利于配网电压稳定。该研究对配网中多DG的布局和规划具有积极的指导意义。     

计及电压稳定性评估的配电网DG选址定容的研究

近些年配电网设备的运行越来越接近极限状态,使配网中也开始出现电压稳定问题。针对目前DG接入配网的研究大多未考虑电压稳定的因素,提出一种计及电压稳定性评估的配电网DG选址定容决策方法。通过对传统电压稳定指标进行改进,将电力系统允许的电压运行范围纳入稳定评估指标中。在综合考虑电压稳定性、系统网损和电流裕度指标的基础上,采用(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution, TOPSIS)多目标决策方法对DG接入配电网的位置和容量进行决策。通过两节点系统算例与传统电压稳定指标的对比,验证了改进的电压稳定评估方法的合理性。通过IEEE33节点系统算例分析,验证了DG选址定容策略的可行性和有效性。     

分布式新能源配网网架多目标规划模型研究

新能源配网节点间都是属于弱连接的状态,目标规划呈现单一性,导致电压稳定性、网损改善率下降。基于此,提出了分布式新能源配网网架多目标规划模型,引入电流、电压等式约束与不等式约束条件,提高配网节点连接稳定性,以DG投资成本、配电网网架损耗费用、可靠性损失费用、购电费用作为目标函数,运用最大离差方法计算5个指标的权重,归一化权重获取最优解,构建多目标规划模型。实例测试结果表明:多目标规划模型经济效益较高,电压稳定性较高,且网损改善率较高,解决了传统单目标规划方法存在的问题。     

含分布式电源的配电网日前两阶段优化调度模型

在电力市场环境下,供电公司通过对接入配电网的分布式电源(distributed generation,DG)的优化调度,能够有效地降低其运行成本,规避市场竞争环境下的风险。提出了一种电力市场环境下供电公司日前优化调度的2阶段模型:第1阶段为DG优化调度阶段,根据市场电价、DG运行成本、签订可中断负荷(interruptable load,IL)合同的价格来确定DG的机组组合、从大电网的购电量及IL削减量;第2阶段为无功优化阶段,在第1阶段的基础上,考虑DG的无功出力特性,通过优化DG和无功补偿装置的出力调节电压使其在规定的范围内且配电网的网损最小。通过基于修改的IEEE 33节点系统的仿真计算,表明所提出的日前2阶段优化调度模型能够有效降低供电公司的运行成本。     

基于NSGA-Ⅱ算法的分布式电源优化配置

以合理配置分布式电源(DG)发挥其综合效益为目的,建立了以最小化分布式电源投资运行成本、最小化配电网网损和最大化静态电压稳定性为目标的配电网DG多目标优化配置模型。引入了多目标遗传算法—带精英策略的快速排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),该算法能够协调各目标函数之间的关系,找出能使各目标函数尽量达到比较大的Pareto最优解集。在考虑不同类型DG的接入特性的基础上,采用NSGA-Ⅱ优化求解DG配置问题。算例分析表明,DG接入配电网后有利于节省配电网投资、减少配电网网损、提高静态电压稳定性。多目标优化计算结果表明,DG配置方案能够达到经济、技术、安全3个方面最优。     

基于模态法的分布式发电并网研究

传统的潮流计算方法已经不能满足分布式发电（DG）的需要.为此,结合配电网自身的特点,提出了用模态法研究DG并网对配网的影响.采用模态法得出全局模式下最小特征值及其相应特征向量,确定DG并网的关键节点,分析了DG并网前后电力系统各节点电压幅值及有功、无功损耗量的变化.通过IEEE33配电系统进行仿真计算,验证了该方法的可行性.同时也说明DG的加入提高了配网的电压稳定性,减少了系统功率损耗.     

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。     

计及分布式电源接入的配电网静态电压稳定性评估方法

为研究分布式电源(DG)接入对配电网静态电压稳定的影响问题,推导了能反映配电网各负荷节点电压稳定程度的电压稳定指标,提出了一种针对配电网的负荷增长策略,对DG接入前后全网最薄弱节点以及整个系统的静态电压稳定性进行了定量分析,结合PV曲线探讨了配电网电压崩溃事故的发生机理,对比分析了DG出力波动性较大时,集中接入和分散接入方式对静态电压稳定性的改善效果。所提的基于系统各节点电压稳定指标计算的静态电压稳定性分析方法可对负荷节点电压稳定裕度进行快速排序,并可实现全网薄弱节点的准确定位。DG接入前后的仿真实验结果表明,合理位置的DG接入可有效改善全网的静态电压稳定性。     

基于需求侧响应的配电网优化调度研究

随着配电网的快速发展,分布式电源和需求侧响应技术正逐步由输电网向配电网转移。提出了一种含电价型需求侧响应的配电网的优化调度方法。首先构建了电价型需求侧响应的负荷转移模型,以实现需求侧响应执行后的负荷转移;其次,构建了运行成本最小的配电网的调度模型,该模型包括分布式电源的运行成本、与主网的功率交换费用,并将储能设备充放电状态引入约束;最后,采用CPLEX求解器对模型求解。仿真结果表明,需求侧响应技术和储能设备能提升分布式电源的消纳能力,降低配电网的调度运行成本,优化了负荷特性。     

Optimal Installation of Different DG Types in Radial Distribution System Considering Load Growth

In power distribution network, the gradual increase in system load is a natural process, and it results in increased real and reactive power losses and reduced voltage profile. In this paper, optimal single and multiple installations of different types of distributed generation (DG) units are used to handle annual growth in system load, while satisfying system operational constraints. For load growth study, a predetermined growth in system annual load is considered. Minimization of system total real power loss is taken as the main objective, and optimal location and sizing of different DG types are determined using a hybrid configuration of weight-improved particle swarm optimization (WIPSO) with gravitational search algorithm (GSA) called hybrid WIPSO-GSA algorithm. The effect of load growth is studied using standard 33-bus radial distribution system, and the results illustrate significant reduction in system real and reactive power losses, enhancement in system voltage profile, and improvement in load carrying capacity of distribution feeder sections. Moreover, the economic benefits of DG on system annual load growth are also established. Also, the effectiveness of the proposed algorithm is demonstrated by comparing the results with other evolutionary optimization techniques.     

考虑投资收益比的UPFC选址与定容算法优化

为提高在已有输配电网络加装统一潮流控制器的经济收益,对统一潮流控制器的选址与定容算法进行优化。以有功潮流性能指数结合电压稳定性指标确定统一潮流控制器的最优安装位置,以经济收益为目标建立统一潮流控制器安装容量与经济收益的函数方程,采用粒子群算法对其求解计算,通过绘制曲线分析得出统一潮流控制器的最优安装容量和最高经济收益。在IEEE14节点系统中与遗传算法进行比较验证,证实了该方法的高效性。     

Efficient integration of distributed generation for meeting the increased load demand

Distributed generation (DG) can be integrated into distribution systems to meet the increasing load demand while expansion and reinforcement of these systems are faced by economical and environmental difficulties. This paper presents an efficient methodology for integration of DG power into distribution systems, in order to maximize the voltage limit loadability (i.e. the maximum loading which can be supplied by the power distribution system while the voltages at all nodes are kept within the limits). The proposed methodology is based on continuation power flow (CPF). The effectiveness of the presented methodology is demonstrated in a test distribution system that consists of 85 nodes with integration of different penetration levels of DG power. The proposed method yields efficiency in obtaining more benefits from the same amount of DG power, decreasing the losses and improving the voltage profile.     

考虑多个分布式电源接入配电网的多目标无功优化调度

坚强智能电网的建设促进了分布式电源(Distributed Generation,DG)并网技术的发展,DG并网对配网进行无功优化不仅能够提高电压质量、降低有功网损,还增加了配网运行的灵活性、经济性与安全性。以系统有功功率损耗最低与电压偏压量最小为双目标函数,建立无功优化模型。针对目前无功优化问题尚缺乏一种能兼顾求解的高效性与全局搜索最优性的方法,文中将一种新的启发式算法-鲸鱼优化算法(WOA)运用到电网无功优化调度中,对多个DG接入的IEEE 33节点系统进行无功优化仿真分析。研究表明DG并网增加了配网的稳定性,并且证明了WOA算法在解决此问题上的鲁棒性和有效性。     

基于随机潮流的含电动汽车配电网内分布式电源规划

随着分布式电源(DG)和电动汽车的大量发展,对接入配电网的电动汽车与DG进行协同研究具有重要意义。文中以协调配电公司、DG投资商和公共社会三者之间利益为出发点,综合考虑了配电公司的运行费用、DG投资商的投资费用,以及DG的环境效益和电动汽车入网(V2G)所节省的电网投资等社会效益,建立了基于机会约束规划的含V2G配电网中DG优化规划的数学模型,采用基于混合编码的改进自适应遗传算法对该模型进行了求解。在优化计算过程中充分考虑了负荷预测值的不确定性、风电源的输出功率的随机性以及电动汽车充放电功率的不确定性,提出了电动汽车充放电对系统最大功率影响的数学模型,并采用基于半不变量法的随机潮流算法对规划模型中的约束条件进行了检验。最后,以某实际配电网系统为仿真算例,在不同置信水平约束下对该系统内DG分别进行了优化规划,验证了文中所建数学模型及相应求解算法的有效性。     

计及电动汽车无功支撑能力的分布式电源与智能停车场联合规划方法

随着大量分布式电源(DG)及电动汽车(EV)接入配电网,为保证电网的高效、清洁、经济和安全运行,必须对二者进行合理的规划。为此,提出一种计及EV无功支撑能力的DG及智能停车场(IPL)联合规划方法。首先,基于有源配电网的基本物理结构,对EV动力电池的无功可调范围进行了推导。进一步考虑风电等间歇性DG出力、常规用电以及EV充电负荷时空分布的不确定性,通过构建发电—负荷场景以综合计及上述不确定性因素的影响。在此基础上,分别以系统投资和运行成本最小作为目标函数,构建了综合考虑DG和IPL选址定容的两阶段优化模型。根据模型特点,采用经典的遗传算法实现问题求解。以33节点配网系统为例,对所提模型的有效性进行验证。仿真结果表明,在配电网投资规划中充分考虑规模化入网EV的无功支撑能力,能够有效改善系统的电能质量,促进可再生能源高效利用,从而带来更好的经济效益。     

考虑分布式电源接入的区域配电网规划投资决策方法

分布式电源（distributed generation, DG）作为可再生能源的重要发电方式,在配电网中的应用越来越广泛。针对配电网投资结构与投资效益方面存在较大的不确定性问题,提出一种考虑分布式电源的区域配电网投资决策方法。首先,在分布式电源对配电网的影响分析的基础上,给出配电网投资效益的关联关系解析方法,并引入配电网建设改造措施、受影响运行参数、投资效益指标等中间变量,将投资与效益进行关联。然后,以配电网综合效益最优为目标,提出配电网规划投资决策方法,并给出主要流程和关键步骤。最后,以中国北方某省所属不同供电区域为例进行分析,验证所提方法的有效性。     

考虑电动汽车接入的分布式电源出力优化

分布式发电(DG)具有自由灵活的特点,其供电能力受自然环境的影响较大。大规模电动汽车(EV)接入配网导致电能质量严重下降,迫切需要进行及时消纳。这对配网中分布式发电的合理调度提出了更高的要求。建立了考虑电动汽车接入的分布式电源出力多目标优化模型,以电压波动最小和新增网损最小为目标,对分布式电源日出力进行动态调整。结果表明,该优化模型平抑了电压波动,降低了电压越界风险,同时能够改善经济性。算例采用标准节点系统进行仿真,对考虑经济性优化、单目标电压优化、不优化三种模式的效果作了比较分析。     

在配电网场景下的火电厂储能优化配置

随着风电、光伏等新能源发电大量并入,增大了火电厂的调峰调频压力,由于传统火电厂储能配置方式只考虑了火电厂单一侧的运行情况,经济效益没有最大化,为此提出了一种在以经济性最高为目标的配电网场景下的火电厂储能配置方法。经过潮流计算,确定支路潮流以及节点电压,并通过Fmincon函数的规划算法求出最佳储能配置节点及容量。以IEEE 33节点配电系统作为算例进行仿真分析,算例结果证明,在配电网情景下配置火电厂储能比单一侧配置更经济,更能有效地减少系统运行成本。