面向台风天气下主动配电网韧性提升的改进分级减载策略

为有效提升台风天气下主动配电网的韧性，提出同时考虑分级减载和同级负荷削减的主动配电网韧性提升方法。首先，综合考虑台风天气下强风和暴雨对配电网的影响，通过建立Batts台风风场模型和暴雨压强模型实现了对配电网元件故障率的量化分析，进而采用蒙特卡洛(Monte Carlo)法模拟台风天气下的主动配电网故障场景，并利用系统信息熵进行场景筛选，确定故障规模。其次，提出了同时考虑最大化一级负荷存活量与故障孤岛中同级负荷削减逻辑的主动配电网分级减载策略。然后，提出包括综合鲁棒性、一级负荷损失速度和损失率、总负荷曲线面积缺失比的4个主动配电网韧性评估指标，并通过遗传-粒子群融合算法(hybrid GA and PSO algorithm, GA-PSO)对配电网韧性评估模型进行高效求解。最后，基于Matlab 2020a仿真平台建立某实际配电网和IEEE 118节点测试系统算例，验证了提出的考虑分级减载的台风天气下主动配电网韧性评估方法的正确性和有效性。     

基于一致性算法的主动配电网源-荷-储分布式协调优化调度

针对可再生能源高渗透率的主动配电网调度运行存在的网络拓扑多变、通信及计算量大等问题,建立了基于多智能体的配电网源-荷-储完全分布式模型。为增强负荷参与调度的意愿,对系统内柔性负荷进行分级优化建模,改变柔性负荷边际效用。通过设置节点负荷比重改进一致性算法,应用算法对各智能体的边际成本提取变量。通过一致性协调优化的方式实现源-荷-储的协调运行,提高配电网的运行经济性。算例仿真与分析验证了该模型的有效性。     

基于高斯混合模型的配电网大规模光伏与电动汽车充电桩协同规划

大规模不确定性源荷接入对配电网安全经济运行产生了显著影响。针对分布式光伏出力强不确定性导致多元源荷规划过程中主动配电网供电质量下降的问题,提出一种计及不确定性的主动配电网多元源荷多目标规划方法。利用高斯混合模型对分布式光伏出力进行刻画,根据出力峰值初步确定其装机容量;建立了用于确定分布式光伏和电动汽车充电桩位置的联合优化规划模型;采用多目标粒子群算法进行求解,得到Pareto最优边界进而获得分布式光伏和电动汽车充电桩的最优规划方案。通过IEEE 33节点算例,仿真验证了所提基于高斯混合模型的多元源荷多目标规划方法的有效性。     

考虑源网荷储协同优化的配电网韧性提升策略

随着分布式电源的规模化接入,针对极端灾害引起的大规模停电事故难以采用传统的配电网故障恢复策略。首先,提出了极端灾害下考虑源网荷储协调优化提升配电网韧性的策略框架。其次,针对分布式能源出力的不可控性和时变性,建立了光储和风储系统模型(optical storage and wind storage system, OWS)。同时,考虑到负荷的价格需求弹性,建立了极端灾害下的负荷需求响应(load demand response, LDR)模型。再次,以负荷恢复的总价值最大为目标,考虑LDR补偿、故障抢修与网络重构过程中的网损成本,建立了考虑源网荷储协同优化的配电网韧性提升模型。最后,在改进的PG&E 69节点配电网系统算例中验证了所提策略的有效性,结果表明利用多能互补的特性进行源网荷储的协同优化有利于提高配电网的故障恢复能力。     

主动配电网的谐波源定位方法及谐波责任划分

针对主动配电网非线性负荷的谐波特性,提出了一种应用于主动配电网的谐波源定位方法及责任划分规则。首先,建立负荷时域等值模型,利用公共耦合点上电压、电流的物理关系,采用参数辨识法定位主动配电网中的谐波源;其次,通过分析主动配电网中所有谐波源共同作用的母线谐波电压,并计算该母线与谐波源所在节点间的谐波互阻抗(自阻抗)而确认各个谐波源的贡献,从而利用谐波贡献法定量划分各个谐波源的责任。最后,通过18节点主动配电网模型案例,验证该方法的有效性和合理性。     

基于约束型深度强化学习的主动配电网 电压控制策略

随着分布式电源与随机性负荷的大量接入,配电网的电压波动问题变得愈发严重。主动配电网能通过各种电压无功控制器平抑电压波动,但通常需要求解一个复杂的混合整数二阶锥规划问题,难以做到实时控制。文中利用深度强化学习建立了一个主动配电网实时电压控制模型,能快速得到满足潮流约束的控制策略。采集节点有功、节点无功、设备档位、时间步作为环境状态变量;以和网损及设备操作相关的费用作为回报函数来协调三个控制设备;通过基于长短时记忆网络的约束型强化学习来求解,从而建立主动配电网实时电压控制模型。基于4节点测试系统和IEEE-33节点测试系统进行了仿真,仿真结果表明,所提的深度强化学习方法能确保潮流约束,电压控制模型能实时控制电压无功控制器,以保证配电网的电压质量。     

强台风环境下配电线路故障概率评估方法

针对强台风环境下配电线路故障问题,提出了一种台风到来前配电线路故障概率评估方法。首先,根据历史灾害损失数据拟合强台风环境下的杆塔故障概率曲线;其次,利用流体力学软件对配电网所在区域进行风荷载仿真计算;最后,在真实台风环境下根据台风实时气象信息计算配电网所在区域的风荷载,并计算配电线路整体故障概率。算例验证了强台风环境下该方法对配电网线路故障概率评估的合理性和实用性,该方法可为中国东南沿海配电网台风期间应急预警及防灾减灾工作提供借鉴参考。     

计及故障维修与网络重构的灾后配电网综合调度策略

当前,灾后配电网负荷恢复与故障维修多是独立考虑,缺乏有效联动,且没有合理计及包含故障维修时间及新能源出力的不确定性在内的双重因素影响。为此,提出一种灾后配电网维修恢复联合调度策略。首先,提出灾后配电网两阶段求解框架,第一阶段求解故障维修计划及网络重构问题,第二阶段解决移动式储能系统参与下的灾后配电网源荷协同调度问题。其次,构建移动式储能系统与维修人员的调度模型,量化分析移动式储能系统时空转移模型及能量模型,同时基于维修人员的时空转移特性,建立故障维修及网络重构模型。在此基础上,以恢复运行成本最小化为目标,分别采用离散鲁棒与连续鲁棒处理故障维修时间与新能源出力的不确定性,构建灾后配电网综合调度模型。最后,采用改进IEEE 33节点配电网进行仿真测试。结果表明,所提调度策略能够显著降低负荷失电率,减少停电损失。此外,两阶段算法在显著提升求解速度的同时能够保证求解精度,具有可行性和合理性。     

台风灾害下配电网弹性提升的二阶段优化方法

极端气象灾害的日益频发给配电网的稳定运行带来了巨大挑战。为了提高配电网在灾害下的抵御能力和供电稳定性,以台风灾害为例,提出一种台风灾害下配电网弹性提升的二阶段优化方法,通过灾前应急资源的灵活预分配和灾时联络线路与应急发电出力的协同调度实现弹性提升,并转化为混合整数线性规划模型进行快速求解,以满足实时调度的需求。以IEEE 33节点和141节点配电系统为例,针对不同的弹性提升策略进行对比分析,并对所提方法进行灵敏度分析,验证其有效性。实验结果表明,该方法在配电网抵御阶段、降负荷运行阶段和恢复阶段均能有效提升配电网弹性,可为配电网的应急预案设计提供参考。     

主动配电网短期负荷预测研究

主动配电网通过市场机制来引导群体性的主动需求行为,电网负荷特性随之发生改变,降低了传统负荷预测技术的预测精度。考虑主动配电网在传统负荷的基础上引入响应负荷的计算分析,提出适用于主动配电网的组合预测方法。分析用户响应特性及规律,考虑影响用户响应度的因素并将其线性参数化,建立基于响应度评估模型的响应负荷预测方法;将传统负荷分解成季节性基荷和残差,基荷采用相似日负荷预测技术进行预测,残差利用集成神经网络模型进行预测,建立改进神经网络组合预测模型。利用时变响应模型模拟主动配电网负荷数据集来进行仿真验证,与其他负荷预测技术进行对比,实验结果证明了所提负荷预测方法的有效性。     

考虑源网荷储协调优化的主动配电网网架规划

针对源网荷储的协调优化,以年综合费用最小为目标,建立了主动配电网网架三层规划模型。通过三层模型的相互传递与配合,对配电网中的分布式电源、可中断负荷、配电网架以及电池储能进行协调优化,采用基于树形结构编码的改进遗传算法与原对偶内点法相结合的混合求解算法对所提模型进行求解。29节点系统算例验证了本文所提方法的正确性和有效性,并表明在配电网架规划中考虑源网荷储的协调优化可有效降低网架规划成本、改善配电网负荷特性。     

基于气象信息粒还原的台风分时段短期负荷预测

台风期间气象会经历三段式变化,电力负荷的周期性模式被打破。为了提高台风影响期间负荷预测的准确度,该文提出了基于气象信息粒还原的台风分时段负荷预测方法。将台风期间负荷水平的变化趋势看作分段函数,利用台风模式的判定条件进行分时段,适应台风过境过程气象变化规律;依据台风期间统调负荷与台风影响城市负荷变化的相关度较大,利用多元线性回归拟合关键因素建立负荷变化量模型;当风速达到一定阈值,考虑破坏性台风的损失负荷;采用气象信息粒还原方法,寻求近似无台风属性的环境来建立统调基础预测模型。该文运用南方某电网的相关数据进行验证,仿真结果为台风期间电网的调度安排提供了较为准确的数据支持。     

极坐标系下主动配电网三相线性潮流计算方法

线性潮流计算方法可以提高主动配电网集中优化控制的鲁棒性和快速性。随着分布式电源在主动配电网中的广泛接入,配电网中的电压控制节点逐步增多,以保持正常的电压水平。现有直角坐标系下三相线性潮流无法处理本地压控节点,现有极坐标下的线性潮流模型未能详尽考虑分布式电源控制特性、网损分摊特性与配电网三相特点。因此提出三相极坐标系下的线性潮流计算方法来解决这个问题。所提方法考虑了Y或Delta型连接ZIP负荷、单相或三相分布式电源(Distributed Generators, DGs)等类型。同时考虑了DGs的详细控制模型和分布式松弛母线模型。最后通过三相不平衡的IEEE 13,34,37和123节点系统验证所提方法的精度和对各种节点类型的适应性。     

基于台风场景模拟的配电网架空线路薄弱环节辨识方法

为降低台风造成的配电网负荷和经济损失,需对配电网架空线路的薄弱环节进行辨识。首先,考虑台风预报信息及其不确定性,利用Batts模型刻画台风登陆后风场各点风速及其衰减过程;然后,基于电杆风荷载与抗弯强度的关系建立电杆与线路故障率模型;同时,综合考虑线路故障频率及供电负荷重要程度定义线路脆弱度指标,并采用层次分析法确定指标中各因素权重;最后,提出一种台风场景下基于蒙特卡罗法的配电网架空线路薄弱环节辨识方法。典型算例结果表明,以所提方法确定的线路薄弱环节作为加固配电网混凝土电杆、分配应急发电车的依据,可有效降低台风灾害下配电网负荷和经济损失。     

考虑电能替代负荷的配电网承载力评估方法

随着我国电能替代工作的加速推进,多元电能替代负荷的大量接入对配电网的安全稳定运行带来了极大的考验,评估负荷承载力对配电网规划具有重要意义。首先分析了目前电能替代的主要负荷类型,并建立其运行模型;其次以配电网容纳负荷数量最大为目标函数,考虑源-网-荷-储侧灵活性资源运行约束与配电网安全稳定运行约束,建立了配电网负荷承载力优化模型,通过二阶锥松弛方法将其转化为二阶锥规划模型;最后通过对某实际电网的141节点算例的仿真,实现了对配电网负荷承载力的量     

台风灾害下的弹性配电网研究综述与展望

近年来,由于全球气候变暖、生态系统破坏等影响,世界范围内极端气象灾害频发,对配电网造成的影响和带来的损失已不容忽视,亟需建立能够预防、抵御极端灾害并快速恢复关键负荷的配电网,即弹性配电网.首先介绍弹性配电网的定义与特征,而后聚焦台风这一极端天气灾害,综述现有的弹性配电网在配电网规划、灾前预警、灾后恢复、弹性评估与弹性提...     

源网荷储互动的直流配电网优化调度

针对直流配电网内源荷的强随机性、波动性使得优化调度问题愈发复杂化,结合直流配电网低压网架灵活互联、可控的结构特点,深入分析可互动源荷特性基础上,提出源网荷储互动的直流配电网多目标优化调度方法。该方法通过提出源网荷储互动优化概念,综合考虑可互动负荷、储能及换流器的协同优化对系统运行成本和潮流分布的影响,建立了含光伏的多电压等级直流配电网多目标优化调度模型,使发电侧、用电侧和网侧均能参与直流配电网优化调度。仿真算例表明:源网荷储互动模型能大幅降低系统运行成本、网损率及电压偏差,有效提高光伏消纳水平,实现直流配电网安全可靠运行。     

考虑风光荷不确定性的配电网故障恢复策略

风光等可再生分布式电源在配电网中渗透率不断提升,其出力受自然因素的约束具有很强的随机性,给主动配电网的故障恢复带来更大挑战。为此,综合考虑风光荷的不确定性,提出了一种孤岛划分与恢复重构相结合的综合故障恢复策略。首先,构建风光和储能系统联合出力模型以及负荷特性模型,采用广度优先遍历和深度优先遍历相结合的方法进行孤岛划分,对配电网中重要负荷优先恢复;然后,以配电网中开关操作次数最少和网损最小为目标,建立主网与剩余失电区域的恢复重构模型,采用改进灰狼算法进行求解,对配电网中剩余失电负荷进行恢复;最后,以IEEE33节点配电网模型为例进行仿真分析,实验结果表明,该文提出的方法可准确、快速地获得不同故障时刻配电网故障恢复最优策略,验证了方法的有效性和优越性。     

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。     

基于概率多场景的柔性配电网鲁棒运行优化

分布式电源和波动负荷的接入使得传统配电网的调节设备和手段凸显出局限性,柔性开关设备(SOP)的应用可以解决间歇性源荷带来的问题。针对多端柔性互联设备在柔性配电网中的应用,建立计及运行损耗的三端SOP的拓扑结构和数学模型;考虑到源荷出力的不确定性会导致配电网节点电压越限和功率潮流不合理,将鲁棒优化和场景分析方法相结合,建立基于概率多场景的鲁棒运行优化模型,并采用锥优化方法进行求解;为了实现场景数量和精度平衡下多场景的快速生成,提出基于拉丁超立方抽样的概率多场景生成方法。以3组IEEE 33节点系统组成的配电网为算例,验证了所提鲁棒运行优化模型和场景生成方法的有效性,所提模型与方法实现了配电网运行经济性与安全性的协调,显著提高了模型计算效率,有效避免了“维数灾”现象。