泛在电力物联网形势下的主动配电网规划技术综述

泛在电力物联网鼓励各种分布式电源、储能以及电动汽车等大量的新型电力设备接入配电网侧。传统的配电网结构在未来将会出现巨大变化,导致原有的规划技术将难以适用于配电网对于供电安全性与稳定性等指标的要求。基于以上现状,对适用于泛在电力物联网形势下的主动配电网规划技术进行综述。分别从主动配电网中负荷预测与发电预测、选址定容、规划方案多维度评估等方面,阐述了新形势下配电网规划技术可能遇见的难点与挑战,归纳评价了多种复杂理论与优化算法。最后给出了对于新形势下主动配电网规划技术的总结与未来展望。     

计及运行管理的主动配电网规划研究综述

随着大量分布式电源并网与配电自动化技术的提升,传统配电网逐渐向主动配电网过渡,使新时期的配电网的规划思路发生改变。不确定性因素的处理和主动管理模式是主动配电网规划需要考虑的主要问题。文章分析总结了主动配电网规划中分布式电源带来的不确定性以及其在规划模型中的数学处理,提出了考虑主动管理模式下的主动配电网规划模型,阐述了未来配电网规划需要深入考虑通信等二次系统的思路。文章分析的主动配电网规划的关键问题与模型,为未来主动配电网的规划研究提供了借鉴和参考。     

主动配电网规划相关问题的探讨

正主动配电网(ADN)模式是一种可以优化利用分布式能源资源(DER)的技术解决方案,是一个涉及多目标及众多不确定因素的组合优化复杂问题,目前国际上仍处于探索阶段。本文概要解释了主动配电网的概念,介绍了主动配电网规划与传统配电网规划的差异,指出了主动配电网规划所需处理的相关问题,给出了主动配电网规划的现有研究成果,并在结束语中探讨了未来主动配电网规划需要考虑的主要内容。     

考虑分布式能源接入的配电网规划及其关键技术综述

随着分布式电源的大力发展,尤其是大规模间歇式可再生能源接入(如风能、光伏),使配电网从传统的简单单一电源网络转变为多电源配电网,使配电网规划变得更为复杂。对传统配电网和智能化配电网规划的内容、电源规划、网架规划等方面进行论述,并在此基础上重点论述主动配电网规划模型以及所面临的问题和研究难点,分析主动配电网规划中的关键技术,包括不确定性负荷预测和主动配电网对分布式能源的消纳能力,以及主动配电网规划的经济效益。并针对今后主动配电网规划的研究路线提出相关建议,为考虑大规模间歇式可再生能源接入配电网规划工作提供借鉴。     

主动配电网规划中的负荷预测与发电预测

负荷预测和发电预测是配电网规划中的关键环节,是变电站、网架规划重要计算依据。考虑主动配电网下新型负荷和分布式电源接入等因素,提出适用于主动配电网的概率型负荷预测和发电预测方法。首先全面分析了主动配电网的负荷分类,提出含友好负荷的整体负荷预测方法;其次构建主动配电网分布式电源装机容量及分布预测模型,考虑分布式电源出力的概率特性,进而提出分布式电源可信出力预测方法;最后以负荷预测和发电预测结果为基础,分析了新型负荷和分布式电源对主动配电网规划的影响。     

基于多目标的多阶段主动配电网规划方法分析

传统主动配电网规划方法未考虑到间歇性分布电源可信性出力,且配电网负荷分配不合理,导致规划效果并不理想。提出一种基于多目标的多阶段主动配电网规划方法,在常规负荷预测的基础上组建接入主动配电网的风、光等间歇性分布电源可信出力模型,全面考虑需求侧响应对负荷预测结果的影响,构建配电网负荷预测模型;通过负荷预测结果,构建基于多目标的多阶段主动配电网规划模型;基于粒子群算法,在模型优化的过程中引入快速支配策略、精英保留策略等,对节点配电系统进行计算,设计不同负荷水平下的电源最佳规划方案。仿真实验结果表明,所提方法能够有效减少规划费用,提升规划效果。     

主动配电网不平衡潮流算法综述

在智能电网时代,传统配电网逐步转变为主动配电网。高间歇性的分布式电源的持续大量并网,在节约能源与保护环境的同时,也对未来配电网规划及优化调度提出了新的要求与挑战。新形势新要求下,当今配电网亟需兼顾高效性与鲁棒性的不平衡潮流算法。文章总结了主动配电网中常见元件模型,梳理了近年国内外提出的不平衡主动配电网潮流算法,并对各潮流算法进行总结与评价。文章旨在为各主动配电网研究提供合理不平衡潮流算法选择,为完善不平衡主动配电网潮流算法提供思路,并为未来主动配电网潮流算法的发展与应用提出了展望。     

基于分布式模型预测控制的主动配电网区域协同控制

为提升主动配电网的控制效果与性能,基于主动配电网馈线控制误差理论,提出了适用于主动配电网区域协同控制的分布式模型预测控制方法。首先建立了包含自治区域内间歇式能源、负荷、储能等单元的区域控制模型,以考虑其未来短期内的出力变化等预测信息;提出了分布式预测控制方法,解决区域间优化目标间的耦合问题,实现多个区域间的协同控制,通过滚动优化与反馈校正,实现基于未来预测时间段内的整体最优控制,从而保证整条馈线的全局最优。最后通过算例仿真,并与传统的PI控制进行对比分析,验证了本文控制方法的优越性。     

基于空间负荷布局的低碳主动配电网扩展规划研究

针对传统配电网规划方法存在应用效果差、可靠性低的问题,提出基于空间负荷布局的低碳主动配电网扩展规划方法。给定配电网节点模型,根据该模型查询低碳主动配电网扩展目标,通过所获取的目标参数值,对低碳主动配电网进行初管理,分为主动配电电流管理、主动配电电压调整及主动配电网需求侧管理3个部分,从配电网电源、配电阶段和综合分析3个方面进行规划。为验证研究方法的规划效果,设计对比实验。实验结果表明,与传统方法相比,研究方法的规划效果更好,且可靠性更高,能够精准实现规划工作,为主动配电网发展提供有力支撑。     

主动配电网现状与未来发展

随着分布式电源和电动汽车等规模化发展,将给传统配电网带来诸如电压越限、双向潮流等问题,配电网由被动控制过渡到主动控制是未来的发展模式和方向之一,将成为智能配电网发展的核心。总结了近年来主动配电网的相关研究成果,主要包括:主动配电网的控制方式、分布式电源的优化规划、电压管理、电动汽车的主动管理、需求侧管理、主动配电网的保护和故障定位等,并进一步提炼了为主动配电网提供支撑的相关新兴技术。最后,提出了未来可能会影响主动配电网发展的新技术和新概念。     

面向用户差异化需求的智能配电网综合资源优化规划和配置方法

在有源配电网规划中考虑电网的运行可靠性和需求侧响应,能够平抑分布式电源接入对电网的影响。在传统有源配电网规划模型的基础上,引入需求侧响应费用和电网运行的可靠性约束,构建面向用户差异化需求的智能配电网综合资源规划模型。使用演化算法对模型进行求解以得到计及电网运行可靠性和需求响应的有源配电网规划方案。基于IEEE33节点的算例分析结果表明,所提出的规划方案能够有效降低规划期的总成本,为有源配电网规划提供一定的决策依据和方法参考。     

配电一次网架与信息系统协同规划

智能电网已成为当今电网的发展趋势。作为支撑智能电网的重要组成部分,信息系统与配电一次网架系统相互耦合、密不可分,对电网规划和运行的影响日益突出,传统的配电网规划方法较少考虑信息系统与配电一次网架系统间的相互影响,已无法适应智能电网发展背景下的精细化规划的需求。该文探讨了配电网架规划、配电通信网规划、配电自动化规划三者之间的协调关系和协调指标,初步提出了三者协同规划的思路框架并具体探讨了各规划子问题的规划模型、指标和方法。研究结论可为未来主动配电网的一次电网架构、二次自动化系统与智能决策支持系统的三位一体协同规划提供思路。     

基于两种仿生算法的低碳主动配电网规划

分布式电源（DG）为未来配电网的规划问题带来了许多新的挑战。在传统配电网规划基本要求的基础上,结合主动配电网相关标准,对主动配电网进行了新的规划。规划过程中,将选择投入运行的电网网架和分布式电源出力大小作为优化变量,将电网的碳排放环境成本作为评判标准。以14节点网络系统为例,将遗传算法（GA）和布谷鸟搜索（CS）算法相结合,并根据电网规划实际情况对算法做了改进。最终在MATLAB环境下,结合MATPOWER潮流计算工具,实现了主动配电网的低碳规划。算例结果表明,该规划方法简单有效,能够为低碳经济下主动配电网的进一步发展提供参考和依据。     

计及光伏分布式电源调峰作用的配电网扩展规划研究

近年来,根据峰值负荷进行有源配电网规划是一个重要的研究方向。本文考虑使用光伏发电接入配电网进行调峰,从而解决传统配电网按照最大负荷规划方式进行布局而造成的设备利用率低、投资浪费等问题。通过在最大负荷水平下计及分布式电源调峰作用进行有源配电网规划建模和算法设计,结合算例验证了模型和方法具有灵活方便、节约投资的优势。     

直流配电网规划技术的新需求及其在一次规划的体现

将交流配电网规划技术用于直流配电网的过程中,既要考虑配电网的传统供电规划目标和拓扑的变化,也要考虑多目标、多约束条件的变化,以及大量主动型负荷的接入引起的变化,更要考虑直流配电网的技术与应用的发展趋势。与此相对应,文章围绕一次规划的内容,首先分析、总结了直流配电网的规划目标、电源规划、负荷预测及网架规划4个方面的新需求,并提出规划与运行强耦合、规划目标多样性与动态性、一二次系统融合规划的其他新需求。然后围绕直流配电网拓扑展开讨论,提出基于母线、结构以及连接方式的拓扑分类,并对直流配电网的典型应用场景进行分析。之后对考虑多约束条件与不确定性的直流配电网规划方法进行讨论,包括不确定模型、规划与运行强耦合、多种不确定性因素等多方面的分析与总结;并围绕主动管理/需求侧管理和保护控制2个方面,对考虑(准)实时监控需求的直流配电网规划问题进行讨论。最后从技术层、信息层和设备层对直流配电网规划中尚需解决的问题进行梳理和展望,为未来直流配电网的规划研究提供借鉴和参考。     

计及相关性的主动配电网动态鲁棒规划方法研究

为进一步科学地制定配电网不确定规划策略,考虑到分布式电源及多元负荷的不确定性及相关性,提出了一种计及相关性的主动配电网动态鲁棒规划方法。利用Cholesky分解将具有相关性的随机变量转换为相互独立的变量。同时利用多面体不确定性集合表征的方法,将随机变量的不确定性通过无分布的有界区间来表示。提出了主动配电网二阶段鲁棒规划方法,以修改后的IEEE33节点系统作为算例,与传统鲁棒规划方法和不考虑相关性情况下进行了对比分析。仿真结果表明,所提方法提高了配电网不确定性规划策略的合理性和经济性。     

采用综合性能指标的高渗透率分布式电源集群划分方法

电源集群划分可简化电网规划、运行监视和调度控制等过程,具有广泛的工程应用基础。随着规模化可再生能源的分布式接入,配电网面临的过电压、功率倒送等问题愈发严重,传统基于单一判据的集群划分方法已难以满足配电网规划运行需求。以含高渗透率分布式可再生能源的配电网规划为应用场景,提出综合考虑结构性与功能性的集群划分方法:结构性上采用基于电气距离的模块度指标;功能性上以集群的无功平衡度及有功平衡度为指标,构建了综合性能指标体系;同时,为适应综合性能指标的计算表达,对基本遗传算法进行了改进,设计了基于网络邻接矩阵的新的染色体编码方式。以某10kV实际馈线系统为例进行了理论和算法验证,结果表明所提集群划分具有较强的电气耦合性、较好的调压能力及有功平衡程度。     

基于成本分析的柔性直流配电网综合规划方案研究

随着直流分布式发电的高渗透率以及敏感直流电子负载的不断增长,柔性直流配电网络的应用越来越广泛,为比较柔性直流系统与传统交流配电系统,提出基于成本分析的柔性直流配电网规划方案。该方案可确定最优的交直流变电站位置和规模、交直流馈线的布线路线以及中低压侧交直流馈线的长度和容量,其目标函数由投资成本和运营成本组成。提出的柔性直流配网规划方案是在没有预先分配配电系统的地区实施的,并与传统交直流规划方案进行了比较。最后算例结果表明,与常用的交流配电系统相比,采用柔性直流配电方案可降低敏感负载下的总成本,并能提高分布式电源的渗透率。     

基于可靠性的配电网规划的思考

对传统配电网规划方法和基于可靠性的配电网规划方法进行了比较,指出传统规划方法存在的问题,分析了两者的差异,提出开展基于可靠性的配电网规划工作需要解决的一些问题并给出建议。