考虑电力-交通交互的配电网故障下电动汽车充电演化特性

由于配电网与交通网间的耦合交互作用,高渗透率电动汽车接入下的配电网故障可能对两网的运行产生扩大影响,厘清故障下电动汽车充电负荷对电网和交通网运行状态的影响以及充电站充电负荷分布是及时阻断故障影响的基础。针对此,提出了考虑电力-交通交互的配电网故障下充电特征演化分析方法。首先,考虑配电网故障下充电负荷变化对配电网的影响,提出了计及充电负荷变化灵敏度的变步长重复潮流模型以计算配电网最大供电能力。其次,结合用户有限理性决策和动态交通均衡,构建了配电网故障影响下的交通运行状态演化模型。进一步,以电动汽车出行和充电为耦合单元,基于改进的Davidson函数描述供电能力对充电行为的影响,建立了两网交互的作用关系。最后,仿真分析了考虑网络耦合的配电网故障下充电负荷演化规律及其影响。     

柔性低频交流输电关键技术及应用

基于电压源型换流器的柔性低频交流输电兼具交、直流输电的技术优势,是值得深入研究的新型输电技术。分析基于电压源型换流器的柔性低频交流输电技术特性,列举系统典型拓扑结构。针对海上风电送出场景,计算获得不同频率下典型截面海缆的输电能力曲线。以国内某项目为例进行了经济性对比。结果表明,柔性低频交流输电技术应用于中远距离海上风电送出时具有明显优势。此外,分析了海岛互联供电、陆上大规模新能源发电汇集送出等应用场景;分析了频率变化对高压大容量交交换流器、变压器、断路器、电缆等主要输电设备关键性能的影响;系统性地指出了柔性低频交流输电工程化应用尚需深入开展的研究工作。     

柔性配电网的最大供电能力模型

提出了柔性配电网(FDN)的最大供电能力(TSC)模型与计算方法。首先,提出了FDN的概念,FDN利用电力电子开关构成的柔性开闭站(FSS)将多回馈线联络组网,采用能灵活控制潮流的柔性闭环运行方式。其次,提出了FDN的TSC模型与求解方法,模型计及了FSS对负荷的柔性转带策略。最后,搭建典型组网形态下不同情况的FDN验证所述方法。与传统配电网TSC对比发现:FDN的TSC总量既有提升的情况也有不变的情况,文中分析了原因。从TSC角度看,FDN的优势在于:1TSC在FDN实际运行中更易实现,达到TSC时FDN允许馈线上负荷任意分布,而传统配电网只有在负荷满足特定分布时才能达到TSC;2达到同等TSC时,FDN的组网结构更简单。所述方法已应用于国内外首个多端柔性闭环中压配电网示范工程的方案论证。     

考虑用户行为不确定性的阶梯式需求响应激励机制

针对电力需求响应试点初期存在响应规模偏小、用户响应意愿较低且具有多重不确定性等问题,电网公司通过设计合理的需求侧互动机制引导用户积极、高效参与需求响应具有重要意义。为此,提出了考虑用户响应行为强不确定性的阶梯式需求响应激励机制随机优化模型。首先,构建参与需求响应的日前竞价市场用户切负荷行为和负荷波动的多重不确定性模型,以获得不同需求响应阶梯激励系数和调用场景下的期望响应量;然后,以电网公司为主体构建基于双层随机规划的阶梯式需求响应激励机制优化模型,上层构建在长时间尺度下的阶梯式需求响应激励机制阶梯区间和激励系数优化模型,并基于Pareto最优实现用户响应积极性最高、单位容量负荷激励成本最低的多目标优化;下层在给定的激励系数下,构建多负荷缺额场景下计及达标机会约束的需求响应调用裕度优化模型。最后,采用中国浙江省需求响应试点的实际数据进行仿真验证,结果表明阶梯式需求响应激励机制能够引导用户积极响应,并提高电网公司调用需求侧资源的经济效益。     

考虑需求响应和能量梯级利用的含氢综合能源系统优化调度

为了促进海上风电并网消纳并提高沿海含电转气（P2G）工业园区运行能效,文中提出了一种考虑综合需求响应和能量梯级利用的含P2G综合能源系统优化调度方法。首先,构建含P2G综合能源系统架构。其次,针对系统风电消纳问题,提出多能负荷削减转移与能源耦合转换相结合的综合需求响应模型。然后,针对系统能效较低的问题,挖掘系统能量耦合及梯级利用关系,建立含P2G的各能量耦合设备的梯级利用模型,结合氢能实际使用需求,实现氢能高品位使用。最后,计及风电出力预测误差,以系统运行成本最小为目标,采用综合能源利用率及碳排放量为量化指标,构建综合能源系统随机优化调度模型。仿真算例验证了所提方法的有效性。     

考虑可靠性与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估

针对传统供电能力评估中难以同时解决既避免单纯以负荷高峰时刻全网N-1准则为基础又细致计及分布式电源、储能和负荷需求响应影响等问题,提出了考虑可靠性柔性需求与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估方法。首先,结合出力不确定性与用户差异化的响应能力,对主动配电网中的分布式电源、储能与可响应负荷等基本元素进行建模;其次,构建了以最大供电能力为目标、以可靠性需求和故障后负荷响应经济性为主要约束的主动配电网供电能力评估模型;继而,发展了考虑分布式光伏、蓄电池以及需求响应的主动配电网可靠性评估准序贯蒙特卡洛模拟法,并提出了基于遗传算法的供电能力评估模型优化求解方法;最后,通过算例验证了所提方法可有效挖掘主动配电网供电能力,提升资产利用效率。     

能量-备用多品种电力交易下空调负荷聚合商竞价策略

双侧电力市场的开放为公共楼宇暖通空调负荷作为需求侧资源参与电力市场提供了新的机遇。为了挖掘用电高峰时段空调负荷的调控潜力,根据暖通空调的运行原理,基于能量守恒定律、热力学原理、质量守恒原理等,建立了公共楼宇暖通空调的物理模型,提出了暖通空调的柔性控制策略。考虑空调用户在负荷聚合商的统一协调下参与能量和备用市场,构建了能量-备用多品种电力交易下负荷聚合商的双层竞价模型,其中上层为负荷聚合商竞价模型,下层为电力市场出清模型,并基于KKT条件及对偶理论将双层优化问题转化为带平衡约束的单层优化模型,实现模型的高效求解。算例分析结果验证了所提竞价模型的有效性。     

考虑低压台区柔性互联的配电网最大供电能力

“双碳”目标下,配电网将承载分布式发电、电动汽车、电采暖等低碳技术的大规模应用,面临着承载能力不足、负载不均衡以及电能质量等问题的严峻挑战,而低压台区柔性互联技术被认为是应对上述挑战的有效手段。因此,研究了考虑低压台区柔性互联的配电网最大供电能力(TSC)。首先,给出了考虑台区柔性互联的配电网典型结构以及运行方式,建立了考虑柔性互联设备多端口潮流灵活分配、负荷多级转供的配电网TSC模型;其次,针对所提TSC模型的非线性非凸特征,提出了基于分支定界算法的模型求解方法;然后,计算了实际台区柔性互联配电网算例的TSC,并进行N-1安全性校验;最后,观测了不同低压柔性互联设备容量下TSC数值的变化规律,给出了台区柔性互联配电网的规划运行建议,为低压台区柔性互联技术在配电网的大规模应用提供了理论基础。     

考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划

随着数字化时代到来,数据中心的数量和规模与日俱增,已成为配电网中一类重要的需求响应资源。为提高设备利用效率,数据中心可通过柔性配电设备与园区内光伏、储能系统化集成,进一步保障数据中心的供电可靠性与运行经济性。提出了一种考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划方法。首先,对数据中心园区内多类型设备进行建模。在此基础上,建立了考虑多类型资源的数据中心园区供电规划模型,以数据中心园区设备投资成本和运行成本最小为目标,合理规划园区内柔性变电站各换流器容量、数据中心各类型服务器数量、储能系统及光伏系统的容量。最后,采用数据中心园区算例,验证了考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划的经济效益,分析了不同因素对数据中心园区规划结果的影响。     

考虑碳排放流及需求响应的综合能源系统双层优化调度

针对综合能源系统低碳经济调度问题,将碳排放流理论和需求响应引入到综合能源系统优化调度中。首先,在电-气综合能源系统框架下,利用碳排放流模型,计算出各负荷的碳排放量。其次,将Shapley值法引入到综合能源系统碳交易模型中,并且建立价格型需求响应模型,分析其减排激励作用。最后建立综合能源系统双层调度模型,上层为电网和气网系统,下层为能量枢纽系统,以运行成本最小为目标函数进行低碳经济调度。通过算例验证,该碳交易模型可降低7.06%的碳排放量,结合需求响应,可降低4.37%的系统运行成本。该模型具有提高能源利用率、降低运行成本和减少碳排放的作用,可实现低碳经济运行。     

计及分布式电源转供能力的配电网供电能力计算

随着分布式电源的广泛接入,其对配电网供电能力的影响日趋重要,而目前配电网供电能力计算模型中尚未计及变电站低压母线上分布式电源的转供能力。为精确分析分布式电源转供能力对配电网供电能力的影响,首先根据分布式电源特性建立计及分布式电源转供能力的配电网最大供电能力计算模型;然后针对模型中遇到的最优化求解问题,引入基于配电系统联络特征的解析化求解方法,提出基于馈线联络的网络拓扑简化思想;最后通过具体电网算例验证该模型和算法的正确性,并对结果进行校验分析,结果表明分布式电源接入可提升区域最大供电能力,加强配电系统应对N1故障的能力。     

计及用户分级与互动的配电网最大供电能力模型

用户对可靠性的不同需求以及用户参与互动是未来智能配电网必须考虑的重要因素,文中研究了用户分级与互动对最大供电能力(TSC)的影响,提出了计及用户分级与互动的TSC模型。首先,分别分析了不同用户级别和用户互动方式与TSC之间的关系;然后建立了用户响应模型,并基于现有馈线互联的TSC模型提出了计及用户分级与互动的TSC模型;最后对2个不同场景的算例进行了计算分析。分析结果表明,签订可中断负荷或紧急需求响应协议的三级用户,在N-1模式下参与互动并削减负荷会影响TSC的大小,且TSC将随用户削减负荷程度的增大而增大,直到达到电网总容量限值为止。所提方法能够计算在计及用户分级与互动条件下的TSC,为日后用户分级互动环境下配电网发挥最大供电能力奠定了基础。     

考虑分布式电源随机性的配电网最大供电能力

随着分布式电源（distributed generation, DG）越来越广泛地应用,逐渐接入到配电网中,对配电网影响举足轻重,而目前配电网最大供电能力（load supplying capability, LSC）的计算方法均未计及DG接入带来的随机性影响。针对这一问题,首先建立LSC求解模型,在蒙特卡罗模拟的概率潮流计算中考虑DG随机性,利用改进的负荷倍数法和计及电压与支路功率约束的LSC逼近法来计算配电网最大供电能力;然后通过配电网IEEE-33算例验证该模型和算法的有效性,模拟多种情景下LSC的变化,仿真结果表明DG接入配电网可提升网络静态安全裕度,且DG随机性出力影响LSC的分布特征;最后分析制约LSC提升的薄弱环节,并建议在节点电压较低处增加调压装置或无功自动补偿装置。     

基于潮流计算的配电网最大供电能力模型

现有文献计算配电网最大供电能力(total supply capability,TSC)的方法均未计及线路潮流引起的电压降落和网络损耗,其结果准确性应用于实际运行还存在一定难度。为解决这一基础性问题,首先提出基于潮流计算的TSC模型,精确计及了电压降落和网络损耗。该模型基于馈线间互联关系建立,其计算结果能精确到馈线负荷,同时考虑了主变N-1故障和馈线N-1故障。其次,针对该含有迭代的非线性规划模型,提出一种基于前推回推的迭代和广义梯度法的求解方法。最后,通过算例对比所提方法与现有文献方法,并利用N-1安全校验仿真来验证。结果表明,所得TSC 结果更为准确,为TSC理论的应用从规划向运行提供了参考。     

基于馈线互联关系的配电网最大供电能力模型

对配电网最大供电能力(TSC)计算准确性这一基础性问题进行了研究。现有文献的模型法和解析法均基于主变压器互联关系,经N-1安全校验仿真验证发现这些方法均存在一定的误差。为解决这一问题,文中提出了基于馈线互联的TSC模型及其计算方法。该模型能精确描述馈线间的手拉手和多分段多联络的互联方式,完整反映网架信息;计算结果能精确到TSC在馈线上的负荷分布,并在主变压器N-1故障基础上同时计及了馈线N-1故障。通过算例对比了文中方法与现有两种主要方法的结果。N-1安全校验仿真验证表明,文中所得TSC结果是N-1安全边界的临界点,结果准确。     

配电网最大供电能力模型解的性质

从数学角度对配电网最大供电能力(TSC)模型解的性质进行了研究。首先,将TSC模型推导为线性规划模型的一般形式,阐述其数学含义与物理意义。其次,分别给出TSC模型无解与唯一解时参数条件的数学表达式,得到实际配电网的TSC模型总是存在无穷多解的结论。为进一步找出众多解中易于在实际配电网中实现的解,针对TSC解的主变压器负载率均衡度进行分析,总结归纳出达到负载较均衡时的配电网联络与主变压器容量的匹配条件。最后,通过算例验证了结论的有效性。     

基于最大供电能力的配电网分区方法

在供电能力理论的基础上对配电网络进行了分区方法的研究,首先介绍了联络有效性的概念,通过对配电网络进行联络有效性分析,定位网络中对供电能力贡献较小的联络和联络组合。其次提出了最优分区的概念,介绍了最优分区的判据,并提出了筛选配网最优分区方案的2种方法,即基于最大供电能力的方法和穷举法。然后对这2种方法进行对比,明确其适用的范围。最后,在算例电网中的实际验证也说明了提出的基于配网最大供电能力的优化分区方法正确并且可行。     

考虑经济安全性的有源配电网供电能力研究

与传统配电网不同,接入有源配电网的可控分布式电源能够参与配电网的经济运行。可控分布式电源的出力分配由主动配电网的经济调度策略确定。为实现供电能力最大化,可控分布式电源通常运行在额定状态,这与经济运行的目标相背离。而且配电网运行需满足N-1安全准则,而现有文献中的分布式电源(DG)优化运行模型均未计及N-1准则,所得出力策略未必满足系统安全要求。综上所述,为解决这一问题,提出了一种考虑经济调度和N-1安全约束的供电能力模型。以供电能力经济比最小和安全距离均衡比最小为多目标,算例表明所提模型能保证N-1安全,实现了综合考虑系统经济性、安全性下的最优,验证了所提模型是合理、有效的。