考虑需求响应的增量配电网分布式电源优化配置

为促进配电网发展和提高配电运营效率,我国新电改方案允许放开增量配电投资业务,因而会出现公用配网之外的增量配电网。增量配电网作为独立运营商,其运营模式、资源配置和投资决策与公用配电网具有不同特点。基于此,提出一种计及需求响应DR(demand-side response)的增量配电网分布式电源DG(distributed generation)规划-运行双层机会约束优化配置方法。下层运行模型以增量配电网负荷曲线最优为目标,决策增量配电网峰谷平各时段向负荷售电电价;上层规划模型以下层运行优化为基础,考虑增量配电网全寿命周期净收益最大从而决定DG的安装位置与容量。针对DG与负荷出力的概率分布、DR侧负荷的时序性,利用中值拉丁超立方抽样技术对各时段内服从特定概率分布的DG与负荷进行处理,形成24个时段内DG与负荷的初始时序样本和DR侧负荷变化量的时序样本,并采用随机模拟嵌套精英保留策略遗传算法对上述模型进行求解。IEEE 33节点系统的仿真结果验证了该方法的合理性与有效性。     

计及分布式电源和电动汽车特性的主动配电网规划

随着清洁能源的发展,高渗透率的分布式电源(DG)和电动汽车(EV)给配电网的规划和运行带来诸多影响,例如大量弃电、加剧负荷峰谷差等问题。文中建立了计及DG出力相关性和EV需求响应的规划运行双层模型以减小负荷波动。首先,在DG概率模型的基础上,使用相关矩阵法生成具有相关性的DG节点样本;其次,建立多目标规划运行双层模型,上层考虑DG和充电桩的协同规划,下层考虑负荷波动、DG弃电等运行成本,并将所提随负荷波动EV充放电价、DG相关样本等以约束方式表示;接着,在应用Voronoi图法对充电站服务范围划分的基础上确定EV响应量上限并将双层模型转化;最后,应用CPLEX工具包对所建二阶锥模型进行求解,并通过某"交通网-配电网"关联系统验证所提模型和方法的有效性。     

主动配电网分层鲁棒规划模型及其求解方法

国内外大力提倡用户开发利用清洁能源,而分布式电源(distributed generation,DG)的不确定性对接入配电网规划运行带来了巨大的挑战。文章侧重于对现有配电网的升级改造,主要包含有载调压变压器、主动配电网储能系统、分组投切电容器、静止无功补偿装置等主动管理手段的网络拓扑规划设计,以适应分布式电源和负荷的不确定发展。首先,对DG和负荷建立了一定保守度的不确定性时序集合,并设计了场景筛选规则;其次,构建了主动配电网分层鲁棒规划模型,并以弃风、弃光和失负荷最少为优化目标;然后,对规划模型投资层和运行层进行有效关联,且通过二阶锥等手段将原模型转化为混合整数二阶锥规划问题进行快速求解。最后,通过修改的IEEE 33节点系统验证了模型的有效性。     

基于面板数据有序聚类的主动配电网规划场景降维技术

研究了基于面板数据的含分布式电源(distributed generator,DG)的主动配电网规划场景的降维技术。首先,对主动配电网的中长期规划进行时序模拟,将负荷按不同的类型建立其增长的时序数学模型,在考虑光伏、风电等DG容量自然增长的前提下采用自回归-滑动平均(auto regression-moving average model,ARMA)模型建立时序模型;然后,引入统计学中的变点理论分别建立DG和负荷的时序分区子场景,最后通过综合变点理论对上述时序场景进行融合,分段抽取出典型时序场景。仿真表明,有序聚类可以有效体现不同时间尺度上负荷以及DG的增长运行情况;通过搜寻变点,能将模拟出的近百万个中长期时序场景有序地聚类成14个连续时间场景,大大削减了场景个数,提高了效率。     

考虑时序特性的主动配电网无功电源规划

高渗透率的不可控分布式电源的接入引起配电网安全运行问题日益显著,无功电源能够有效缓解配电网的运行风险。基于此,文中在无功电源规划阶段充分考虑光伏和负荷的时序特性,建立以马尔科夫链为基础的时序模拟模型,并构建了考虑主动配电网调压需求的时序综合灵敏度选址方法,然后计及配电网的主动管理形成了投资层面和模拟运行层面的无功电源二层规划模型,投资层考虑转换为等年值的静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的投资成本,运行层考虑配电网的年运行费用,并采用遗传算法进行求解,算例结果表明:所提方法充分考虑了主动配电网的多种特点,有效降低了配电网损耗、改善配电网电压水平。     

基于多代理的主动配电网规划样本自动模拟研究

可再生能源的高渗透率接入、柔性负荷的高参与度、运行协调管理的高效可靠要求,均使得传统的管理投资方式难以满足多主体接入下配电网的投资发展要求。为适应主动配电网中多主体接入,促进清洁能源的消纳,为配电网精确投资规划提供丰富样本,提出基于多代理的主动配电网规划样本自动模拟模型。基于构建的分布式电源、储能及柔性负荷的多代理时序模型,提出了以电网代理引导的主动配电网自动协调模拟策略;考虑负荷增长模式与配电网技术路径更迭,实现不同投资方案下主动配电网的规划样本自动模拟,以提高主动配电网中多主体的利用效率。算例结果表明,所提模型通过追随主动配电网技术路径的发展,能够有效实现配电网长时间尺度的运行模拟。通过自动模拟方法产生的分布式电源出力与负荷波动情况等配电网特征量可用取代作为后续配电网投资规划的数据样本。     

基于配电网节点边际容量成本和时序特性的分布式电源规划

配电网的边际容量成本表述了负荷的增加或分布式电源(DG)接入配电网中引起供电设备所需容量的变化,从而引起的供电投资成本的变化。本文针对开环运行的配电网,通过灵敏度法构建灵敏度系数矩阵,对配电网的节点边际容量成本(LMCC)进行计算,并根据实际情况考虑LMCC的变化,将DG效益评估分为用户自备DG和电力部门DG配置。重点讨论电力部门DG配置情况下多类型DG选址定容的规划,并考虑了多类型DG和负荷的时序特性。最后运用MATLAB仿真软件在IEEE33节点配电网系统中进行了LMCC数值计算,利用粒子群算法进行了考虑时序特性的DG规划,并验证了模型和方法的合理性。     

计及多类型需求响应资源的配电网分布式电源优化配置

近年来主动配电网运行中分布式电源与需求响应资源所占比重越来越大。为了充分利用配电网资源,主要研究间歇性分布式电源（DG）与配电网中多类型需求响应资源（DR）的协同规划。通过建立基于机会约束规划方法的双层优化模型,根据2种资源的出力特性,求解间歇性DG和DR的最优综合配置方案。最后通过在IEEE 34节点配电系统仿真得到灵活DR互动效果对DG配置的影响。仿真得出,DR资源调度可以在配网运行中可以改善弃风、切负荷、电压越限,从而提高了配网中DG接入能力;在峰谷差较大、电压越限、线路阻塞等不同应用场景下DR布局也会不同。所提模型为大规模需求响应资源参与配电网规划奠定了基础。     

考虑分布式电源与需求侧的主动配电网多级协调调度方法

主动配电网和智能配电网是未来配电网的主要发展方向。传统能源、分布式能源、储能及可控负荷等各类可调控资源的协调调度是主动配电网运行的关键。本文从供能和负荷控制角度对主动配电网协调优化调度问题进行研究,综合考虑不同特性的分布式电源、储能及可控负荷,建立各类可调控资源的调度模型,构建多时间尺度多目标优化的主动配电网协调调度系统。算例分析了系统对各类可调控资源的调度指导计划结果及调度后的配网运行效果,从而验证了所提调度方法及相关模型的可行性和有效性。     

考虑负荷时变性的主动配电网动态重构和DG动态调控策略

在大规模分布式能源(distributed generation,DG)接入的环境下,实际配电侧负荷需求的实时剧烈变动,传统配电网侧静态的重构与调度方法已经不能适应基于信息技术与电力电子技术的主动配电网(active distribution network,AND)的发展。为此,文章提出一种考虑负荷需求的时变特性和配电公司的运行经济效益的网架快速重构和DG快速调控新策略。基于模拟3类不同用电客户在时间与空间上的负荷需求模式,建立了考虑配电公司电力市场购电成本、快速重构成本和DG运行成本的运行经济效益分析模型,并使用烟花优化算法进行求解。为验证所述模型和方法的可行性,设立了6种配电网运行场景进行相关分析,仿真算例表明,通过充分利用ADN快速重构与DG调控手段,可以降低配电公司的运行成本,引导配电公司实现更多的新能源消纳。     

考虑分布式电源及储能配合的主动配电网规划–运行联合优化

提出了一种主动配电网规划–运行联合优化模型,用于主动配电网规划。在规划决策方面,考虑了线路改造和新建、储能(energy storage system,ESS)及分布式电源(distributed generation,DG)的选址定容;在运行策略方面,考虑典型日下DG和ESS的经济调度。同时,考虑了承担DG、ESS建设投资的区域能源供应商的营收状况。其中DG为出力可控的小型燃气轮机,通过分段线性化对发电成本进行了细化分析。算例分析结果证明了联合优化模型的有效性,具有减少电网建设和运行费用、提高DG的利用小时数等优点。     

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。     

考虑DG时序特性及EV时空特性的配电网规划

分布式电源(DG)出力以及电动汽车(EV)充电的不确定性给配电网规划带来巨大挑战。首先,利用季节场景与时段划分法构建DG和常规负荷时序特性模型;其次,利用蒙特卡洛模拟法和交通起讫点分析法构建EV充电负荷时空分布模型;最后,基于2个模型得到的配电网各节点各时刻的DG出力、不同类型常规负荷及EV充电负荷,以配电网运营商年收益最大为目标函数,充分考虑网架新建、网架替换和DG选址定容等因素,构建考虑时序特性含DG和EV的配电网机会约束规划模型,并采用蒙特卡洛模拟嵌入双种群协同进化遗传算法的方法对模型进行求解。以某配电网为算例,验证了所提模型和算法的合理性和有效性。     

考虑时序特性的分布式电源选址定容规划

针对分布式电源(Distributed Generator,DG)接入配电网的优化选址定容问题,建立以年损耗电量最小为目标,考虑DG出力及负荷时序特性的多时段最优潮流模型。利用代表性场景模拟全年情况,给出场景及其权重的确定方法。以IEEE14和IEEE33系统为算例,在GAMS环境下进行建模仿真,计算全网最优的DG安装位置及安装容量,以验证模型的合理性。仿真结果表明,时序特性对DG规划有显著影响,所建模型能够更好地利用不同类型DG出力在时序上的互补作用,提高电网对DG出力的消纳能力。     

考虑需求响应影响的含分布式电源的配电网多目标协调规划

分析了考虑需求响应影响的含分布式电源(DG)的配电网多目标协调规划问题,建立了以DG综合投资成本(包括DG安装及运行维护成本、购电综合成本、需求响应运行成本、网络损耗成本和环境效益)最小为目标的模型,综合考虑网络系统安全约束和需求响应运行约束条件,实现DG位置和容量的协调规划。利用自适应粒子群算法对IEEE33节点系统进行求解,算例结果表明,该模型能有效提高可再生能源的利用率,提升含DG的配电网规划的经济性。     

考虑间歇性DG与负荷响应的多时段主动配电网孤岛划分

随着分布式电源(distributed generation,DG)渗透率在主动配电网(active distribution network,ADN)中不断增加,配电网运行规划难度也不断提高。尤其是故障时配电网形成孤岛运行后,DG出力与负荷需求分配不均,供电效率下降的情况居多。该文针对以上问题对主动配电网故障后孤岛运行展开研究,考虑DG的间歇性出力对其建立概率模型,同时对需求侧负荷进行时序性建模,提出一种基于多时段DG-负荷有功功率平衡的孤岛划分方法。在DG出力不足的情况下,根据负荷优先级和可控度采用遗传算法进行最优切负荷,精准切除优先级低的负荷,保证多负荷、重要负荷供电。最后通过PGE 69配电网算例验证所提方法的有效性和可行性,结果显示,该方法能在一定程度上有效增加孤岛供电范围。     

计及DG与负荷时序特性的直流配电网规划

现有交流配电网在供电容量和新能源接纳等方面面临诸多问题。提出规划建设直流配电网,考虑典型分布式能源和负荷的时序特性与接入配电网的换流损耗,以线路、分布式电源和换流装置年费用、向上级电网购电年费用最小及环境效益最优为目标,建立了配电公司为规划主体的新型直流配电网规划模型、网架和DG独立编码,利用自适应遗传算法交替求解。算例表明:直流配电网规划方案更优,采用时序模型规划结果更经济,接入更多分布式能源,减少线路损耗与换流损耗;直流负荷比例提高,直流配电网优势更加明显。     

主动配电网中计及时序性与相关性的分布式光伏并网规划

该文提出一种主动配电网中计及时序性与相关性的分布式光伏长短期规划-运行双层机会约束优化模型。下层短期模型考虑了每个时段内主动配电网运行优化从而决定最佳主动管理策略,上层长期规划以下层短期优化为基础,考虑主动配电网整个规划阶段年综合经济成本最优从而决定光伏安装位置与容量。针对光伏与负荷之间相关性、概率分布时序差异性特点,提出改进相关矩阵法与拉丁超立方技术相结合的方法,并利用该方法通过划分时段对光伏与负荷的出力进行时序相关性处理。在此基础上,采用概率潮流法与嵌套的模拟退火粒子群算法(simulated annealing particle swarm optimization,SAPSO)相结合的混合智能算法对上述模型进行求解。选取IEEE33系统进行算例分析,仿真结果验证所提方法的合理性与有效性。     

考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度

风电、光伏等清洁能源发电具有反调峰特性和不确定性,容易造成弃风、弃光。为应对清洁能源消纳这一挑战,提出考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度模型。搭建电转气和冷热负荷惯性模型,并分析碳交易机制下电转气设备的工作特性以及冷热负荷惯性对其需求的影响,从而建立冷热负荷供需不等式约束条件;进一步建立考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统运行成本最小目标函数,以及相应的各机组与系统功率约束。通过YALMIP和GUROBI工具箱建立并求解最优调度模型,结果表明：所提方法能够提高清洁能源消纳能力,降低综合能源系统运行成本。     

计及需求响应柔性调节的分布鲁棒DG优化配置

弃电现象制约着风电、光伏的发展,采用需求响应措施提高配网对清洁能源的消纳是一种有效的措施,但传统处理分布式电源(distributed generation,DG)出力或需求响应不确定性的方法具有很大的局限性,因此,该文建立计及需求响应柔性调节的配电网两阶段分布鲁棒DG优化配置线性模型。首先,该模型以配电公司运营商年利润最大化为优化目标,考虑各种投资约束和运行约束,并将清洁能源出力和负荷的差值作为基于实时电价的需求响应的定价依据,以提高配电网对清洁能源的消纳率;其次,通过基于多面体的线性化技巧和McCormick方法,将原始混合整数非线性模型线性化,建立混合整数线性规划模型;然后,充分利用需求响应和DG出力的历史数据,构建数据驱动的两阶段分布鲁棒DG优化配置模型,其中第一阶段确定DG的投资方案,第二阶段模拟投入DG后的系统运行,并同时考虑不确定性概率分布置信集合的1-范数和∞-范数约束;最后,采用列与约束生成(columnandconstraintgeneration,CCG)算法对分布鲁棒模型进行求解,并基于IEEE33节点系统验证所提模型的有效性。