配电网网架规划与多模块智能终端配置联合优化方法

针对现有配电网网架规划方法未能与二次设备充分协调及对二次设备类型考虑不全等问题,提出了一种网架规划与多模块智能终端配置联合优化方法。介绍多模块智能终端的组成模块,并分析保护与自动化配合的故障处理策略;基于该故障处理策略,定义含多模块智能终端的配电网故障处理时间与馈线分区逻辑;提出配电网网架规划与多模块智能终端配置协同规划框架,构建交替优化数学模型,并采用粒子群优化算法进行求解;通过IEEE RBTS BUS-2配电系统和某60节点城市配电网2个实例,验证了所提方法的有效性和实用性。

考虑光储协调的配电网多阶段就地-分布式电压控制策略

针对高渗透率光伏并网点附近线路的电压越限问题,基于对含分布式电源配电网的功率调压原理的分析,提出了考虑光储协调的多阶段电压控制方法。采用切比雪夫多项式滤波方法改进基于一致性原理迭代的分布式控制方式,有效加快了分布式控制的收敛速度;提出了多阶段就地-分布式电压控制策略,包括光伏逆变器就地无功补偿的阶段Ⅰ调压、全网光伏逆变器分布式无功调节的阶段Ⅱ调压、全网储能一致性分布式有功调节的阶段Ⅲ调压。以改进的某实际55节点中压配电系统为算例进行仿真,验证了所提多阶段就地-分布式电压控制策略的有效性和优越性。

考虑风险和碳交易机制的微电网分布鲁棒优化调度

提高微电网风电的消纳能力是实现双碳目标的重要手段。该文构建了一种考虑极限场景和净负荷条件风险价值的微电网低碳分布鲁棒优化模型。首先,针对源-荷不确定性构造基于Wasserstein距离的概率分布模糊集,并考虑极限场景修正该模糊集,以提高模糊集的鲁棒性,减少场景数目,提高求解效率。其次,以包括供能成本、阶梯式碳交易成本和风险成本的微电网日运行成本最小为优化目标,建立分布鲁棒优化调度模型,并利用分段线性近似法和对偶理论将模型转换为线性规划问题求解。最后,通过算例仿真进行验证,结果表明,考虑极限场景的分布鲁棒优化方法具有较强的鲁棒性;引入阶梯式碳交易成本可以有效减少微电网的碳排放量,并提高风电的消纳能力;净负荷条件风险价值可以有效平衡微电网运行的经济性与风险性。

低压直流微电网新型主动限流器及控制策略

低压直流微电网中直流母线发生短路故障后,现有的被动式保护措施难以有效保护电力电子装置,并且当计及直流线路电感与变流器直流母线侧电容时,常规主动限流器会出现限流电感电流振荡的特性。详细分析了该电流振荡特性产生的机理,探究了系统参数变化对限流电感电流振荡峰值的影响。并提出了一种新型主动限流器拓扑结构及控制策略,该拓扑结构通过增加能量耗散支路,在限流器直流母线侧电容电压产生负压时导通,以此耗散能量,解决了电感电流振荡的问题。通过仿真与实验,验证了所提新型主动限流器对电感电流振荡特性抑制的有效性,且在不同工况下具有良好的鲁棒性。

配电网的最小供电能力:定义、模型、求解和应用

最小供电能力是最大供电能力的对偶指标,它们分别位于供电能力曲线的最低点和最高点。提出最小供电能力的定义、数学模型、求解方法和应用方法。建立最小供电能力的数学模型,它是严格安全边界上以总负荷最小为目标函数的线性规划模型;提出基于最大冗余方程的求解方法,以得到达到最小供电能力时的工作点,针对每个取得最小供电能力的边界,该方法将冗余量等于最大冗余的约束添加到边界约束中,形成最大冗余方程,通过求解该方程得到边界上最小供电能力点的表达式;对所有的最小供电能力点表达式取并集得到最终结果。算例结果验证了所提模型和方法的正确性。

基于联络馈线负载率松弛约束的中压配电网供电单元划分

当前中压配电网供电单元划分时未能充分考虑相互联络馈线间所供负荷的互补特性,易造成供电单元数量偏多、整体线路利用效率偏低等问题,为此提出了一种基于负载率松弛约束的供电单元划分方法。构建了以供电单元数量最少、各供电单元内N-1校验后转供馈线负载率均衡为目标的中压配电网供电单元划分数学模型;解析了网格中站内供电单元与站间供电单元之间的划分次序问题,并提出了基于馈线负载率松弛约束的站间供电单元划分方法及以此为基础的站内供电单元划分方法。通过实例分析验证所提模型和方法可以对供电单元进行合理划分,节约变电站出线条数与供电单元数量,有效提高配电线路的资产利用效率。

蜂巢配电网的构建过程及优势分析

随着可再生能源的发展,广泛接入的波动性能源使得配电系统必须实现互联互通,蜂巢结构的互联配电网形态显示出来巨大优势。首先分析了蜂巢配电网的基本形态以及拓扑结构,阐述了蜂巢配电网的由点到线再到面的构建过程以及用到的柔性互联装置等关键技术,最后分析了互联的蜂巢配电网在未来电网构建中的经济性与高效性,从而说明了建设互联互通蜂巢配电网的可行性,并对未来互联互通配电网的发展进行了前景展望。

基于直流母线电压信号的小型独立直流微电网自主平滑模式切换控制策略

在独立直流微电网中,储能系统(ESSs)和光伏(PV)是主要能源。在极端条件下,储能和光伏变换器需要进行工作模式切换以协调功率,为了优化切换性能,该文提出一种基于直流总线信号(DBS)的自主平滑模式切换控制策略,用于多个光伏电源和ESS的无通信协同工作,提高了系统的可靠性。针对多模式切换过程中的抖振和死锁问题,所提出的控制策略利用具有反馈抑制机制的PI控制器实现了在饱和与激活之间无缝切换。同时,为了进一步提升光伏能量的利用率,所提出的控制策略充分考虑了ESS的荷电状态(SOC),并使光伏电源能够直接参与直流母线电压的调节。此外,还对模式切换时间与控制器参数的设计进行了详细的分析建模,以优化模式切换性能。最后,建立了一个小型独立直流微电网实验系统,以验证所提出的直流微电网控制方法的可行性。

交流配电网分布鲁棒优化模型及快速求解算法

针对鲁棒优化保守性大、求解困难的缺点,本文提出交流配电网两阶段分布鲁棒优化模型及其快速求解算法。该模型以开关操作成本、微型燃气轮机发电成本、网损成本及弃风弃光切负荷成本最小为目标函数,构建基于置信区间的两阶段分布鲁棒优化模型;然后以电压的平方和相角为独立变量,提出变量替换结合二阶锥变换的模型转换新方法,将原模型转换为易于求解的混合整数二阶锥规划模型。算例分析表明,本文所提模型克服了基于盒式不确定集的鲁棒优化模型保守大的缺点,提高了算法求解速度。

基于分布鲁棒机会约束的高韧性配电网多类型储能配置

针对当前多类型储能系统(ESS)配置尚未充分计及正常工况与极端灾害等多元场景下源、网、荷多重不确定性复杂耦合影响的问题,提出了一种兼顾配电网韧性和经济性的多类型ESS配置方法。提出了面向多元场景差异化需求的多类型ESS优化配置框架,建立了以配电网韧性和经济性最优为目标的配置模型。考虑元件故障、源荷出力等多重不确定性,将原模型构建为两阶段分布鲁棒机会约束模型。提出了基于Big-M和条件风险价值理论的系统化线性方法,基于列和约束生成算法对线性化模型求解。在改进的IEEE 33节点配电网与43节点交通网算例上验证,结果表明,所提方法可显著降低负荷损失及投资,提升配电网韧性和经济性。

考虑源荷相关性及不确定性的配电网网架规划方法

当前,配电网网架规划在提高电网可靠性和稳定性方面发挥了关键作用,但往往忽视了源荷出力的相关性,导致弃光率高、配电网网架投资大、线路利用率低等问题。为此,提出一种考虑源荷相关性及不确定性的配电网网架规划方法。首先结合源荷历史数据,考虑光伏和负荷出力的时序自相关性,利用拉丁超立方采样和Cholesky分解法生成源、荷场景集,并计及源荷互相关性,设计源荷联合场景削减方法;其次考虑源荷出力不确定性,确定典型源荷联合场景及其概率;然后构建期望光伏消纳水平最大、期望年投资运行成本最小、线路过载概率期望值最小的配电网网架多目标优化规划模型,并考虑相关约束;采用改进NSGA-II算法求解,生成配电网网架规划方案。最后,讨论帕累托前沿解之间的差异以及不同参数对规划结果的影响,为规划决策者提供备选方案。

计及电网辅助服务收益的区域供能站热泵扩展规划方法

针对双碳目标下区域能源系统的减排需求,提出了一种考虑电网辅助服务收益的区域能源站热泵扩展规划方法,支撑将热泵等低碳供能技术集成到现有区域能源系统的设备选型。首先,构造了考虑外部电网调控需求的区域供能站多能耦合模型。在此基础上,提出了计及电网辅助服务收益的双层扩展规划模型,综合考虑能源成本、辅助服务价格、既有储能容量、碳排成本等因素对于规划结果的影响。最后,以某大学校园供能站热泵替代热电联产机组为例,比较分析了上述因素对区域供能站扩展规划结果的影响,验证了所提方法的有效性。

配电网无功优化的数据驱动方法研究

大批分布式新能源接入,使得配电网运行环境日趋复杂,对无功优化提出了更高要求。为应对该挑战,提出了一种数据驱动的无功优化新方法。使用带残差结构的改进卷积神经网络提取配电网负荷和新能源出力数据的高维特征;进行特征位置编码并引入自注意力机制进一步处理,建立数据驱动模型。利用历史运行数据和无功优化最优策略库训练所提无功优化模型,发掘配电网节点数据和无功设备补偿策略间的非线性映射规律。通过IEEE 33节点算例验证了本文所提方法的有效性。

城市电网智能化关键技术

智能化是城市电网发展的必然趋势和方向,也是解决城市电网所面临问题的有效途径。为此,探讨了城市电网智能化所面临的新需求和新问题,基于传统城市电网与现代城市电网的对比分析,按照"物理-信息-高级应用"的多层次技术架构体系,从网架结构、电网设备、信息支撑、高级分析应用等方面较全面地综述了现代城市电网智能化所涉及的新技术和新方法,并对未来城市电网智能化的技术发展方向进行展望。

智能电网中电力设备及其技术发展分析

智能电网是未来电力系统发展方向,作为一个完整的电力系统,智能电网涵盖发、输、变、配、用全流程,各个环节中将涉及大量电力设备。文中简要分析了各环节中智能电力设备发展的特点,并对现有及正在研发的智能电力设备及技术进行介绍,指出在智能电网发展中的影响及重要作用。结合我国电力系统建设的特点和世界智能电网发展进程,提出我国智能电力设备领域需要重点发展的关键技术。

智能配电网态势感知和态势利导关键技术

智能配电网态势感知是配电系统可靠、经济和安全运行的重要基础。为此,从技术层面对智能配电网态势感知和态势利导的内涵、架构和关键技术进行了深入分析和阐述。首先,给出了态势感知和态势利导技术的含义和目标;其次,构造了智能配电网态势感知和态势利导技术的总体架构;最后,为了实现对配电网运行态势的全面准确把握,并为复杂配电网智能调度控制提供有力支撑,从态势觉察、态势理解、态势预测、态势呈现、态势利导5个方面阐述了智能配电网态势感知和态势利导的关键技术内容及其面临的挑战,以期为后续研究工作提供借鉴。

智能电网创新示范区能源互联网评估指标及评价方法

化石能源的日趋枯竭和环境危机的日趋严重使能源利用模式变革迫在眉睫,能源互联网为解决这一问题提供了新思路。从能源环境现状出发,首先介绍了能源互联网的概念、特征,分析了其利益相关者;然后从经济、能源、环境、社会和工程5个角度建立了智能电网创新示范区能源互联网评价指标体系;其次,借鉴解释结构模型和层次分析法的思路给出了能源互联网综合评估方法;最后,通过算例验证了该指标体系的完善性和评价方法的有效性,对能源互联网的规划建设提供评估方案和指导。

智能配电网统一模型云与应用服务技术系统

为了解决智能电网建设过程中配电网的信息交叠浪费、数据孤岛以及软硬件平台异构导致的信息无法交互问题,提出配电网异构信息模型融合,将配电网各应用服务系统及软件进行模型融合,搭建了虚拟化模型中心。利用云计算技术协调配电网各应用系统服务,构建了基于模型中心与云计算的统一数据模型应用平台,将配电网主要应用服务系统进行整合并将其部署在云平台上。与传统分散式配电网服务系统相比,智能配电网统一模型云与应用服务系统大幅提高了信息交互共享的效率。

基于OpenDSS的智能配电网仿真与模拟平台及其应用

OpenDSS仿真系统为含分布式电源及储能装置的配电网提供仿真分析和规划研究平台,并为智能配电网提供一个开放共享的研究平台。从建模方法、仿真功能和用户自定义扩展应用3个方面介绍了OpenDSS的特点和优势。在建模方法上,该平台考虑了配电网的不对称特性,并提供了丰富的配电网控制模型;在仿真功能上,提供了快速潮流计算功能,并开发了一系列仿真方法;在用户自定义扩展上,基于COM接口,实现了OpenDSS和其他仿真软件的互动。针对上述功能和特点,以及给出的应用实例,希望能够对推动智能配电网快速仿真与模拟技术在中国的应用与发展起到一定的作用。

基于多智能体竞价均衡的微电网优化运行方法

随着电力市场化改革及微电网商业化的发展,传统微电网运行控制方式及电价机制难适应新的环境。该文提出一种基于多智能体竞价均衡的微电网优化方法,该方法采用多智能体模拟微电网内的竞价,并支持微电网与传统大电网之间的互动。微电网运行过程中采用电价差异化运行方式,基于本地供电资源的竞价及大电网购售电价格信息确定内部清算电价,并指导微电网的优化运行,以解决输配分离后微电网内直供电价决策及市场环境下微电网内不同分布式电源投资主体的利益分配问题。最后通过算例分析,验证了所提算法的正确性和成本优化效果。