碳减排驱动下的数据中心与配电网交互式集成规划研究

伴随数字经济下互联网数据中心(DC)数量的迅速增长,科学规划DC并网和利用其需求响应能力对于服务未来电力系统安全经济、低碳高效运行至关重要。为此,该文以“双碳”目标下DC与配电网高效融合为出发点,提出一种面向二者协同推动碳减排的交互式集成规划框架。首先,通过深入分析不同类型数据负载特性,并综合考虑设备参数、环境温度等对DC运行域的制约,建立计及热耗散约束的DC需求响应模型。其次,针对数据/电力负荷需求、可再生能源出力等不确定性对系统规划目标实现的影响,引入条件风险价值(CVaR)理论定义了含DC配电网碳减排损失风险的概念。然后,基于二阶段随机优化方法,以系统投资运行成本、碳排放税费及总CVaR损失(即碳减排与经济风险)之和最小化为目标,构建了面向碳减排的DC与配电网交互式集成规划模型。最后,以修改的IEEE 33节点系统为例进行仿真分析,相关结果验证了该文所提方法的有效性。

公交枢纽灵活性赋能的高可靠城市配电网多层协同优化规划方法

作为城市交通基础设施的重要组成部分,公交枢纽(public transport hub,PTH)是城市能源和交通系统的耦合汇聚节点。如何实现PTH和城市配电系统的有机协调发展,在满足公交服务需求的前提下,尽可能地降低电动公交负荷并网的负面影响,并利用其运行灵活性促进电力系统提质增效,已成为未来城市规划的重要课题。为此,该文在深入分析PTH与配电网交互机理的基础上,分别考虑正常和故障情况下PTH参与电网侧需求响应的贡献,提出一种面向PTH灵活性赋能的高可靠性城市配电网多层协同规划方法。模型以系统投资运维总成本最小化为目标,综合考虑电力-交通系统运行和供电可靠性/公交服务质量等多域约束,通过对PTH选址定容、配电线路/变压器扩容以及正常/故障多模场景下系统运营策略进行协同优化,以实现PTH灵活性资源的高效利用和配电系统的可靠经济运行。根据模型中多元场景密切耦合的特点,提出多层Benders分解方法将其等效转化为上层(投资主问题)、中层(正常运行子问题)、下层(故障运行子问题)的三层迭代模型,实现精确高效求解。最后,以修改的IEEE-33节点配电网和北京四惠公交枢纽的实际数据为例,验证了所提模型和方法的有效性。

考虑灵活性潜力的互联网数据中心与配电网双层协同规划方法

在国家“数字经济”与“新基建”战略的双重推动下,近年来互联网数据中心(internet data center, IDC)快速发展并逐渐成为电力系统中重要新增负荷和需求响应(demand response, DR)资源。为支撑IDC与电力系统协调发展,提出了一种考虑灵活性潜力的IDC与配电网双层协同规划框架。首先,根据IDC数据负荷及用电负荷特性建立IDC能耗模型,并从数据负荷的时空可迁移、可削减等角度分析了IDC灵活调节潜力。在此基础上,通过深入分析IDC与配电网之间的信息传递和互动关系,并考虑不确定性因素的影响,提出了以配电网运营商为上层领导者制定实时节点电价,数据中心运营商为下层跟随者基于实时电价参与DR的IDC优化选址和配置模型。该模型在充分考虑二者规划运行及价格的约束下,实现了上层净盈利最大化、下层成本最小化的双层协同规划。最后通过算例仿真和对比分析,证明了所提方法的有效性。

利用需求侧资源降低配电网脆弱性的优化方法研究

基于需求侧用户资源能量转换和存储设备的可调特性,分析电网故障后需求侧资源对改善配电网的脆弱性的价值。为最大化挖掘需求侧分布式能源对电网负荷恢复的作用,构建考虑规划-运行的两阶段需求侧资源优化选择模型。该模型在充分考虑不同电网故障场景的基础上,以系统投资成本和失负荷运行成本之和最小化为目标,同时考虑用户用能、系统运行等约束,通过优化选择可调用的需求侧分布式能源,实现需求侧资源对改善电网脆弱性的评估。选择某配电网为案例,分析不同需求侧资源优化选择方案对改善提升配电网脆弱性的效果,验证所提方法对于支撑配电网快速恢复的有效性。