考虑不确定性的配电网-多综合能源系统分布式协同规划

综合能源系统的多点并网加剧了配电网规划的“维数灾害”,提出兼顾多主体利益均衡性和分析计算高效性的配电网-多综合能源系统的分布式协同规划方法。以区间数刻画系统内的源-荷不确定性,构建计及多利益主体的配电网-多综合能源系统分布式协同规划框架;考虑多源联供的低碳清洁性、综合能源系统对配电网的支撑性和多能互补性,建立考虑奖惩碳交易机制的配电网-多综合能源系统双层规划模型;采用基于最大变差分析的目标级联分析法求解含有区间不确定性和多主体耦合性的规划模型。仿真结果表明,所提方法有效降低了配电网耦合综合能源系统的复杂度,提升了系统内各利益主体的均衡性。

自动驾驶环境下交通-配电网协同优化运行

为深入分析耦合电力-交通网在混行条件下产生的协同优化效果,提出自动驾驶环境下交通-配电网协同优化策略。建立智慧交通-配电系统协同运行框架,并分析自动驾驶与人工驾驶汽车的行驶特性,构建基于变分不等式的交通网动态混合均衡模型;结合基于二阶锥规划的配电网动态最优潮流模型,设计两阶段迭代求解算法实现耦合网络协同运行仿真。通过与现有单一车型场景及非协调运行情况对比分析,探究在需求高峰时段混行环境下的优化运行效果,最终结果证明了所提协同优化策略的优越性,使得网络综合运行成本相较现有场景有了显著降低,实现了自动驾驶汽车渗入这一新场景下的耦合网络优化运行。

基于协同进化NSGA-Ⅱ的配电网扩展规划方法

在能源转型和智能化发展下,分布式能源、储能技术、智能电表等需集成到配电网中,这导致配电网扩展的复杂性大幅度增加。为此,本文研究提出一种基于协同进化多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)的配电网扩展规划方法。将配电网扩展规划模型分为上下两层,上层为最小投资费用,下层为最小碳排放,完成配电网扩展规划模型的构建。应用协同进化多目标遗传算法(Nondominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅱ)对模型求解,得到最优的配电网拓展规划结果。实验测试结果显示:配电网的普通线路、光伏发电以及风能发电三个部分的投资费用得到了更加均衡的调整,发电量也更加均衡,且在成本没有大幅度提升的前提下,供电量得到显著提升。

考虑分布式电源的配电网灾中-灾后两阶段协同韧性恢复决策

频繁的极端自然灾害极易引发配电网大规模故障,基于分布式电源的负荷恢复是提高配电网韧性水平的重要手段。然而,现有研究一般将灾中和灾后阶段进行独立决策,忽略了二者决策的连续性和耦合性,延缓了恢复进程。为此,文中提出一种基于灾中-灾后两阶段协同决策的配电网快速恢复方法,充分考虑灾中-灾后过程中的相互作用,综合分布式电源调度、网络拓扑改变、维修人员调度等在内的恢复措施,保障灾中-灾后阶段连续决策的最优性。首先,考虑灾后供能路径对灾中网络拓扑的需求关系,建立灾中阶段以分布式电源为核心的拓扑调整模型与负荷元胞恢复模型,实现部分重要负荷的供电;其次,考虑灾中决策对灾后恢复的影响,建立灾后阶段故障维修人员调度和负荷快速恢复的联合决策模型,实现所有负荷的有序恢复;然后,以灾中-灾后全阶段失负荷量最小为目标,实现灾中-灾后恢复的协同决策;最后,基于IEEE 123节点配电系统验证了所提模型的有效性。

面向新型配电网的能观性分析与精细化协同规划方法

现代控制理论和电力系统状态估计中的能观性定义难以满足配电网态势感知的需求,配电网规划模型中也缺乏对能观指标的考虑,为此,提出面向新型配电网的能观性分析与精细化协同规划方法。对配电网的变量与状态空间模型进行定义,并根据传统能观性定义对配电网中的传统/新型变量进行能观性分析;基于传统能观性定义的缺陷提出新的配电网能观性和能观指标定义,并建立考虑能观性的配电网精细化协同规划模型。算例分析结果表明,所提规划方法考虑了实际量测误差的影响,实现了一次网架规划和二次态势感知设备配置的综合最优,达到了经济性和能观性的平衡。

源-荷-储协同优化的配电网平衡能力提升方法

在新型电力系统建设背景下,针对分布式新能源和柔性负荷大量接入导致配电网供需情况日益复杂、功率和能量平衡愈加困难等问题,该文提出一种源-荷-储协同优化的配电网平衡能力提升方法,从经济性与用能低碳性等方面提高配电网运行水平。首先,建立多场景下的源荷不确定性模型,在有效量化配电网源荷不确定性的基础上提取典型运行场景;其次,提出一种基于信息熵理论的源荷功率时序平衡度量化评估方法;最后,建立源-荷-储协同的两阶段优化模型,第1阶段通过事件驱动机制深入挖掘用户参与需求响应的潜力,第2阶段在储能系统建模时引入平衡度约束以促进新能源消纳,进而使配电网的平衡能力得到最大程度提升。通过浙江某地区电网实例验证所提方法对提升配电网平衡能力和新能源消纳能力的科学性和实用性。

考虑光-车-氢接入的新型城市配电网规划研究综述与展望

为实现“双碳”目标,城市配电网中分布式光伏渗透率不断提升,电动汽车等新型清洁负载在终端消费中的占比不断增大,氢储能作为一种新型储能技术被广泛集成在“源-网-荷”各个环节之中。城市配电网面临着网架结构和运行模式的多方面改变,给规划带来巨大挑战。为实现具有高不确定性的光伏发电与充电负荷的安全经济消纳,首先从光-车-氢等灵活性资源入手,从特性对比、协同策略、在配电网规划中的利用以及不确定性处理4个方面对现有配电网规划研究进行了归纳对比;接着,总结了城市配电网规划面临的光-车-氢灵活性评估、多维度多时间尺度不确定性处理、长时间尺度超大规模联合规划模型构建求解三大关键问题;最后,展望了未来城市配电网规划过程中,用户与电网运营商的利益博弈、考虑故障风险的城市配电网规划与极高光-车-氢渗透率下城市配电网规划三方面的研究问题。

支撑新型配电网数字化规划的图形⁃模型⁃数据融合关键技术

配电网规划领域期盼实现智能规划,其愿景在于实现无人或少人干预的全自动规划。在数字化转型的背景下,新型配电网规划将面临图形多样化、场景碎片化、数据规模化三大挑战。文中从图形-模型-数据融合的角度提出三大关键技术:基于电气图纸识别和拓扑智能分析的图形-模型融合技术、基于知识驱动的负荷/新能源推演分析和智能决策的模型-数据融合技术、基于多模态数据融合和多时空数据联动的图形-数据融合技术,尝试打破理论研究与数字化工程的壁垒。最后,对未来新型配电网数字化规划的发展进行思考和展望,为实现“以机为主,人机协同”的大闭环模式提供借鉴。

计及灵活性约束的配电网-微电网灵活性资源协同规划模型

随着“双碳”目标的推进以及能源技术的发展,微电网作为可充分利用风光资源的电网形式,其接入配电网的需求逐渐增大,对配电网运行的灵活性提出更高的要求。因此,计及联络线对配电网与微电网间功率和灵活性资源的传输能力,构建一种兼顾风光出力不确定性和经济性的配电网与微电网协同规划方法。首先,该方法将配电网和微电网作为不同的利益主体;其次,构建配电网和微电网各自的虚拟功率和虚拟灵活性资源把联络线传输的功率和灵活性资源解耦,以实现在计及联络线传输影响的条件下对配电网和微电网规划独立求解;然后,构建联络线耦合罚函数,使虚拟功率和虚拟灵活性资源经过多次迭代后满足耦合约束,从而实现配电网和微电网协同规划;最后,在IEEE 33节点系统验证了所提方法的有效性。

基于可逆固体氧化物电池的电氢耦合微电网全生命周期规划-运营研究

为促进实现“双碳”目标,新能源将成为未来能源供应的主体。考虑到高比例新能源对电力系统容量规划和调度运营带来的巨大挑战以及电氢能源需求量的持续增长对电力系统的影响,以微电网为研究对象,设计基于可逆固体氧化物电池的考虑源荷不确定性的电氢耦合微电网全生命周期规划-运营优化模型及其求解算法。首先,针对风光产电、电氢负荷等多种不确定因素,设计包含微电网全生命周期内各年份不同典型日的数据,以构成随机场景。其次,对电氢耦合微电网容量规划成本、全生命周期调度运营成本以及新能源年均渗透率等多个优化目标进行数学表达,并对各发电机组、可逆固体氧化物电池以及储氢库的规划-运营约束进行线性描述。然后,设计一种改进的增广ε约束算法求解模型的Pareto解集,并提出一种平衡决策方法从解集中获取最佳规划-调度方案。最后,仿真结果表明,所提方法能均衡各优化目标,在保证新能源高渗透率的同时提升电氢耦合微电网的可靠性以及规划-运营经济性。

交直流配电网中柔性软开关接入的规划-运行协同优化方法

含分布式源-储-荷的直流配电系统需要通过柔性软开关等电力电子化配电设备与交流系统互联,构成的交直流混合系统不仅可以提高系统整体的可靠性,还可以通过灵活的潮流控制优化系统运行方式,并降低系统损耗。由于用以交直流系统互联的柔性软开关接入方案对全系统可靠性和最优运行方式都有影响,针对这一规划-运行协同问题,首先提出了交直流混合系统的改进显式可靠性计算方法,进而建立了考虑可靠性经济成本和网损的交直流混合配电系统规划-运行协同双层优化模型。上层模型基于加权功率传输分布因数,以系统传输损耗最优为目标确定柔性软开关的接入方案,下层以可靠性成本最低为目标获取交直流混合系统的最优运行方式。最后,在算例系统中进行了仿真对比验证。结果表明,所提出的规划-运行协同优化方法能够有效提升交直流混合系统的可靠性和经济性。

基于随机演化动力学的多微网-配电网自组织协同调节策略

新型电力系统背景下,必然会出现大量小规模微网多点并入配电网,配电网与多微网协同优化运行面临决策变量维数高、多主体优化目标复杂、单小主体入网互动随机性强等难点。文中提出基于随机演化动力学的多微网-配电网自组织协同调节策略,旨在提高系统多利益主体的自发演化优化能力以及单小主体随机入网互动的抗干扰能力。首先,建立了基于公共品价格响应的多微网-配电网多维资源调节模型,降低了多主体优化的变量维数。然后,提出了基于随机演化稳定判据的自组织演化策略,通过多利益主体二项分布下的演化效用函数将多优化目标转为“合作-非合作”二维目标,并通过计及随机涨落力的演化动力过程获得自发协调运行能力,以有效应对单小微网随机特性影响。最后,对改进IEEE 37节点系统进行了仿真,通过多典型场景下多算法对比实验,验证了所提策略的有效性。

配电网网架规划与智能终端配置的协同优化研究

文章介绍了智能终端的馈线分区,以及配电网规划与智能终端设备配置的协同优化模型。通过算例分析,验证了智能化配电网配置的经济性和可靠性,进一步比较了顺序规划和协同规划的优缺点,指出了协同规划在降低综合费用和提高可靠性方面的优势,以期为配电网的智能化规划提供理论依据和方法支持,为未来的配电网规划与设计提供新思路。

新型配电网绿色低碳协同规划策略与实践

为实现新时期我国“双碳”目标发展战略,符合新型环境下电力系统的配电网发展需求,要重新完成协同规划设计,将全新的方法与理念引入到实际工作中,将新想法付诸实践操作。在现有协同规划指导下,应落实新型配电网发展的工作部署,持续增强我国新型配电网规划管理水准。在此种环境中,需积极领会低碳协同发展理念的渗透意义,深入研究新型配电网。基于此,本文主要研究新型配电网绿色低碳协同规划策略以及实践方法,希望可为大家提供些许参考。

基于NFC的主动配电网与微网协同经济调度系统设计

为应对主动配电网和微电网带来的挑战,文章提出一种基于近场通信(Near Field Communication,NFC)的协同经济调度系统。该系统采用分层架构,包括用户层、调度层、通信层以及设备层,实现用户友好的人机交互、高效的资源优化调度以及可靠的数据传输。实验结果表明,该系统能够显著提高负荷满足率、可再生能源消纳率、储能利用率以及通信成功率。

计及电-气双向耦合的综合能源配电网优化重构

综合能源系统是实现电网、气网以及热网等多种能源系统深度融合,利用能量耦合互补等优势提升整个系统能源利用效率的有效形式。为提升综合能源系统优化运行能力,文章首先基于电转气技术与天然气发电技术,构建了的电-气双向耦合综合能源系统总体模型。进而考虑配电网重构技术(Distribution Network Reconfiguration Technology,DNR)中拓扑结构灵活可控这一特性,在配电子系统中引入开关变量、系统运行总费用最低这一目标函数及网络辐射状拓扑结构等约束,建立了配电子系统重构模型。从降低模型求解复杂性的角度,应用二阶锥松弛、乘积变量线性化及分段线性化等方法,将原始综合能源配电网重构非凸非线性模型转化为混合整数二阶锥规划(Mixed Integer Second-Order Cone Programming,MISOCP)问题求解。仿真结果表明,在电-气双向耦合的综合能源系统中应用配电网重构技术,能够降低综合能源系统运行费用,同时有效支撑了配电子系统电压与配气子系统气压。

基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网电压协同控制策略

整县分布式光伏电源的大量开发与利用及分布式电源规模化并网对实现“碳达峰、碳中和”与“乡村振兴”两大国家战略具有重要的现实意义。由于分布式电源发电尖峰和低谷阶段与负荷峰谷时常不同步,进而导致配电系统过/欠电压问题,严重影响了电能质量,甚至威胁系统安全。针对上述问题,本文提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制策略。首先,建立基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制框架。其次,结合多微电网节点注入电流与电压的方程与功率–电压灵敏度分析,根据多节点电压越限程度,提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的多智能体协同调节策略,该策略先通过无功补偿器进行无功调节,当电压尚未得到有效治理时,再采用多微电网进行有功调节。再次,为了进一步满足各节点微电网有功功率调节需求,并考虑电网内部源–荷–储运行成本与污染排放,提出一种基于多目标优化的微电网内部分布式源–荷–储优化协调功率控制策略。最后,在MATLAB平台中设计了3种仿真场景以及IEEE测试系统模型对所提控制策略进行了验证。结果表明,所提出的电压协同控制方法在最经济的情况下可以实现各节点电压的综合高效治理,同时,所提出的微电网优化协调功率控制策略能使源–荷–储在绿色经济的供电模式下实时精准地满足电压治理目标下微电网有功调节的需求。仿真实验结果验证了本文所提控制策略的有效性。

基于多智能体算法的多微电网-配电网分层协同调度策略

近年来,作为消纳可再生能源的有效方式之一,微电网在新型电力系统中扮演了愈来愈重要的角色,取得了显著的发展。但微电网的大量接入,改变了传统配电网的单级调度模式,使得调度过程中所面临的计算和通信任务日益繁重,而现行调度策略难以兼顾配电网运营商及微电网等多主体的利益诉求,也难以满足调度过程的计算高效性与通信私密性要求。对此,提出了一种基于多智能体算法的多微电网-配电网分层协同调度策略。首先,考虑配电网运营商与微电网在电力市场运行中的主从关系,构建了基于双层Stackelberg博弈的多微电网-配电网电力交易模型;然后,将多微电网-配电网协同调度表述为马尔可夫决策过程,采用基于数据驱动的多智能体深度策略性梯度算法求解Stackelberg均衡;最后,基于改进IEEE 33节点系统开展算例分析,验证了所提模型及算法的有效性。

基于协同进化NSGA-Ⅱ的多目标交直流配电网规划方法

针对目前进入深度试验的交直流混合配电网,提出了一种交直流配电网网架规划模型,实现经济目标和运行可靠性目标的两目标优化规划。针对该优化模型,采用带精英策略结合协同进化思想的NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。进行了交直流混合规划算例分析,结果论证了所提方法的可行性和有效性。

基于双层博弈的配电网与多综合能源微网协调优化

为充分挖掘综合能源微网(integrated energy microgrid, IEM)的潜在价值,促进可再生能源消纳,针对同一配电网下的多个IEM协同管理问题进行研究,提出了一种基于双层博弈的配电网-多IEM协同优化模型。对于IEM模型的构建,考虑在热电联产机组中加入碳捕集系统以及电转气装置,用来获取低碳效益。同时,针对IEM中可再生能源与负荷不确定性问题,采用鲁棒区间规划进行处理。首先,构建配电网运营商(distribution system operator,DSO)与IEM联盟系统模型框架,分析其不同主体间的博弈关系。其次,对于双层博弈,分为主从博弈与合作博弈。DSO作为博弈领导者,以自身效益最大为目标制定电价引导IEM联盟响应。IEM联盟作为博弈跟随者,以自身运行成本最小为目标,通过成员间互相合作能源共享响应DSO的决策。同时采用纳什谈判理论解决IEM联盟的合作运行问题,使用二分法与交替方向乘子法结合求解模型。最后,在算例中验证所提模型与方法的可行性和有效性。