前景导向的主动配电网智能储能软开关规划方法

分布式可再生能源大量并网成为必然趋势,合理的设备规划可以提升配电系统运行灵活性,保证可再生能源的有效消纳。智能储能软开关(soft open points integrated with energy storage system,ESOP)具有时空双尺度运行灵活性,有利于分布式能源并网。因此,考虑规划决策者不完全理性特点,提出一种配电网ESOP规划方法。首先,建立了含ESOP的配电网运行模型;然后,提取出多种面向高渗透率可再生能源并网下的ESOP规划经济性指标;最后,基于前景理论描述不完全理性特征,构建了配电网功率损失减少、购电成本减少、弃风弃光惩罚减少及投资成本属性的前景值模型,以年度综合前景值最大为目标构建ESOP的规划模型。通过线性化凸松弛等手段将原规划模型转化为混合整数二阶锥规划模型。改进的IEEE33节点系统与实际配电网算例结果表明,ESOP可以通过时序特性和柔性互联特性提升配电网消纳能力和运行经济性;同时,决策者对于各属性的重视程度和期望值会对规划结果产生影响。

基于智能储能软开关的多馈线共享储能鲁棒性规划

通过固定位置接入的储能,空间调节能力受到限制,难以应对配电网不同馈线上出现的灵活性不足问题。为此,可以将储能接入智能软开关(SOP)的直流端口,形成基于智能储能软开关(E-SOP)的多馈线共享储能,实现储能功率在不同馈线间的灵活转供。建立了一种多馈线共享储能多目标双层鲁棒规划配置模型。该模型采用多面体不确定性区间刻画随机性源-荷的功率波动范围;规划层确定多馈线共享储能的配置方案,运行层以新能源消纳、网损降低、功率支撑以及电压治理等综合目标最优,确定“最恶劣”场景下的最优运行方式。随后,采用对偶法和列与约束生成算法(C&CG)完成模型求解。通过IEEE 33节点系统进行算例分析与对比验证,结果表明多馈线共享储能可有效提升储能利用率,改善配电网运行灵活性。

含智能软开关与移动储能的两阶段配电网韧性提升策略

针对极端灾害会导致配电网线路断开和负荷失电等问题,提出了以智能软开关与移动储能作为灵活性资源的两阶段配电网韧性提升策略。首先,建立配电-交通耦合网络和灾前两阶段鲁棒优化模型,进行最恶劣光伏功率输出场景下移动储能的灾前部署,求解得到移动储能位置与数量部署方案。然后,基于灾前部署方案,建立多源协同的配电网灾后故障恢复混合二阶锥规划模型,进而考虑智能软开关、移动储能的优化调度及电动汽车充放电,求解得到最优灾后故障恢复方案。最后,通过算例分析验证了该策略的有效性。

面向新型配电系统灵活性提升的智能软开关与储能系统协调规划

随着分布式电源(DG)渗透率的不断提高,配电网的不确定性加剧,迫切需要引入灵活性资源进行调节。储能系统(ESS)和智能软开关(SOP)的联合引入,不仅可以提供空间尺度的潮流分布能力,而且可以从时间尺度进一步解决能量供需的不平衡问题。为此,综合考虑ESS和SOP的灵活特性,从灵活性供需匹配和传输通道两个方面建立灵活性评估指标,提出一种面向新型配电系统灵活性提升的ESS和SOP三层协调规划模型。其中,上层以ESS等年值投资费用最小化为目标进行ESS规划,中层以配电网年综合运行成本最小化为目标进行SOP规划,下层以日平均灵活性水平最高为目标进行运行优化。采用双向优化方法生成典型运行场景处理DG的不确定性,利用混合优化算法对三层模型进行求解。算例分析验证了SOP和ESS协调规划模型的合理性和有效性。

考虑量测数据质量的集成储能智能软开关数据驱动电压控制

分布式电源的高比例接入使配电网电压控制问题日益显著。与配电网中传统电压调控设备相比,集成储能智能软开关(ESOP)等新型电力电子设备具有更加灵活、快速的电压调节能力。实际配电网参数难以获取,运行场景复杂多变,基于物理模型的控制方法往往难以适应系统运行状态变化。为此,提出一种考虑量测数据质量的ESOP数据驱动电压控制方法。首先,基于无模型自适应预测控制方法,建立ESOP的数据驱动控制模型。然后,考虑数据驱动过程中实际量测数据存在量测误差的问题,采用坏数据辨识和量测扰动抑制方法对量测数据进行处理,提出考虑量测数据质量的ESOP数据驱动电压控制方法,以降低量测误差对数据驱动控制过程的影响。最后,在含四端ESOP的实际配电网算例中进行验证分析。结果表明,所提ESOP数据驱动电压控制方法可以有效解决配电网参数难以准确获取的问题,显著降低量测误差带来的不良影响,全面提升配电网电压控制水平。

考虑有源配电网运行灵活性的智能储能软开关优化规划

当前大规模风光出力和负荷的波动性使得配电网对运行灵活性的要求不断增加。智能储能软开关(soft open point integrated with energy storage system,ESOP)具有智能软开关的功率灵活调节能力及储能系统的功率储存能力,可以提升配电网运行的灵活性和经济性。文中首先对ESOP的原理和数学模型进行阐述;然后,从节点和网架灵活性资源的调整能力出发提出净负荷调节量和支路负荷裕度,将其作为配电网灵活性的评价指标,将配电网运行成本及ESOP规划建设成本作为经济性指标,从而建立以含ESOP的配电网灵活经济运行为目标函数的优化规划模型;最后,采用二阶锥规划算法对模型进行求解。通过改进的IEEE 33节点系统进行算例验证,结果表明所提出的灵活性指标可准确量化配电网运行灵活性,优化规划模型可实现配电网经济灵活运行。

基于智能软开关与储能系统联合的有源配电网运行优化

为消纳配电网中接入的高渗透率分布式电源(Distributed Generation,DG),文中提出一种将智能软开关(Soft Open Point,SOP)和储能系统(Energy Storage System,ESS)联合的方法对有源配电网进行优化。分析了ESS和SOP的原理并对其进行建模;将ESS加入到SOP中的直流环节,建立SOP和ESS联合的有源配电网时序优化模型,由于该模型属于混合整数非线性优化问题,文中采用二阶锥规划算法对其进行求解;在改进的IEEE-33节点配电系统上,对文中提出的优化方法进行分析与验证,并进一步对联合的SOP与ESS在不同接入位置下的优化结果进行了对比。算例分析表明:采用文中所提出的方法有利于配电网高渗透率DG的消纳,并能够起到改善系统电压水平和降低系统损耗的作用,很好地提高了配电网运行的可靠性和经济性。

基于区间优化的配电网智能软开关与储能系统联合优化方法

为优化智能软开关、储能系统等多种可调度设备运行策略,提升有源配电网的运行经济性,提出了基于区间优化的智能软开关与储能系统两阶段联合优化方法。首先,阐述了提出的基于区间优化的智能软开关与储能系统两阶段联合优化方法;其次,建立有源配电网智能软开关与储能系统两阶段联合区间优化模型;然后,采用列和约束生成算法对上述模型进行求解;最后,在改进的IEEE 33节点测试算例上对本方法进行分析。结果表明提出的基于区间优化的智能软开关与储能系统两阶段联合优化方法能够充分应对分布式电源出力和负荷需求的不确定性,有效降低有源配电网损耗成本,提升有源配电网的运行经济性。

计及智能储能软开关的配电网扩展规划

智能储能软开关(ESOP)作为智能软开关(SOP)和储能系统(ESS)深度耦合的电力电子装置,其接入配电系统能有效降低网络损耗,提升系统运行经济性。提出一种计及ESOP接入的配电网协同规划模型。首先,以背靠背电压源型换流器为例,构建ESOP的数学模型;其次,利用线性化手段,建立了配电网的混合整数线性规划模型;最后,通过扩展的IEEE 33节点系统及Portugal 54节点系统对所提的规划模型和求解方法进行了分析和验证,结果表明考虑ESOP接入的配电网协同规划策略能够有效改善电压质量、提升配电系统的经济效益。

有源配电网中智能储能软开关规划

随着分布式电源在配电网中的渗透率不断提升,系统的潮流调节变得更加复杂。传统调节手段缺乏灵活性,无法最大程度提升系统经济性与可靠性。智能储能软开关(Soft Open Point Integrated With Energy Storage System,ESOP)是智能软开关(Soft Open Point,SOP)和储能装置(Energy Storage System,ESS)高度耦合的柔性电力电子设备,能从时间和空间两个维度对潮流进行调节,从而优化配电网、提升系统运行经济性。由于软开关设备的换流器投资成本很高,选取最优的配置方案有利于最大化投资效益。为此,建立以提高系统经济性为目标的ESOP规划模型。首先,介绍了ESOP的工作原理及数学模型;其次,以最小化年度综合成本为目标函数,构建了配电网中ESOP的二阶锥规划模型;最后,通过IEEE33节点算例系统对本文所提的规划模型和求解方法进行了分析和验证。结果表明,合理的ESOP的配置方案能有效降低网络损耗,提升系统运行经济性。

含3端口智能软开关和储能的低压配电网运行优化

针对大规模光伏并网引起的低压配电网电压越限、三相不平衡和高网损问题,考虑到智能软开关(soft open points,SOP)和储能设备对潮流的灵活控制作用,提出一种含3端口SOP与储能设备的三相四线制低压配电运行优化方法。首先,讨论了现有智能软开关与储能设备对于三相四线制低压配电网的适用性,分析了含3端口SOP和储能设备的三相四线潮流计算模型。其次,针对SOP各端口换流器可能出现容量不足的问题,引入储能设备进行辅助调节;建立了以网络损耗、电压三相不平衡度作为目标函数,以SOP三相有功功率和无功功率、储能无功功率作为控制变量的协同优化模型。在模型求解方面,采用模型凸化的方式降低求解难度。算例验证结果表明,所提优化方案能够在大规模光伏单相并网条件下,改善电网运行环境。

考虑风险管控的含智能软开关主动配电网随机运行优化方法

智能软开关用于连接2条或多条馈线,其灵活的无功/有功功率调节能力能有效地减轻电压偏差,提升配电网的运行质量。文中考虑多种调节手段协调优化,包括智能软开关、有载分接开关、投切电容器组、储能系统以及需求响应。在控制电压幅值处于安全运行范围内的基础上,最大程度提升配电网的运行效率。为了应对系统多重随机性,妥善规避随机因素带来的实际运行风险,结合随机优化和条件风险价值理论,提出了考虑风险管控的主动配电网随机运行优化方法,实现了预期运行成本与运行风险间的平衡。然后,通过二阶锥转化和线性化将原始模型转化为混合整数二阶锥规划模型,使得模型更易于求解。最后,在修改的IEEE 33节点系统上的测试结果验证了所提方法的有效性。

考虑配电网灵活性供需匹配度及网络传输的储能和智能软开关协同规划

随着分布式电源渗透率不断提高,配电网运行面临着源荷不确定性带来的灵活性不足问题。合理配置储能(energy storage system, ESS)和智能软开关(soft open point, SOP)等灵活性资源是解决该问题的关键。为此,从灵活性供需匹配度和传输能力2个方面提出了考虑配电网灵活性提升的ESS和SOP三层协同规划模型。其中,上层以ESS投资成本最小为目标对蓄电池和超级电容器等多时间尺度储能进行规划,中层以配电网年综合成本最小为目标对SOP进行规划,下层以各场景下的网络灵活性最优为目标进行优化,并采用自适应粒子群算法和二阶锥规划算法对模型进行求解。最后,在IEEE 33节点系统上验证了所提方法的有效性。结果表明,相比仅考虑单一时间尺度的规划方法,所提的ESS和SOP协同规划方法的配电网年综合成本降低了4.59%,实现了配电网经济灵活运行。

考虑移动储能和智能软开关的配电网多时间尺度协同调度

针对分布式新能源规模化接入后配电网功率波动及弃风弃光的问题,考虑移动储能(mobile energy storage,MES)和智能软开关(softopenpoint,SOP)的运行灵活性,提出日前调度和日内校正相结合的配电网多时间尺度协同调度方法。利用移动储能对能量的时-空调节能力灵活和智能软开关调控功率连续的优势,计及可调设备日前运行点设置-日内运行点校正的耦合约束,建立了以系统运行成本最小为目标,考虑移动储能位移-能量耦合、智能软开关运行约束、系统静态安全约束以及可调设备日前日内校正调节量约束的配电网多时间尺度协同调度模型,并设计了遗传-分支定界法混合算法求解了调度策略。算例仿真结果表明,考虑移动储能和智能软开关的配电网多时间尺度协同调度可降低网络损耗并减少弃风弃光现象,提高了配电系统运行的安全经济性。

考虑移动储能接入的柔性配电网运行优化策略

分布式电源的高渗透率接入使得配电网运行波动性剧增,潮流流向多变,并可能带来电压越限、功率倒送、经济性差等问题。针对上述问题,挖掘智能软开关、移动储能等新型电力电子装置对柔性配电网的调控潜力,提出了一种考虑移动储能接入的柔性配电网运行优化策略。首先,对柔性配电网中多类型设备进行建模,通过智能软开关直流环节接入移动储能,建立了含移动储能接入的智能软开关模型。其次,计及系统潮流约束、柔性设备运行约束、移动储能运行约束等多类型约束,以最小化电网运行成本为目标函数,提出了考虑移动储能接入的配电网运行优化策略。最后,利用改进的IEEE 33节点配电网进行算例测试,验证了所提方法的有效性并分析了所提方法对高比例分布式电源接入下配电网运行经济性的提升效果。

考虑配电网灵活性不足风险的分布鲁棒低碳优化调度

双碳目标下高占比可再生能源接入配电网,其不确定性导致配电网灵活性需求剧增。为提高配电网灵活运行能力,减少碳排放,提出考虑配电网灵活性不足风险的分布鲁棒低碳优化调度方法。首先,考虑智能储能软开关作为网络灵活性资源,以减少线路阻塞并提高节点灵活性资源网络互济水平。引入功率传输分布因子表征灵活性供需在线路上的传输情况,提出资源灵活性裕度指标和线路容量裕度指标,评估配电网灵活性。其次,基于条件风险价值理论,推导出当资源-线路裕度不足时给配电网造成的灵活性不足风险。然后,考虑风光出力的不确定性与相关性,运用Frank-Copula函数生成风光出力场景,采用改进的KL散度构造概率分布模糊集。以综合运行成本最低为目标,建立分布鲁棒优化调度模型,采用列与约束生成算法求解。最后,通过算例验证表明,智能储能软开关的加入减少了线路阻塞的情况,所提方法能够减少配电网碳排放和灵活性不足风险。

面向配电网弹性提升的多端口E-SOP分布鲁棒优化配置

为提升高比例新能源渗透的配电网在小概率-高损失极端事件下的弹性,提出了一种基于分布鲁棒优化的多端口智能储能软开关(E-SOP)配置模型。首先,构建含多端口E-SOP的配电网运行模型;进而,采用KL散度构建新能源机组出力模糊集,并以投资成本与配电网失负荷成本之和最小为目标,建立E-SOP双层三阶段分布鲁棒规划模型;采用列与约束生成算法实现分布鲁棒模型的拆分求解。最后,在IEEE 33节点算例中对模型和算法进行了验证,结果表明E-SOP可有效提升储能对不同馈线的功率支撑能力,从而增强配电网弹性。

考虑柔性负荷接入的E-SOP与网架协同规划方法

针对传统的配电网规划方法对柔性负荷的考虑缺失而导致灵活性不足的问题,提出一种考虑柔性负荷接入的储能-智能软开关网架协同规划方法。首先,对可转移与可削减柔性负荷的不确定性进行建模分析,采用蒙特卡罗抽样实现电动汽车等柔性负荷的功率特性精细化模拟;其次,充分考虑分布式电源和柔性负荷的时序特性,构建考虑柔性负荷接入的储能-智能软开关与网架协同规划模型;最后,以改进的IEEE33节点系统为例验证所提模型和方法可有效提高新型配电网规划的灵活性。

含储能的三端SOP对主动配电网的潮流优化研究

提出一种含储能的三端智能软开关(SOP)对主动配电网的潮流优化策略,建立以SOP传输的有功功率、无功功率为决策变量,多种约束条件下配电网总有功损耗最小、电压偏差最小的多目标优化数学模型,采用多目标粒子群优化算法求取全局最优解,对SOP的最优接入位置进行选取,实现主动配电网总有功损耗的降低和电压水平的改善。最后,将不同类型的SOP对改进的IEEE 33节点系统的优化效果进行详对比分析,从配电网的潮流优化、经济效益提升2个方面验证所提优化策略的有效性。

面向有源配电网运行经济性的智能储能软开关规划

在可再生分布式电源大量接入的背景下,结合智能软开关(soft open point,SOP)的功率调节能力和储能系统(energy storage system,ESS)的电能储存特性,智能储能软开关(SOP integrated with ESS,ESOP)可以从时间与空间2个维度优化有源配电网潮流分布,提升运行经济性。考虑到智能储能软开关物理结构复杂、投资成本较高,因此,在规划阶段应选择合理的换流器与储能电池容量配置方案以提升有源配电网综合效益。首先介绍了智能储能软开关的物理结构与数学模型;其次,以有源配电网年综合费用最小为规划目标,考虑智能储能软开关运行约束以及有源配电网运行约束,建立了提升有源配电网运行经济性的智能储能软开关规划模型;最后采用二阶锥规划算法对上述规划模型进行求解,并以改进的IEEE 33节点测试算例验证了所提规划模型的有效性。结果表明,提出的智能储能软开关规划方法能够有效降低有源配电网综合成本,提升有源配电网的运行经济性。