基于多场景概率的含大型风电场的输电网柔性规划

由Monte Carlo模拟法得到风电场输出功率的概率分布。应用多场景概率的方法,将风电场的输出功率和在电网规划中涉及到的负荷变化、经济等不确定性因素,以场景分析和概率计算的方式加以描述。目标函数以发生概率为基础,按场景发生概率的大小加以区分。采用以最大单条线路过负荷率为基础的柔性约束准则,同时考虑了单条线路过负荷和总的线路过负荷情况,分别对稳态下和N-1事故条件下的线路过负荷情况进行分析。根据决策者对N-1事故校验下线路过负荷率重视程度的不同,采用权系数的方式加以区分,能够快速准确地得到基于决策者偏好的含大型风电场的输电网柔性规划方案,并更符合工程实际需求。以Garver 6节点系统为仿真算例,证明了该方法的可行性。

基于智能软开关优化配置的配电网柔性互联策略

针对优化互联配电网综合运行成本以及智能软开关(soft open point,SOP)配置问题,提出一种基于改进鲸鱼优化智能算法和二阶锥规划的混合算法。在分析SOP运行模型的基础上,利用蒙特卡洛法模拟风电与光伏功率分布特性,建立了一种考虑配电网购电成本、网络损耗、SOP损耗以及储能充放电成本的SOP优化配置模型;设计了一种基于改进鲸鱼优化算法和二阶锥规划结合的混合优化算法,实现不同配电网间SOP柔性互联选址与系统运行成本优化。基于IEEE33节点与IEEE69节点互联系统进行分析验证,并对比既有柔性配电网互联策略,结果表明,所提策略能够实现配电网间设备协调互补,有效降低系统综合成本,提高有源配电网运行的经济水平。

计及发展不确定性的配电网柔性规划方法

伴随着中国城市化的快速发展,配电网规划中的不确定性因素越来越多,为此提出了一套配电网柔性规划的思路、模型和方法,涉及变电站、通道、中压网架组网形态及其过渡。其中,通道规划进行主干通道预留以便于新增负荷和变电站的就近接入;提出了基于多场景概率的站址预留优选方法,以及基于盈亏平衡分析的站址预留优化决策;阐述了环状型组网形态在柔性规划中的优势,提出了网状型和环状型组网形态的优选模型及其启发式求解方法;提出了优先针对中压配电网主干线布线的柔性规划思路;基于推导的变电站最远供电距离估算表,提出了通过调整站间供电范围实现网架的柔性过渡。算例分析验证了所提柔性规划方法的有效性和实用性。

移动式储能系统电网柔性补强技术研究及创新实践

为解决配电网10kV台区时段性、季节性过载/重载问题,研发了一款功率为100kW,容量为400kW·h的移动式储能系统来对配电网10kV台区进行柔性补强,以避免对过渡期电网重复投资。对移动式储能系统的方案设计、控制策略、工程实践等进行了阐述,实际应用情况表明,采用配置灵活、移动方便的移动式储能系统既可有效解决现状电网薄弱问题,又可以避免对过渡期配电网重复建设,是解决配电网过载/重载、供电可靠性低等问题的创新解决方案。

高比例可再生能源并网条件下的输电网柔性规划

高比例可再生能源并网减少了电网的可控资源,增加了电网源荷平衡的不确定性和源荷发展的不确定性。现提出了在输电网渐进规划的框架内嵌入柔性规划模型,并建立输电网渐进柔性规划体系的输电网规划方法,该方法在多阶段规划的基础上建立了输电网渐进柔性规划体系,扩展了多阶段规划的概念。以RTS-79系统为基本算例,验证了渐进规划的可行性,并将其与多阶段规划进行比较,不同权重的对比分析说明了渐进规划模型的有效性和优势。

计及SOP参数优化的柔性配电网风险评估方法

为分析智能软开关(soft open point,SOP)连续调节能力对柔性配电网(flexible distribution network,FDN)风险的影响。首先,实现基于三点估计的FDN风险评估方法;采用三点估计法结合交直流交替迭代法和Gram-Charlier级数展开法进行FDN概率潮流计算,获得节点电压与支路有功功率的概率密度函数,使用越限偏移量结合风险偏好型效用函数构建严重度函数,根据风险评估理论建立并计算风险评估指标。其次,在此基础上,提出一种计及SOP参数优化的FDN风险评估方法;以系统总风险最低为目标,建立计及SOP参数优化的FDN风险评估模型,采用粒子群优化算法结合基于三点估计的FDN风险评估方法对其进行求解,用得到的结果去配置SOP,并对此FDN进行风险评估。以3个IEEE 33节点网络通过三端口SOP互联形成的FDN为例,验证了所提风险评估方法的有效性,分析了SOP连续调节能力以及不同接入位置对FDN风险的影响。

基于PCA和EEMD的柔性直流配电网故障选线算法

柔性直流故障选线技术的发展对直流配电网有着至关重要的作用。本文针对现有柔性直流故障存在的可利用的故障信息较少等问题,提出了一种新算法,该算法有效利用了集合经验模态分解EEMD(ensemble empirical mode decomposition)算法、主成分分析PCA(principal component analysis)和相关系数各自的优势。首先,提取暂态电流样本信号,采用EEMD得到以正交基函数表示的数据矩阵;接着,基于PCA进行该矩阵元素特征向量到主成分的转换,将样本信号投影到主元空间实现坐标变换,从而得到对样本数据的聚类和识别结果;最后,基于相关系数进行故障线路判别。本文算法的EEMD揭露了原始历史数据的内在变化规律,PCA能够有效选择故障有效特征。大量实验表明,该新算法准确有效,与现有其他方法相比,在故障信息不明显、不同过渡电阻方面具有优势。

考虑转供与重构协同的多端柔性互联配电网供电恢复策略

柔性互联装置(FID)实现配电网不同馈线之间的柔性互联,可实现故障后配电网的快速恢复供电。该文以含直流网络的四端柔性互联配电网为研究对象,提出基于FID和网络重构的多端柔性互联配电网两阶段供电恢复策略。首先,在分析FID运行模式工作原理的基础上,提出了故障快速转供的FID平滑控制结构和考虑开关同期并网控制虚拟同步发电机(VSG)控制策略,支撑故障后第一阶段FID的快速供电恢复;然后,通过建立和求解考虑联络开关和FID容量限制的全局优化模型得出FID与网络重构相结合的第二阶段供电恢复策略,更大限度地恢复失电负荷;最后,利用PSCAD/MTDC仿真软件搭建了一个58节点四端含直流网络的柔性配电系统进行仿真验证。结果表明,所述供电恢复策略不仅能实现部分负荷的不停电转供,还能够通过网络重构大幅提高负荷恢复水平。

考虑输电网与柔性互联配电网交互影响的可靠性评估方法

对输电网与柔性互联配电网组成的输配电网络整体采用故障枚举法进行可靠性评估时,除去分析输电网与配电网内部故障对各自供电可靠性的影响之外,还须考虑故障场景下输电网与配电网间的交互影响。文中在现有输电网与配电网各自独立的可靠性评估方法基础上,提出针对输配电网络整体的可靠性评估方法。所提方法可计及故障条件下输电网与配电网运行状态间的相互关联,将输电网故障后的节点负荷减载细化为配电网优化后的负荷切除方案,提升输电网可靠性评估结果精度,并将应对输电网故障导致的配电网负荷损失纳入配电网可靠性评估。此外,在输电网可靠性评估中计及了配电网内部故障导致的输电网节点供电负荷损失及其对输电网运行可靠性造成的影响。针对输配电网络整体,基于故障枚举采用解析法计算得到输配电网络可靠性指标,算例分析结果验证了所建立可靠性评估模型的有效性。

基于过零特征的柔性直流配电网电压分层控制

柔性直流配网系统中含有较多的换流站,在不同的运行模式下电压等级各不相同,增加了对配电网的控制难度为此,研究基于过零特征的柔性直流配电网电压分层控制方法。以配电网典型拓扑结构为切入点,分析两端供电型结构的配电网,在对称原理下描述配电网的运行状态。设定配电网中换流站与有源网络的关系,并建立配电网双向传输数学模型。选择过零特征理论识别并处理电压向量,以加窗间隔密度计算电压向量函数值,实现柔性直流配电网电压分层控制。实验中,以多端柔性直流配电网为测试对象,在换流站退出运行时进行电压控制,发现:应用该方法后,无论是在主站退出还是从站退出时,均可以实现有效控制。

基于分布式电源柔性配电网的运行研究

柔性配电网是一种很有发展潜力的电力系统,可以实现柔性运行,调整能力更强,响应速度更快,运行损耗更低。但是,由于配电网中功率器件的数量众多,可控器件种类繁多,与传统配电网相比,其模型与分析更加困难。文章据此展开探索,先对分布式电源的种类以及柔性配电网的演变机理及其特征进行阐述,然后深入研究源网荷与网架结构的演变趋势,证实柔性软开关对提高配电网经济性的积极作用,并给出切实可行的建议。同时,引入了运行裕度的概念,探讨其与配电网调节潜力的关联,进一步分析柔性配电网的优化运行措施,希望可以予以一定参考。

基于智能光储软开关的柔性有源配电网潮流优化

近年来,以现代电力电子装置为基础的智能软开关(soft normally open point,SNOP)逐渐成为配电网重要的一环,为进一步充分发挥SNOP拓扑结构优势,提出在SNOP直流侧接入光储一体化系统对柔性配电网进行潮流优化。首先分析储能系统和光伏系统的模型;然后,将其接入SNOP的直流侧,形成智能光储软开关(SNOP integrated with energy storage and photovoltaics,PE-SNOP),在此基础上建立柔性有源配电网的潮流调控模型,采用二阶锥规划算法进行求解;最后,利用改进的IEEE 33节点配电网模型对所提优化模型和算法进行了求解与验证,并与SNOP、智能储能开关单独优化的结果进行了对比。结果表明,所提模型有效提升了SNOP的调节能力,能够实现削峰填谷、抵抗随机扰动的作用,可改善系统运行状态,有效提高配电网运行经济性。

柔性直流配电网暂态电压稳定性控制方法研究

由于引起柔性直流配电网暂态电压波动的因素较为复杂,导致对其进行控制时难以达到对电压波动的快速收敛,为此,提出了一种柔性直流配电网暂态电压稳定性控制方法。在考虑电压源换流器、直流母线、分布式电源以及负荷特点的基础上,构建了柔性直流配电网模型,并结合发电机—母线轨迹灵敏度反映发电机出力变化对母线电压波动的影响程度,引入了发电机—母线轨迹灵敏度参数。在具体的控制阶段,结合不同线路对应的发电机-母线轨迹灵敏度情况,对换流器的触发角和导通角进行调节,并利用并联电容器组对柔性直流配电网进行无功补偿,实现暂态电压稳定性控制。在测试结果中,不论是在稳定的电网工作状态还是在电压突变暂态事件状态下,所提出的控制方法均能够实现配电网整体输出电压波动的快速收敛,在短时间内保证电压维持在稳定状态,说明其能够有效保障配电网的稳定运行。

基于BTB-VSC的柔性互联型低压配电网及其末端电压质量治理方案

大量分布式电源的接入,将影响低压配电网的运行安全,会出现馈线负荷不均衡、线路末端电压质量低、供电可靠性差、可再生能源消纳能力不足等问题。本项目拟以背靠背电压源变换器(BTB-VSC)为基础,以高压配网为研究对象,采用双VSC与DC母线构成的高压配网,以提升低压配网的潮流可控性与灵活性;根据高压配网中馈线的电压、负载状况,根据侧边的电压、侧边的负载状况,动态调整侧边各馈线之间的有功交流,以提升配网的电压品质;以此为基础,采用背靠背的BTB-VSC,对侧边各侧的高压配网进行动态调整,以达到改善配网终端的电压品质、平衡各侧的负载,提升配网终端电压品质,改善配网的负载平衡,增强配网的供电可靠性,提升新能源的消纳量。

基于电流故障分量变化特征的三端柔性直流配电网线路保护方法

通过利用模块化多电平换流器(MMC)和输入串联输出并联-双有源桥DC/DC变换器(ISOP-DAB)所构成的等效电路在发生不同故障时电流回路的差异分析故障特征,并结合理论数据分析进行验证,提出利用双端线路电流故障分量绝对值变化特征来判断区内外故障以及故障选极的保护方法。最后在PSCAD/EMTDC上建立含有分布式能源的三端柔性直流配电网模型用以输出故障数据,利用Matlab实现保护算法,验证所提保护方案的可行性。

柔性互联配电网分布式电源承载能力分布鲁棒优化模型

在分布式电源(DG)接入位置未能事先确定的情形下,为给电网公司的DG接入工作提供参考,提出一种计及DG出力不确定性的鲁棒承载能力评估方法。首先,定义鲁棒承载能力以描述适用于任意接入位置的DG最大并网容量,并分析传统求取思路在柔性互联配电网中的局限性,进而构建计及智能软开关和网络重构的min-max双层鲁棒承载能力评估模型。其次,针对DG出力不确定性对评估结果准确性的影响,在双层模型的基础上,增加内层min以找到Wasserstein模糊集内最恶劣的场景,形成min-max-min三层承载能力评估模型。再次,提出基于对偶理论以及McCormick松弛等手段的模型线性化转化方法及在此基础上的系统化求解流程。最后,在IEEE33节点算例上验证了所提模型和方法的有效性。

利用替代性储能实现等效惩罚的电网多阶段低碳柔性规划

具有出力不确定性特点的高比例可再生能源的接入,给传统电网规划带来巨大挑战。同时,传统电网柔性规划的规划结果受惩罚函数系数的影响较大、主观性较强。伴随储能成本的不断降低和电网侧应用场景的不断丰富,提出利用替代性储能投资进行等效惩罚的电网低碳柔性规划方法。首先,根据历史风电及光伏出力数据,利用改进的Kernel K-means算法生成风光出力典型场景。其次,以减小投资、运行等成本以及碳排放为目标,建立电网低碳柔性规划模型,通过配置电网侧替代性储能解决N–1情况下线路潮流越限问题。仿真结果表明,所提方法能够获得成本更低的电网规划方案,同时能够有效减少弃风弃光和碳排放,兼顾了电网规划方案的安全性和经济性。

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。

基于一致性算法的柔性互联配电网负载均衡控制

传统配电网馈线负载均衡依赖网络重构来解决,但不能保障参与重构每回线路的负载动态均衡。强随机性分布式电源及冲击性负荷的高比例接入,加剧了配电网中馈线负载的实时不均衡,限制分布式电源接入容量。而网络重构动作过程的时间尺度较长,难以解决含高比例分布式电源的主动配电网负载不均衡问题。柔性互联配电网能够实现馈线间准确的潮流控制,显著有利主动配电网运行。为了解决有源配电网中馈线负载不均衡问题以及分布式电源的就地消纳,提出了一种动态调节的基于柔性互联的馈线经济负载率模型,提高了馈线运行的经济性的同时实现了分布式电源的就地消纳。同时将一致性算法与负载均衡控制策略相结合,避免了信息处理集中化的同时实现了非健全通信网络下系统的稳定运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建四端柔性互联配电网仿真模型验证了所提模型与控制策略有效性。

计及储能循环寿命的柔性配电网优化运行及效益均衡策略

针对储能寿命模型和多主体调峰效益考虑不足的问题,提出一种计及储能循环寿命的柔性配电网分布鲁棒优化运行及效益均衡策略。首先,考虑光伏不确定性和供需两侧互动特征,嵌入负荷需求响应、储能循环寿命等约束,以最大化系统总运行收益为目标建立基于数据驱动的两阶段分布鲁棒优化运行模型。其次,模型通过等价转换、大M法、McCormick方法和二阶锥松弛等方法凸化处理为混合整数凸规划问题,利用可调相对熵约束随机变量的概率分布模糊集并通过列与约束生成算法求解。然后,将改进Shapley值法应用于多个储能间的调峰收益分摊问题,以均衡储能自身建设成本。最后,通过293节点算例验证了所提优化模型的有效性。