中压蜂巢状配电网结构研究及应用

针对在支撑高比例分布式新能源消纳及源网荷储协调互动方面传统配电网遇到的瓶颈问题,基于蜂窝状配电网理论搭建一种高可靠性的中压蜂巢型配电网网架结构。总结国内外中压配电网网架的研究现状,并从安全性、实用性、可靠性、经济性4个维度分析中压蜂巢状配电网结构的优缺点。结合区域直流资源发展趋势,从交流组网过渡策略及交直流组网过渡策略两方面提出中压蜂巢状配电网过渡策略。对蜂巢状配电网关键技术进行了初步探索,对比分析柔性软开关(Soft Open Point,SOP)技术路线及容量选取原则。最后,以某试点区域为例进行网架改造升级示范,指导蜂巢状配电网精准规划、有序推进,验证了所提中压蜂巢状配电网网架结构及过渡策略的合理性和可行性。

基于多分块交替方向乘子法的蜂巢状配电网分布式优化调度

蜂巢状有源配电网是一种通过规模化链接微网群,实现大规模分布式可再生能源高效接入的新型配网形态。针对蜂巢状配电网中微网群与互联基站协调运行机制复杂的难题,提出一种以系统运行成本最小为目标,基于多分块交替方向乘子法(block-wise alternating direction method of multipliers,BADMM)的分布式优化调度策略,有效克服了多基站与多微网之间协调运行的挑战。首先根据拓扑结构建立蜂巢状配电网的优化数学模型,然后以智能功率/信息交换基站为中心将蜂巢状配电网划分为多个区域,每个基站协调同步计算与其相邻微网的优化问题。最后通过算例验证了所提策略的有效性和收敛性,为大规模微网群的经济优化调度提供了参考。

蜂巢状有源配电网中多端口能量枢纽控制策略

作为一种适应高比例分布式新能源接入的新型配电网架构,蜂巢状有源配电网利用多端口能量枢纽(multi-port energy hub,MEH)可实现多微电网/配网单元间功率的互联互济,如MEH中包含储能设备,可以进一步提升新能源利用率和电网可靠性。文中提出一种含储能的MEH及其分层协调控制策略。上层控制根据储能系统的荷电状态和配电网运行状态协调控制储能变流器与各并网端口变流器之间的功率分配,使得MEH在平抑新能源波动、配网故障恢复等运行模式下均能够对内部储能系统进行能量管理。下层控制通过将储能变流器有功功率的微分值反馈至储能系统控制环路进行补偿,提高储能变流器输入/输出有功功率响应速度。文中设计了MEH控制系统关键参数,利用MATLAB/Simulink对MEH在配电系统中的应用进行仿真。不同工况下的仿真对比验证了所提分层协调控制策略的有效性,证明该策略能够延长储能系统工作时间,提高储能系统有功功率变化率,减小直流母线的电压波动。

计及需求侧响应的蜂巢状有源配电网优化调度方法

传统的电网调度方法在蜂巢状有源配电网优化调度中的应用效果不佳,导致蜂巢状有源配电网出现负荷率偏低且线路容量越限率偏高的问题,难以达到预期的调度效果。针对该问题,提出计及需求侧响应的蜂巢状有源配电网优化调度方法。首先,通过预测用户需求,分析综合用电成本。其次,以用户购电费用最小、用户满足度最大、蜂巢状有源配电网运行成本最小为目标,建立目标函数。最后,设定配电网负荷转移时段和用户电能消耗2个约束条件,利用粒子群算法求出并执行最优调度策略,实现对蜂巢状有源配电网的优化调度。实验结果表明,应用该方法后,蜂巢状有源配电网的负荷率基本保持在80%~90%,线路容量越限率保持在0.02%~0.38%,说明该方法具有较好的优化调度效果。

蜂巢状有源配电网优化调度技术研究

在风能、太阳能等可再生清洁能源大规模开发与利用的背景下,微电网与分布式接入技术的迅速发展推动了由传统无源电力网络向分布式有源电力网络的转型,促进了电力系统市场化、智能化技术的研究与发展。提出一种新型的分布式有源配电网优化调度技术,该技术充分发挥分布式电源的灵活运行特性,并建立了多目标蜂巢状有源配电网优化调度模型,提出一种变异粒子群算法对多目标蜂巢状有源配电网优化调度模型进行了求解。所提调度技术在保证配电网安全稳定运行的前提下降低了有源配电网调度成本,并提高了有源配电网的供电效率和可靠性。

蜂巢状有源配电网构想、关键技术与展望

传统拓扑结构的配电网难以适应大规模可再生能源的接入,而微网技术的规模化应用已成为未来分布式有源智能配电网的发展方向。文中提出了一种蜂巢状有源配电网拓扑,将“源网荷储”规范化配置的分布式微网群通过智能功率/信息交换基站以蜂巢状结构组合成网,实现微网的区域自治和相互间的广域互联;在对比其他变形拓扑的基础上,认为蜂巢状有源配电网是一种值得深入研究的未来智能配电网优选拓扑结构。对所提拓扑的实现方式和关键技术展开了探索性研究,初步建立了基于分层控制的通信机制、基站的经济运营模型和微网的经济调度模型。与现有配电网方案对比分析后,认为所提拓扑具有网络架构坚强、清洁能源消纳能力强、配电方式灵活和支持电力市场交易等优点。最后,分析了该新型配电网拓扑在经济性和技术性等方面面临的挑战并展望了下一步的研究方向。

面向山区的蜂巢状有源配电网多工况控制策略

山区配电网存在网架结构薄弱、调节能力差等问题,降低了电网运行可靠性,不利于可再生能源的接入。为此,提出一种面向山区应用的HADN(蜂巢状有源配电网)架构,并设计涵盖多种工况的分层控制策略,主要包括微电网不平衡功率估算策略、HADN关键设备——智能能量/信息交换基站的控制策略、多微电网多基站的控制策略。应用MATLAB/Simulink建立仿真模型,对所提出的控制策略进行仿真验证。结果表明,HADN在所提出的控制策略下能够实现多个微电网之间功率灵活调度,提升山区配电网的灵活性和可靠性。

基于蜂巢状有源配电网的分布式优化调度

微网群是未来微网并网的发展方向。对此,课题组提出了一种适应于微网大规模应用的智能化结构,即蜂巢状有源配电网拓扑。基于此拓扑研究其优化调度问题,首先对该拓扑结构及其中的有源微网与智能功率/信息交换基站进行说明。接着,采用基于一致性约束的分布式优化方法,将蜂巢状配电网分解成多个区域,并推导了蜂巢状配电网优化数学模型。然后,考虑经济和可靠性等指标选取了运行成本最小化为优化目标,采用MATLAB/YALMIP/IPOPT商业求解器求解所建立的优化模型。最后,以7个微网组成的蜂巢状配电网为例,对所构建的优化模型和采用的求解方法进行说明,并分析了蜂巢状配电网的应用对微网群经济性和可靠性的影响。