基于综合协调优化的两阶段配电网动态重构研究

针对配电网动态重构,常需要考虑长时间尺度下的合理规划综合考虑负荷功率变化以及光伏、风电等分布式电源的出力变化,及时调整网络拓扑结构使得网络损耗和电压偏差尽可能地小,同时还需顾及网络拓扑结构改变时断路器动作次数与断路器组合冲突问题。为此,文中提出了一种基于综合协调优化的两阶段配电网动态重构法,将配电网动态重构分为两个阶段:1)以网损最低为目标,以基于有序环网的启发式规则灰狼静态重构算法对配电网所有时段进行重构寻优;2)对最优解进行综合协调优化,并提出削减规则策略与时段融合策略,按顺序缩减动态重构的断路器动作次数。仿真结果表明,该方法不仅可以有效降低网损,提高配电网各个节点的电压值,且大幅度降低断路器动作次数。

采用改进细菌觅食算法的含分布式电源配电网动态重构

为了提升配电网运行的经济性与分布式电源的利用率,提出了一种兼顾经济性与电能质量的含分布式电源的配电网动态重构方法。本文建立以网络损耗最小、开关操作次数最少为优化目标的运行费用模型,并对网络损耗和电压偏差两个系统运行性能指标进行归一化处理,形成配电网运行综合性指标。通过设定该指标的最大标准差,进而确定重构时段。最后采用改进细菌觅食算法求解该模型。通过以IEEE33节点系统为例进行仿真计算,仿真结果表明了本文所提方法的可行性和有效性。

基于网架结构相似性和适应性的主动配电网动态重构

为了提升主动配电网对可再生能源的消纳能力、优化分布式电源(DG)入网环境,提出了一种基于网架结构相似性和适应性的配电网动态重构策略。首先,以各单位时段内DG出力最大为目标进行静态重构。然后,从网络拓扑结构量的角度提出了开关状态相似度和改进节点介数相似度两个指标,根据网架结构相似度确定合并时段。随后,从运行状态量的角度定义了网架结构适应性,再依据该指标来客观指导合并时段内最优网架的选择。针对含DG的配电网静态重构问题,提出了一种基于趋化步长自适应调整的改进型细菌觅食算法(IBFA)进行求解。最后,采用PG&E 69节点系统验证了所提重构策略及算法的正确性与有效性。

基于马氏DTW时段划分和FCPSOGSA算法的配电网动态重构

针对配电网重构过程中由于用户侧负荷时变性导致难以划分重构时段的问题,选取马氏DTW距离作为度量指标,构建了减小线路总体损耗、减小电压偏移的多目标优化数学模型。从提高算法收敛效率的角度,对传统粒子群算法进行了改进,运用分数阶微积分的数学方法,提出了一种更快速求解配电网重构的改进粒子群算法(Fractional Calculus PSOGSA),旨在提升算法的收敛特性和所有过去事件的记忆效应。在IEEE33节点系统的基础上构建了1天的负荷数据并进行重构求解,验证了所提方法的有效性。

基于改进双层聚类多目标优化的配电网动态重构

随着配电网的高速发展,电力用户对供电可靠性的要求越来越高。针对现有配电网动态重构中开关次数难以约束,系统节点功率变化对配电网潮流分布的影响以及单一聚类算法负荷识别不足的问题,提出基于形态与幅值的双层聚类。外层以皮尔逊为相似度量进行形态相似聚类,内层以欧氏距离为相似度量进行幅值相近聚类。建立减小网损、提高电压稳定性、均衡馈线负荷、减少开关操作次数的多目标优化数学模型,采用改进粒子群算法完成配电网多目标动态重构。仿真结果表明,较静态重构开关操作次数降低了54.76%,减小电能15575.4 kW·h,降低了39.28%,较重构前电压偏移指数降低49.1%,负荷均衡度改善41.9%。该研究所提改进的双层负荷聚类相比FCM聚类,准确度提高了11%,聚类效果更加接近原始数据。该动态重构方案可提高配电网运行的可靠性。

基于改进灰狼优化算法的配电网动态重构

为了更好地解决含分布式电源(Distributed Generation,DG)的配电网重构问题,建立了考虑负荷需求与DG出力时变特性的配电网动态重构模型。首先采用K-means++聚类算法对日负荷进行时段划分。然后以系统损耗、电压偏离量为目标函数,并利用改进灰狼优化算法进行寻优计算。针对传统灰狼优化算法中存在的初始种群分布不均、缺少全局交流、容易陷入局部最优等问题,在生成初始种群时引入tent映射,增强初始种群的均匀性。引入合作竞争机制,提高个体间有效信息的利用率。在灰狼种群位置更新时引入自适应惯性权值,以满足不同时期的寻优要求。最后通过算例分析,验证了该算法的可行性与优越性。

基于混合优化算法的配电网动态重构研究

本文提出了一种混合了混沌粒子群与教学优化的算法来解决配电网动态重构问题。建立以网络损耗最小,开关操作次数最少的运行费用模型。将配电网络的损耗和电压偏差这两个指标通过归一化处理形成一个综合指标,并设定最大标准差及系统最大重构次数,确定重构时段。所提出的方法结合了混合粒子群优化算法和教学优化算法的特点成为了一种更有效率的全局优化算法。为了在配电网动态重构中可以动态调整惯性参数,在一般的粒子群算法中引入了混沌理论,同时具有教学优化的混合算法可以保证初始种群的多样性和防止过早收敛,提高了算法寻优的能力。最后使用了IEEE 33节点配电网测试系统证明了所提算法的合理性与有效性。

基于改进非支配排序遗传算法的配电网动态重构

针对分布式电源大规模接入配电网情况下配电网的动态重构问题,提出一种基于改进非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithmsⅡ,NSGA-Ⅱ)的配电网动态重构策略。首先,以系统运行成本和电压偏移最小为目标建立配电网动态重构模型。其次,结合参数自适应策略和基于可行解优越性的约束处理技术提出NSGA-Ⅱ改进算法对模型进行求解。再次,用超体积(hypervolume)指标选择最佳的帕累托解集,并通过模糊决策技术从帕累托解集中选择最佳方案。最后,以IEEE 33节点系统为例进行仿真。结果表明:该模型可以在降低系统运行成本的同时提高系统电能质量。

计及可靠性含M-V-U的配电网动态重构

大量新能源及新型负荷的接入,传统基于时间断面的配电网静态重构将难以适用于新型配电网络。提出了含电动汽车充电设施微电网(M-V-U)的新型配电网可靠性最优化方法。首先,建立了含电动汽车充电设施的微电网结构模型,并对其运营策略进行分析。选取了系统平均停电频率指标、系统供电不足率指标和系统有功网损指标,并建立各指标的满意度评价函数,使各指标量纲统一。在此基础上,建立了含M-V-U的配电网可靠性最优化模型,并在四种典型场景下对模型进行优化,仿真结果验证了文章所提方法及模型的有效性及正确性。

基于改进层次聚类和GL-APSO算法的配电网动态重构

针对含分布式电源(DG)的配电网动态重构问题,提出考虑配电网负荷需求与DG出力动态变化的配电网动态重构方案。首先,基于不同时段的负荷特性与最优网络结构的综合相似性,提出了一种改进层次聚类的时段划分方法。在此基础上,提出了遗传学习自适应粒子群优化算法,实现以网络损耗最小为优化目标的动态重构优化计算。针对基本粒子群算法中缺乏速度动态调节、易陷入局部最优等问题,提出基于粒子个体最优位置的遗传学习方案增加搜索多样性,提高算法的全局搜索能力,并引入自适应惯性权值和加速系数以满足不同时期的寻优要求。最后,以IEEE 33节点配电系统为例进行仿真,验证了所提方法的有效性和优越性。

基于碳交易机制和需求响应的配电网重构研究

“双碳”目标下高比例可再生能源接入配电系统,造成了系统运行成本过高、弃风量过大等问题。针对上述问题,提出了一种综合考虑碳交易机制和需求响应的配电系统动态重构方法。首先,将垃圾电站以分布式电源的形式接入配电系统,改善系统能源分布结构,提升配网系统运行稳定性和经济性;其次,分别引入碳交易机制和需求响应,构建考虑碳交易机制和需求响应的配电网动态重构模型;再次,利用二阶锥松弛的方法简化非凸条件,降低求解难度;最后,基于改进后的IEEE33节点配电网模型进行验证,分析了所提方法对系统总运行成本、弃风量以及节点电压等因素的影响。算例结果表明,综合考虑碳交易机制和需求响应的配电系统重构方法可以明显降低系统总运行成本和弃风量。

计及分布式电源动态行为的配电网重构优化策略

解决分布式电源高渗透率地区电压越限的根本方法是实施合理的配电网规划。现有方法存在着人工智能算法初始域搜索半径过大以及动态时段划分与拓扑寻优分离的问题。引入半不变量法计算随机潮流来处理分布式电源动态行为带来的不确定性,并采用改进的NSGA-II算法实现配电网重构,提出了一种计及分布式电源动态行为的配电网重构概率约束优化策略和求解方法。特别提出了在网架寻优的基础上再在时间层面上依据优压参数再次整合优化来构建配电系统动态重构数学模型,最后采用嵌套基因回路搜索策略改进NSGA-Ⅱ算法并求解上述优化模型,以解决传统配电网规划中对强相关性随机变量考虑较少的不足。IEEE-33节点配电系统算例验证了所提方法的有效性。

基于DDQN-KRR动态重构策略的综合能源系统运行优化

在电-气-热互联的综合能源系统优化中考虑配电网动态重构策略是提高系统灵活性和经济性的重要手段。针对考虑配电网动态重构之后模型复杂与求解效率低的问题,提出了基于双层深度Q网络(doubledeepQ network, DDQN)和内核岭回归(kernel ridge regression, KRR)方法获取配电网动态重构策略,并将其纳入综合能源系统运行优化模型中,通过把耗时较多的模型学习过程转移到训练过程中,仅应用训练好的模型,进而快速得到运行优化结果。首先,建立包含综合能源系统状态与静态重构结果的数据库,依据时间序列并考虑开关动作成本,制定出动态重构策略;其次,提出KRR方法,用于预测耦合机组的最优出力;最后,基于DDQN挖掘综合能源系统状态与重构结果之间的映射关系,实现快速动态重构。以IEEE33节点配电网、20节点天然气网和16节点热网组成的E33-G20-H16系统以及E78-G40-H32系统为例,验证了所提模型和方法的有效性。