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。

基于多流融合的柔性互联配电网数据驱动鲁棒供电恢复方法

传统配电网通过柔性互联实现了“业务流-能量流-信息流-控制流”多流融合,随之而来的是如何更好地解决分布式光伏出力不确定性对供电恢复业务流的影响,为此,提出了基于多流融合的柔性互联配电网数据驱动鲁棒供电恢复方法。首先,在柔性互联配电网多流融合框架下建立多时段供电恢复模型,主要包括供电恢复业务流目标和能量流-信息流-控制流融合约束条件;然后,针对描述分布式光伏出力不确定性的凸包多面体集合存在放缩过程中保守性大的问题,建立了数据驱动的超平面多面体集合模型;进一步,将所建立的不确定集合应用到供电恢复模型中,构建了柔性互联配电网鲁棒供电恢复模型,并采用列与约束生成算法对鲁棒供电恢复模型进行求解。最后,通过改进IEEE 33节点系统和实际示范工程系统进行仿真验证,结果表明基于多流融合的柔性互联配电网数据驱动鲁棒供电恢复方法可以降低保守性,提高供电恢复结果的鲁棒性。

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。

光伏与智能软开关协同的柔性配电网电压优化控制评述

随着光伏渗透率的提高和电力电子设备的大规模应用,近年来光伏与智能软开关(Softopenpoint,SOP)协同电压优化控制的相关研究已广泛开展并取得了丰硕成果。介绍了柔性互联配电网的内涵、定义及主要组成形态,提出了含光伏及SOP的柔性互联配电网协同整体控制架构,分别对电压协同优化模型、控制架构、控制方法进行了分析和梳理。综述了多设备多时间尺度协调电压优化控制、计及源荷不确定性的鲁棒电压优化控制、无模型数据驱动自适应电压优化控制3种电压优化控制方法的研究现状。在此基础上从控制策略、控制目标、应用对象3方面展望了光伏与SOP协同的柔性互联配电网电压优化控制的未来研究方向。

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。

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。

基于柔性互联的配电网电压质量协同优化控制策略

文章基于多个电压源型变换器(Voltage Source Converter,VSC)与公共直流环节,构建了一种柔性互联型低压配电网,建立了多条配电馈线间的有功功率通路,通过线路间有功补偿的方式解决了大量分布式光伏并网引发的配电网电压质量问题,同时提出了多区域馈线间统一协同控制策略。该策略利用直流电压传递各馈线的交流电压信息,实现多个VSC间的功率协同控制与馈线间的互供互济,有效解决各条配电馈线的电压质量问题。该方案无需在多个VSC间搭建通讯线路,且互联VSC可灵活投入、切出,而不影响其他VSC的运行。最后在Matlab/Simulink平台验证了所提策略的可行性和有效性。

柔性互联配电网概率潮流算法研究

随着柔性直流配电技术的快速发展,直流配电网通过电压源换流器连接交流配电网构成的柔性互联配电网已成为当前的研究热点,但到目前为止,对于不确定性分布式电源接入的柔性互联配电网概率潮流计算尚未有文献进行研究。针对缺乏这种柔性互联配电网概率潮流研究的现状,文章开展不确定性研究,在分析了几种常规概率潮流计算方法后,以三点估计法结合改进交直流交替迭代算法作为柔性互联配电网概率潮流实现算法;以Nataf变换方法结合Cholesky分解进行不确定非正态输入变量的相关性处理;以IEEE 33节点配电系统结合国内首个五端直流示范工程-直流配电中心作为算例,验证了所提算法的有效性。

基于组合变权的柔性互联配电网运行能效评估

针对柔性互联配电网参数强烈波动下,传统单一时间断面的能效评估对时间序列和指标劣化的处理能力不足且无法辨识能效薄弱点的问题,本文提出一种基于组合变权的柔性互联配电网运行能效评估方法。首先,对柔性互联配电网进行状态模拟及参数运算,从源-网-荷3个方面分析系统层能效影响因素,并兼顾关键设备运行性能的影响,进而构建柔性互联配电网运行能效指标体系。然后,鉴于指标间的强相关性和离散性,采用改进AHP-改进CRITIC-最小鉴别信息原理求解综合权重,为体现指标时序值的劣化程度,引入三段式变权函数实现综合权重奖惩,进而获取各时刻及全天能效评估值。最后,算例验证本文方法可有效反映指标劣化程度,并辨识能效薄弱点,指导规划降损措施的提出。

含机会约束的柔性互联配电网供电恢复方法

随着分布式电源的接入,其出力的不确定性势必会影响柔性互联配电网的供电恢复。为此建立了供电恢复机会约束模型,使用威布尔分布和贝塔分布模拟风光出力,采用抽样平均近似方法把模型变换成混合整数二次约束规划模型进行求解,并以三端口智能软开关互联三个IEEE 33节点网络为算例进行分析验证。结果表明:随着置信水平降低,恢复负荷比例增加,网络损耗与电压偏差增大。为了平衡电网运行安全性与经济性,应对置信水平保持合理设置。

柔性互联交流配电网的换流器并离网统一控制策略

提出一种并离网统一控制策略,在孤岛控制模式的基础上设计了主动功率调节功能,并网运行时按照有功-电压平方下垂的关系自动分配有功功率;离网运行时下垂功率控制自动切换成定交流电网频率和电压的孤岛模式。该方法适用于并网和离网2种不同的运行工况,并且省去了孤岛检测环节,大幅简化了控制系统结构。以四端柔性互联交流配电网系统为例,详细分析了并离网统一控制策略的参数设计方法,并建立电磁暂态仿真模型,针对并离网多种不同工况开展仿真。仿真结果表明,所提方法可以满足柔性互联系统的负荷均衡及转供的性能要求,同时也避免了并离网切换过程的过电流。

柔性互联配电网换流器控制模式平滑切换策略

电流矢量控制与功率同步控制是广泛应用于柔性互联配电网中电压源换流器的2种控制模式。由于运行原理和运行特性不同,大多数传统换流器只配备一种控制模式,导致在交流电网强度变化时其运行灵活性受到限制,并在极端事故下可能带来严重问题。为扩大换流器在柔性互联配电网中的运行范围和增强其运行灵活性,首先对比了电流矢量控制和功率同步控制在不同交流电网强度下的稳定性,并分析了2种控制模式间切换的必要性。然后,考虑到事故下和事故恢复中交流电网强度变化的完整过程,提出了一种电流矢量控制与功率同步控制的平滑切换策略,并通过在功率同步环增加功率前馈环节,进一步削弱了系统强度变化造成的扰动。最后,以PSCAD/EMTDC中搭建的双端柔性互联系统为例,验证了所提策略的有效性。

基于自适应模型预测控制的柔性互联配电网优化调度

针对柔性互联配电网中源荷不确定性问题,提出了一种基于改进模型预测控制的优化调度方法。建立基于模型预测控制的柔性互联配电网日内优化调度模型,采用自适应动态权重方法处理包含综合供电成本和电压偏差的多目标优化问题,在预测模型部分采用动态场景生成及K-means聚类场景削减方法对源荷预测误差进行处理,针对经典模型预测控制滚动优化部分域参数恒定问题,提出一种域参数自适应调整的滚动优化方法。通过四馈线互联的33节点系统仿真算例验证了所提优化调度方法的有效性。

基于多端SNOP的柔性互联配电网无功优化

针对含多端SNOP的柔性互联配电网无功优化问题,提出一种兼顾有功网损最小和电压偏差最小的优化模型。对于目标函数的不同约束条件,利用多目标遗传算法对目标函数进行求解寻优。在改进的IEEE 14节点系统中,对所提出的运行优化模型进行验证和分析。仿真结果表明,智能软开关的引入可以有效提升柔性互联配电网性能,减少电压波动,提高电网的稳定运行水平与能量传输能力。

柔性互联配电网运行调度研究综述

新型电力系统发展阶段,多元化源网荷储设备的接入给电网运行带来了巨大挑战。各种新型电力电子柔性互联装置实现了配电网柔性互联,在配电网新形势发展下能够更好地适应各种挑战,是配电网实现智能化进展的重要结构形式。首先阐述了基于柔性互联技术构成的柔性互联配电网相关概念,然后介绍了几种典型的柔性互联设备,在此基础上展示柔性互联系统的相应组网形态,并着重针对柔性互联配电网系统运行调度层面关键技术展开讨论,最后进行总结与展望。

含多端SOP柔性互联配电网供电恢复方法

智能软开关(soft open point,SOP)的应用使得多供区电网联合运行成为新趋势。针对含多端SOP柔性互联配电网的供电恢复问题,提出一种基于SOP和网络重构联合恢复供电的策略。在目标函数中考虑经济性与供电恢复效果,建立以总恢复负荷加权值最大、非失电供区负荷均衡指数最小和网络损耗最小为目标函数的供电恢复优化模型,并采用改进粒子群和二阶锥规划的混合优化算法求解网络重构方案与三端口智能软开关的功率转供供电恢复方案。以三端口智能软开关互联3个IEEE33节点网络为算例进行分析验证,结果表明,所提模型不仅能实现失电供区的最大恢复供电,还能保证非故障供区间的负荷均衡。

自储能柔性互联配电网多时间尺度电压优化

为解决高渗透率分布式电源引起的电压越限问题,计及慢速调节设备特性和储能荷电状态的时序连续性,提出了自储能柔性互联配电网多时间尺度电压优化模型。日前优化求解慢速调节设备挡位并给出储能日内运行的功率限制区间,日内优化以此为基础求得各时段储能及柔直端口优化出力。基于电压越限检测实时调节各端口出力,以缩短过/欠电压持续时间。针对多时段耦合的混合整数非凸、非线性优化模型,提出了一种双层求解算法,上层利用动态规划法处理储能全时段优化与慢速调节设备的整数规划问题,下层利用多面体松弛技术改进二阶锥规划算法提高求解效率。最后,通过实际算例验证了所提模型和求解方法的有效性。

计及多重不确定因素的柔性互联配电网极限线损计算方法

针对支路故障率时变性、谐波含量不确定性以及随机变量存在相关性影响极限线损准确计算的问题,结合柔性互联配电网的计算需求,提出一种计及多重不确定因素的极限线损计算方法。首先采用改进三段式Weibull分布拟合支路故障率,并建立支路故障率的概率分布模型,结合全概率公式求解考虑支路故障率时变性的损耗概率分布。然后建立网架变化时换流器谐波含有率随传输功率变化的关联模型,解决确定谐波无法体现谐波波动对线损标准差的影响的问题。其次为量化随机变量相关性对极限线损的影响,引入Nataf逆变换对三点估计法进行改进,并结合故障率概率模型和谐波含量关联模型,构建多重不确定因素下极限线损的计算方法。最后改进IEEE 33节点系统算例结果表明所提算法准确性高,计算速度快。

基于柔性互联配电网的概率潮流算法综述

随着新能源的高度渗入,储能装置、电动汽车的接入以及需求侧资源的参与,其高度的随机性将对传统配电网的运行提出巨大挑战。柔性互联配电网(Flexible Distribution Network,FDN)因其优异的接入随机输入性能受到越来越多的关注,因此对含这些不确定性输入的FDN进行研究变得极为重要,而概率潮流分析方法能够准确全面地反映各种随机因素对配电网运行状态的影响,可以为配电网的经济运行及可靠性分析等提供重要的参考信息。首先分析FDN的拓扑结构与功能;其次对概率潮流的原理进行详细介绍,包括不确定性模型的搭建、相关性的转换、概率潮流求解;然后介绍了几种FDN交直流迭代算法;最后展望FDN概率潮流算法研究发展方向。