Research on Scheduling Strategy of Flexible Interconnection Distribution Network Considering Distributed Photovoltaic and Hydrogen Energy Storage

Distributed photovoltaic(PV)is one of the important power sources for building a new power system with new energy as the main body.The rapid development of distributed PV has brought new challenges to the operation of distribution networks.In order to improve the absorption ability of large-scale distributed PV access to the distribution network,the AC/DC hybrid distribution network is constructed based on flexible interconnection technology,and a coordinated scheduling strategy model of hydrogen energy storage(HS)and distributed PV is established.Firstly,the mathematical model of distributed PV and HS system is established,and a comprehensive energy storage system combining seasonal hydrogen energy storage(SHS)and battery(BT)is proposed.Then,a flexible interconnected distribution network scheduling optimization model is established to minimize the total active power loss,voltage deviation and system operating cost.Finally,simulation analysis is carried out on the improved IEEE33 node,the NSGA-II algorithm is used to solve specific examples,and the optimal scheduling results of the comprehensive economy and power quality of the distribution network are obtained.Compared with the method that does not consider HS and flexible interconnection technology,the network loss and voltage deviation of this method are lower,and the total system cost can be reduced by 3.55%,which verifies the effectiveness of the proposed method.

Coordinated planning for flexible interconnection and energy storage system in low-voltage distribution networks to improve the accommodation capacity of photovoltaic

The increasing proportion of distributed photovoltaics(DPVs)and electric vehicle charging stations in low-voltage distribution networks(LVDNs)has resulted in challenges such as distribution transformer overloads and voltage violations.To address these problems,we propose a coordinated planning method for flexible interconnections and energy storage systems(ESSs)to improve the accommodation capacity of DPVs.First,the power-transfer characteristics of flexible interconnection and ESSs are analyzed.The equipment costs of the voltage source converters(VSCs)and ESSs are also analyzed comprehensively,considering the differences in installation and maintenance costs for different installation locations.Second,a bilevel programming model is established to minimize the annual comprehensive cost and yearly total PV curtailment capacity.Within this framework,the upper-level model optimizes the installation locations and capacities of the VSCs and ESSs,whereas the lower-level model optimizes the operating power of the VSCs and ESSs.The proposed model is solved using a non-dominated sorting genetic algorithm with an elite strategy(NSGA-II).The effectiveness of the proposed planning method is validated through an actual LVDN scenario,which demonstrates its advantages in enhancing PV accommodation capacity.In addition,the economic benefits of various planning schemes with different flexible interconnection topologies and different PV grid-connected forms are quantitatively analyzed,demonstrating the adaptability of the proposed coordinated planning method.

Operation Control Method of Relay Protection in Flexible DC Distribution Network Compatible with Distributed Power Supply

A novel operation control method for relay protection in flexible DC distribution networks with distributed power supply is proposed to address the issue of inaccurate fault location during relay protection,leading to poor performance.The method combines a fault-tolerant fault location method based on long-term and short-term memory networks to accurately locate the fault section.Then,an operation control method for relay protection based on adaptive weight and whale optimization algorithm(WOA)is used to construct an objective function considering the shortest relay protection action time and the smallest impulse current.The adaptive weight and WOA are employed to obtain the optimal strategy for relay protection operation control,reducing the action time and impulse current.Experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method in accurately locating faults and improving relay protection performance.The longest operation time is reduced by 4.7023 s,and the maximum impulse current is limited to 0.3 A,effectively controlling the impact of large impulse currents and enhancing control efficiency.

Control method based on DRFNN sliding mode for multifunctional flexible multistate switch

To address the low accuracy and stability when applying classical control theory in distribution networks with distributed generation,a control method involving flexible multistate switches(FMSs)is proposed in this study.This approach is based on an improved double-loop recursive fuzzy neural network(DRFNN)sliding mode,which is intended to stably achieve multiterminal power interaction and adaptive arc suppression for single-phase ground faults.First,an improved DRFNN sliding mode control(SMC)method is proposed to overcome the chattering and transient overshoot inherent in the classical SMC and reduce the reliance on a precise mathematical model of the control system.To improve the robustness of the system,an adaptive parameter-adjustment strategy for the DRFNN is designed,where its dynamic mapping capabilities are leveraged to improve the transient compensation control.Additionally,a quasi-continuous second-order sliding mode controller with a calculus-driven sliding mode surface is developed to improve the current monitoring accuracy and enhance the system stability.The stability of the proposed method and the convergence of the network parameters are verified using the Lyapunov theorem.A simulation model of the three-port FMS with its control system is constructed in MATLAB/Simulink.The simulation result confirms the feasibility and effectiveness of the proposed control strategy based on a comparative analysis.

中性点柔性接地配电网故障相恢复电压暂态时域特征分析

配电网接地故障过零熄弧后的电压暂态恢复特性决定了系统过电压水平及电弧重燃特性,目前,中性点柔性接地配电网故障熄弧后暂态恢复电压变化机理尚不明确,为此建立柔性接地配电网接地故障暂态等值电路,理论解析故障过零熄弧后故障恢复电压的时域表达式。在此基础上,对比分析配电网谐振接地与柔性接地方式下,系统参数变化对故障相恢复电压暂态峰值与恢复速度的影响,揭示暂态时间尺度下故障相恢复电压特征随注入零序电流值与电流注入时机的变化规律,阐明通过中性点注入可控零序电流抑制故障暂态过电压的机理。在PSCAD/EMTDC仿真环境与10 kV真型配电网实验场中模拟各种运行和故障工况,仿真与真型实验结果均验证柔性接地配电网故障相恢复电压时域解析特征与变化规律的正确性。

基于灵活运行域的配-微电网协同优化调度方法

为了提高配电网与微电网间的协调能力,提出了基于灵活运行域的配-微电网协同优化调度方法。构建微电网灵活运行域(MGFOR)模型,准确刻画海量灵活性资源接入下微电网的灵活调节能力;采用基于MGFOR的凸包拟合表达式对微电网的灵活调节能力进行描述,并将其纳入配电网的优化决策过程中,以获取配-微电网协同过程中各微电网的基准运行点;微电网基于配电网优化决策给定的基准运行点进行灵活性分解,在保证配-微电网协同运行经济性和数据隐私的前提下获取各灵活性资源的具体调度策略。以修改的IEEE 33节点测试系统为算例进行仿真分析,验证所提方法能够准确刻画微电网的灵活调节能力,所提基于MGFOR的分解协同策略能够有效支撑配-微电网灵活经济调度。

新型配电网中的软件定义技术理念及特征

配电网是支撑新型电力系统建设的重要环节,分布式能源、互动负荷与新型装备的大量接入推动了系统形态的巨大变革。文中立足于配电网在柔性化、数字化、智能化方面发展基础,提出新型配电网的软件定义技术构想,旨在从系统层面解决海量、分散灵活资源的协调利用问题,支撑整体系统运行服务水平提升。基于上述观点,文中从软件定义技术的发展基础入手,分析了其技术思想起源与在配电网中的应用条件,建立了配电网软件定义技术的三层式架构,分析了软件定义灵活性的来源和表现形态,梳理了配电网软件定义技术面临的挑战性问题,初步探讨了在其构建与应用中可能涉及的关键技术。最后,对配电网软件定义技术的未来发展前景进行了总结与展望。

考虑柔性负荷整形的含源配电线路升级与开关配置综合优化

针对高比例分布式光伏接入造成配电线路重过载的问题,提出一种基于时序互补线路互联和柔性负荷整形的配电线路升级与开关配置综合优化方法。考虑柔性负荷功率调节意愿、线路负载率与功率反送约束,提出柔性负荷整形潜力和线路分段整形需求计算方法。以此为基础,建立了考虑柔性负荷整形的含源配电线路升级与开关配置综合优化双层模型。其中,上层模型以配电线路年规划成本最低、线路段净负荷功率和柔性资源均衡为目标进行线路选型和开关配置,下层模型以线路年运行成本最低为目标进行网络重构和负荷曲线整形,通过上、下层模型交互迭代获得互联线路改造优化方案。上、下层模型分别采用非支配排序遗传算法、二阶锥与大M法进行求解。算例仿真结果表明,所提方法可以提高互联线路资产利用率、规划方案的经济性和可靠性,对互联线路进行柔性负荷整形有利于突破线路负载率50%的限制。

配电网中性点柔性接地装置四象限运行机理与控制方法

针对现有配电网柔性接地装置在进行接地故障处置时,易因网侧能量倒灌而导致直流侧电压失稳,甚至直流电容击穿的问题,分析注入电流与中性点电压间相角差随系统参数的变化规律,揭示系统参数变化对柔性接地装置输出有功功率、能量流向的影响机理,阐明造成系统能量倒灌的内在原因。在此基础上,提出一种具备四象限运行功能的柔性接地装置拓扑结构,在整流侧采用电压型三相半桥可控整流拓扑,并经配电变压器接入电网,能够维持能量在装置内双向流通,提升直流侧电压稳定性,同时实现直流侧供电自给。进一步提出基于四象限运行柔性接地装置的多目标复合控制方法,通过dq旋转坐标系下整流双环控制实现装置整流网侧单位功率因数运行及直流侧电压稳定,并由逆变侧控制对中性点电压进行快速精准调控。在PSIM(power simulation)仿真环境与10 kV真型配电网实验场中模拟各种运行和故障工况,对所提装置运行机理和控制方法进行验证,仿真与实验结果表明四象限运行柔性接地装置能有效解决现有柔性接地装置在网侧能量倒灌条件下直流侧电压失稳的问题,提升装置的运行和调控性能,实现接地故障快速安全可靠处置。

考虑下游氢负荷的氢-电耦合配电网容量规划

针对大规模光伏并网下配电网灵活性不足以及当前市场环境下氢能交易价格过高的问题,提出一种考虑下游氢负荷的氢-电耦合配电网协同规划模型。计及氢能设备的运行特性,构建包含电制氢、燃料电池、储氢罐和电储能的氢-电耦合配电网运行模型,并进一步基于光伏出力和负荷的波动性确定配电网的灵活性供需情况;对不同领域的用氢负荷进行建模,以系统总体投资和运行成本最小为优化目标,在满足所有设备投资和运行约束的前提下,构建考虑氢负荷需求的氢-电耦合配电网规划模型;以IEEE 33节点配电网为算例进行测试,结果表明氢-电耦合能够有效提升配电网的经济性(综合成本降低了3.8%)和灵活性(上调、下调灵活性分别提升了34.7%、37.6%),并大幅削减下游用氢负荷的购氢成本。

计及P2P市场产消者灵活性的配电网阻塞管理

多点接入的柔性负荷和可再生分布式电源会使配网潮流大小和方向频繁变动,而配电侧产消者通常仅考虑自身效益最大为目标进行端对端(peer-to-peer,P2P)电能交易,忽略了不同设备能量流动对系统安全运行的影响,使得交易结果极易导致网络阻塞。针对采用连续双向拍卖机制和零智商增强型投标策略的分散式P2P交易模式所引起的配网阻塞,兼顾产消者数据隐私管理和消费心理学影响,提出一种两级市场动态协调阻塞管理方法。该方法以产消者综合效益最大和解决网络阻塞调节量最小为目标,利用Distflow潮流模型,构建基于节点边际电价的节点灵活性辅助服务价格计算模型。进而通过分布式优化算法求解得到阻塞成本,将该成本按照P2P交易时序和线路阻塞贡献度分摊至有责任的产消者,实现阻塞消除。算例采用IEEE 33节点改进的11节点配网系统,结果表明该方法可在设定的时间尺度和计算精度条件下有效解决网络阻塞,降低阻塞成本和分散式P2P电能交易的效益损失。

基于柔性互联装备主动控制的配电网故障定位方法

Sen变压器可实现配电网的柔性互联,但其接入后故障电流的双向流动导致原配电网故障定位方案不再适用。针对该问题,提出一种基于Sen变压器主动控制的柔性互联配电网相间短路故障定位方法。该方法通过Sen变压器的主动调相控制调节其等效变比,利用波形相似度提取Sen变压器调相控制前、后电流波形的相位差异,并构造自相关系数比值判据,从而实现配电网故障区段的准确定位。所提方法无需电压信息,兼容分布式馈线自动化系统,对通信要求低且无需数据同步,提高了配电网故障区段定位的准确性。基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提方法的正确性和可行性。

基于低频暂态零序电流畸变率的灵活接地系统高阻接地保护

灵活接地系统中,基于稳态故障特征构成的单相接地保护普遍存在耐过渡电阻能力低的问题,并联小电阻投入后该问题进一步突出。文中研究了并联小电阻投入后故障线路与非故障线路低频暂态零序电流中暂态直流分量比值关系,发现暂态直流分量比值仅与对地电容有关。分析了故障线路与非故障线路低频暂态零序电流畸变率之间比值关系,进一步提出了一种基于低频暂态零序电流畸变率的灵活接地系统单相高阻接地故障选线方法。通过比较特定时间窗口内各馈线低频暂态零序电流畸变率的大小实现故障选线,并可准确区分母线故障与出线故障。该方法能够避免零序电压互感器断线与零序电流互感器极性反接的影响,且受故障距离影响小。同时,该方法采用暂态故障特征构成选线判据,有利于克服并联小电阻投入后稳态故障分量微弱的问题,对互感器精度要求不高。最后,通过实时数字仿真和实验平台分别验证了所述方法的准确性和有效性。

基于V2G与应急通信的配电网信息物理协同快速恢复方法

随着新型配电系统的快速发展,配电网与通信网络的相互依赖程度逐渐加深。在极端灾害发生后,一方面,配电网失电后的恢复控制需要依靠通信网络的有效支撑,灾后使用电动汽车与电网互动(V2G)恢复负荷电力供应的过程,同样离不开通信网络的引导作用;另一方面,通信网络的正常运行依靠配电网的电力供应。因此,为解决配电网灾害后电力网络与通信网络交互影响下的负荷恢复问题,提出了一种基于V2G和应急通信的配电网信息物理协同快速恢复方法:在灾害发生后,通过调配搭载无线通信基站的无人机前往通信故障区域构建应急通信网络,从而迅速恢复对区域线路开关的控制能力与对电动汽车的引导能力,进而引导电动汽车前往车辆并网站形成分布式电源并控制配电网拓扑重构,以恢复负荷的电力供应。该方法基于灾后无人机与电动汽车的调度约束以及配电网的运行约束,建立了配电网信息物理协同恢复模型,并通过配电网和交通网耦合算例验证了所提方法的有效性。

蜂巢配电网的构建过程及优势分析

随着可再生能源的发展,广泛接入的波动性能源使得配电系统必须实现互联互通,蜂巢结构的互联配电网形态显示出来巨大优势。首先分析了蜂巢配电网的基本形态以及拓扑结构,阐述了蜂巢配电网的由点到线再到面的构建过程以及用到的柔性互联装置等关键技术,最后分析了互联的蜂巢配电网在未来电网构建中的经济性与高效性,从而说明了建设互联互通蜂巢配电网的可行性,并对未来互联互通配电网的发展进行了前景展望。

柔性网架结构下考虑双边交易的多微网与配网协同规划

高比例风光接入下,多微网与配网间的双边交易对配电网的调控能力提出了更高要求。考虑柔性配电装置快速灵活调节网络潮流的优点,提出一种柔性网架结构下考虑多微网与配网双边交易的协同规划方法。首先,在考虑智能软开关规划的基础上构建协同规划的广义纳什议价模型。其次,采用交替优化策略将议价模型转化为易于求解的双层迭代过程,上层各主体各自优化规划方案,下层完成双边交易的结算问题。然后,将下层问题等效转化为电量结算和费用结算两个子问题,并分别采用交替方向乘子法求解。最后,在IEEE33节点配电系统中的算例表明所提规划方法可有效缩减社会总成本和各主体年综合费用。

配电网多端柔性互联协调控制策略

随着社会经济的快速发展和新型电力系统建设的加快推进,柔性互联逐渐成为配电网网架升级和灵活调控能力提升的重要技术手段。针对多端柔性互联系统的功率控制需求,提出了一种面向工程应用的功率协调控制策略,包括在部分馈线重载时合理分配功率的重载限制控制,以及在所有馈线重载时优化潮流分布的功率均衡控制。基于所提策略开发了柔性互联协调控制装置并应用于实际工程。基于电网真实数据的案例分析和工程实测数据验证了所提策略能够应对不同负荷/电源特性的配电网柔性互联场景,有效解决配电网中馈线重载和光伏倒送的问题,提高配电网的供电效率和安全性。

主动配电网多元主体灵活性和随机性的转换机制与刻画方法

能源变革背景下,分布式光伏、储能系统及互动型负荷规模化接入配电网。在调控优化模型中,由于资源特性的差异,配电网及用户侧等多元主体既有潜力作为具有灵活性的控制变量,也可能仍为具有随机性的参数。当负荷互动能力强、储能配置容量大、预测误差小时,这些主体可能表现出灵活性;反之,则可能表现出随机性。文中首先研究了灵活性和随机性的转换机制,基于聚合功率的鲁棒优化结果,推导了多元主体在控制变量和参数之间的一般性转换条件。然后,考虑时序耦合下聚合功率可行范围或波动范围最优,基于两阶段鲁棒优化,刻画了控制变量的可控区间和参数的不确定区间。最后,通过算例验证了转换条件及刻画方法的有效性,为电网多层级协同优化问题的建模和快速求解提供了支撑。

考虑柔性资源多维价值标签的交直流配电网灵活调度

可再生能源高渗透率使得交直流配电网面临严重的随机性和波动性,充分挖掘柔性资源调控潜力可以有效地降低可再生能源带来的网络运行风险。针对当前交直流配电网优化调度主要考虑电压源型换流器(VSC)的调控能力,对VSC与柔性资源协同研究不足的问题,提出一种考虑柔性资源多维价值标签的交直流配电网灵活调度方法。首先,考虑柔性资源调控特性差异,构建了包含响应时段、调节能力、调节成本及响应意愿的多维价值标签评估体系,准确全面地评估柔性资源聚合调控潜力范围;其次,以运行成本最小为目标函数,柔性资源多维价值标签为约束,建立交直流配电网两阶段鲁棒日前优化调度模型,并采用嵌套列和约束生成算法(C&CG)及强对偶理论进行求解;最后,通过改进的IEEE 33节点交直流配电网仿真结果表明,所提方法能够充分发挥柔性资源的调控潜力和协同能力,同时可有效提高模型求解效率和求解精度。

考虑需求侧响应的配电网柔性软开关优化控制方法

由于当前配电网技术使配电网系统的有功损耗增加,出现网损数值增加、渗透率较低等问题,提出考虑需求侧响应的配电网柔性软开关优化控制方法。首先,建立需求侧响应模型与柔性软开关优化控制模型;然后,利用粒子群算法对模型进行求解,完成配电网负荷转移的设计;最后,通过设定柔性软开关运行、配电网系统潮流及可再生能源发电出力等约束条件完成配电网柔性软开关控制优化。实验证明,应用本文方法可有效转移配电网系统的负荷,大幅度降低配电网系统的有功损耗电量及整体网损量,提升配电网系统的渗透率与消纳可再生能源发电的能力,实现对配电网系统的运行优化,为配电网系统的安全经济运行提供保障。