主動(dòng)配電網(wǎng)重構(gòu)與孤島劃分研究.pdf

1、近年來，隨著傳統(tǒng)化石能源的日漸衰竭，全球范圍內(nèi)對(duì)環(huán)境問題的廣泛關(guān)注和電力科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，以光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源發(fā)電為主的分布式電源(Distributed generation，DG)技術(shù)成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，DG在電力系統(tǒng)內(nèi)的滲透率也逐步提高。配電網(wǎng)接入DG并輔以主動(dòng)、靈活、智能的運(yùn)行控制手段，形成主動(dòng)配電網(wǎng)(Active distribution network，ADN)。DG的接入改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的潮流和電壓分布特性

2、，可再生能源的隨機(jī)性和間歇性也給配電網(wǎng)運(yùn)行控制帶來不確定因素。在高密度可再生分布式電源(Renwable DG，RDG)接入時(shí)，如何在保證電網(wǎng)運(yùn)行安全的前提下盡可能多地消納可再生能源、減少切機(jī)和能源浪費(fèi)，是主動(dòng)配電網(wǎng)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。同時(shí)，RDG和儲(chǔ)能的接入也使得負(fù)荷的供電路徑多樣化，對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)提高供電可靠性、減少電網(wǎng)故障帶來的停電損失也提供了新的機(jī)遇。另一方面，隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)和配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化水平的逐漸提高，主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行控制方法

3、更加多樣化，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更加靈活多變，為應(yīng)對(duì)高密度RDG接入帶來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇提供了手段。
　　基于上述背景，本文從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔{(diào)整的角度對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行進(jìn)行研究，通過正常運(yùn)行狀態(tài)下的拓?fù)鋬?yōu)化，即網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，改善電網(wǎng)潮流和電壓分布、提升電網(wǎng)對(duì)RDG的消納能力;通過故障狀態(tài)下針對(duì)RDG供電范圍的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化，即孤島劃分，充分利用RDG和儲(chǔ)能的持續(xù)供電能力、最大程度緩解電網(wǎng)故障帶來的影響。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1)提出以提升分

4、布式電源消納為目標(biāo)的靜態(tài)重構(gòu)方法。以消納RDG功率最大為目標(biāo)，建立了單時(shí)間斷面網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)重構(gòu)模型。考慮了可再生能源出力和負(fù)荷功率預(yù)測(cè)的不確定性，并采用機(jī)會(huì)約束規(guī)劃模型將隨機(jī)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為確定性優(yōu)化問題。提出了基于改進(jìn)智能算法的重構(gòu)求解策略。借鑒大數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析的思想，引入皮爾森相關(guān)系數(shù)修正項(xiàng)對(duì)算法迭代過程提出了改進(jìn)。
　　2)提出基于二階錐規(guī)劃的動(dòng)態(tài)重構(gòu)方法。以一日內(nèi)主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益最高為目標(biāo)建立了動(dòng)態(tài)重構(gòu)優(yōu)化模型，提出了適用

5、于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活變化的拓展DistFlow潮流方程，并基于此建立了動(dòng)態(tài)重構(gòu)的運(yùn)行約束表達(dá)式。引入虛擬“支路電壓”的概念對(duì)電壓降約束進(jìn)行線性化處理，提出了基于“有功流”的輻射形拓?fù)渚€性約束方法，同時(shí)配合變量替換和約束松弛，建立了主動(dòng)配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)優(yōu)化模型的二階錐規(guī)劃形式。
　　3)提出基于能量指標(biāo)的靜態(tài)網(wǎng)孤島劃分方法?？紤]到RDG、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等分布式資源(Distributed energy resources，DER)和負(fù)荷的功

6、率波動(dòng)特性，建立了孤島劃分時(shí)段內(nèi)各DER和負(fù)荷的能量指標(biāo)，并提出了基于能量指標(biāo)的孤島劃分兩層優(yōu)化模型。上層模型保持了傳統(tǒng)孤島劃分背包樹問題(Tree knapsack problem，TKP)的數(shù)學(xué)形式，下層模型對(duì)各孤島進(jìn)行功率調(diào)度和潮流檢驗(yàn)，并提出了基于檢驗(yàn)結(jié)果的上層模型的修正方法和孤島運(yùn)行調(diào)整策略。通過建立含能量約束、功率約束和能量轉(zhuǎn)移約束的約束集，確保孤島劃分結(jié)果的合理性和有效性。
　　4)提出基于動(dòng)態(tài)負(fù)荷權(quán)重的動(dòng)態(tài)孤島劃分

7、方法。對(duì)配電網(wǎng)故障后失電區(qū)域的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，用單位功率停電損失作為負(fù)荷權(quán)重，結(jié)合不同種類電力用戶的停電損失關(guān)于停電時(shí)長的特性，通過DER、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和各類負(fù)荷的動(dòng)態(tài)配合實(shí)現(xiàn)故障后配網(wǎng)總停電損失最小。首先基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)各類用戶的停電損失函數(shù)進(jìn)行擬合，引入圖論相關(guān)概念建立了動(dòng)態(tài)孤島劃分理論最優(yōu)模型;其次在時(shí)間離散化、儲(chǔ)能性能和用戶停電次數(shù)的相關(guān)假設(shè)下提出了簡化實(shí)用模型?？紤]了DER和負(fù)荷功率的不確定性并采用解析法對(duì)不確定模型進(jìn)行轉(zhuǎn)化。