交直流柔性互聯(lián)電網(wǎng)最優(yōu)潮流與自愈重構(gòu)研究.pdf

1、未來電網(wǎng)將逐步轉(zhuǎn)向輸電網(wǎng)與配電網(wǎng)相輔相成、協(xié)調(diào)發(fā)展的模式，柔性直流技術(shù)對于輸電方式變革和配電模式轉(zhuǎn)變都有重大意義。輸電層面，多端柔性直流和直流電網(wǎng)為大規(guī)?？稍偕茉此统鱿{、大范圍能源互補(bǔ)優(yōu)化、大區(qū)域電網(wǎng)異步互聯(lián)提供了有效的技術(shù)手段。配電層面，柔性直流技術(shù)為高壓配網(wǎng)分區(qū)互聯(lián)、中壓配網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行提供了嶄新的解決方案。因此，基于柔性直流技術(shù)的交直流柔性互聯(lián)電網(wǎng)將成為下一代電網(wǎng)的重要形態(tài)和關(guān)鍵組成。
　　柔性直流技術(shù)在輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)中的發(fā)

2、展階段與應(yīng)用水平不同，關(guān)注的問題與研究重點(diǎn)也有所區(qū)別:輸電網(wǎng)中柔性直流技術(shù)正逐步朝多端口、多饋入、直流電網(wǎng)的方向發(fā)展，交直流的廣泛互聯(lián)與深度混聯(lián)將使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生深刻改變、系統(tǒng)運(yùn)行控制方式更為復(fù)雜多樣，同時(shí)也使得傳統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行分析方法不再完全適用;配電網(wǎng)中柔性直流技術(shù)應(yīng)用尚處于論證試驗(yàn)階段，仍需要深入研究其引入對配電網(wǎng)運(yùn)行、控制等方面的作用及影響。本文依據(jù)柔性直流技術(shù)當(dāng)前在輸/配電網(wǎng)中的研究應(yīng)用現(xiàn)狀，圍繞交直流柔性互聯(lián)電網(wǎng)的最優(yōu)潮流

3、、隨機(jī)最優(yōu)潮流、自愈重構(gòu)等不同優(yōu)化問題展開研究，論文的主要研究工作如下:
　　(1)建立了含多端柔性直流/直流電網(wǎng)的交直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析模型，提出了計(jì)及直流系統(tǒng)運(yùn)行控制方式的交直流電網(wǎng)潮流計(jì)算方法。在分析VSC換流站控制方式、直流電網(wǎng)電壓控制策略以及直流潮流調(diào)控手段的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了不同的運(yùn)行控制方式對電力系統(tǒng)潮流變量、雅克比矩陣以及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的影響，基于交替迭代求解思路提出了計(jì)及直流系統(tǒng)運(yùn)行控制方式的交直流系統(tǒng)潮流計(jì)算方法，所提方法能

4、夠適用于考慮不同直流電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、不同直流電壓控制方式、不同類型直流潮流控制器的交直流潮流計(jì)算。通過不同算例驗(yàn)證了方法的有效性和適用性。
　　(2)在交直流柔性互聯(lián)電網(wǎng)模型分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究交直流最優(yōu)潮流計(jì)算方法，提出了一種考慮換流器精確損耗與電壓下垂控制的多端柔直互聯(lián)交直流系統(tǒng)最優(yōu)潮流計(jì)算方法。采用計(jì)及換流器精確損耗的VSC換流站一般模型，建立了交直流系統(tǒng)最優(yōu)潮流數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了不同換流站運(yùn)行控制方式對決策變量設(shè)定和等式約束

5、構(gòu)建的影響，分析了換流站運(yùn)行控制方式和換流器損耗模型對雅可比矩陣計(jì)算的影響，進(jìn)而采用帶步長控制的原對偶內(nèi)點(diǎn)法進(jìn)行模型求解。并且，針對電壓下垂控制換流器交流側(cè)有功與換流器損耗存在耦合關(guān)系的問題，提出了一種迭代求解方法。通過算例驗(yàn)證了所提方法的有效性和準(zhǔn)確性。
　　(3)在交直流最優(yōu)潮流的研究基礎(chǔ)上，考慮分布式電源出力的隨機(jī)性和不確定性，提出了一種含柔性直流互聯(lián)裝置的配電網(wǎng)隨機(jī)最優(yōu)潮流分析方法。建立了配電網(wǎng)隨機(jī)最優(yōu)潮流機(jī)會(huì)約束規(guī)劃模型

6、，由風(fēng)力/光伏發(fā)電的離散概率模型構(gòu)造了多個(gè)DG出力確定的條件概率分布問題。針對每個(gè)條件事件，采用基于半不變量法的隨機(jī)最優(yōu)潮流對模型進(jìn)行求解，再應(yīng)用全概率公式進(jìn)行累加擬合，可得到計(jì)及柔性互聯(lián)裝置調(diào)控作用的隨機(jī)變量概率分布。所提方法規(guī)避了常規(guī)Gram-Charlier級數(shù)法逼近非正態(tài)分布擬合效果差的不足，同時(shí)也計(jì)及了隨機(jī)最優(yōu)潮流中柔性互聯(lián)裝置的調(diào)控作用對潮流基準(zhǔn)運(yùn)行點(diǎn)的影響。通過算例仿真驗(yàn)證了算法有效性，從概率角度分析了柔性互聯(lián)裝置的動(dòng)態(tài)功

7、率調(diào)控特性對促進(jìn)配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的作用。
　　(4)針對聯(lián)絡(luò)開關(guān)和柔性直流互聯(lián)裝置并存的配電網(wǎng)自愈重構(gòu)展開研究。柔性互聯(lián)裝置的引入使得配電網(wǎng)自愈重構(gòu)問題成為一個(gè)同時(shí)包含連續(xù)變量與0-1離散變量的混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題。針對問題特點(diǎn)，提出了一種基于快速非支配排序遺傳算法（fast Non-dominated Sorting Genetic Algorithm，NSGA-Ⅱ）和原對偶內(nèi)點(diǎn)法的混合優(yōu)化算法。算法外層利用NSGA-Ⅱ?qū)崿F(xiàn)多目