考虑需求响应的主动配电网风险评估与协调优化研究

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需求响应(Demand response,DR)和分布式电源(Distributed generation,DG)随着主动配电网(Active distribution network,ADN)技术的迅速发展而得到不断推广,不仅促进了用户与电网之间的网荷双向互动,同时也影响着配电网的供电可靠性与经济性。配电网可靠性与经济性是一对矛盾体,如何协调需求响应成本与配电网可靠性提升程度是目前亟待解决的问题。因此,本文在准确评估考虑需求响应的主动配电网可靠性与风险的基础上,在运行层面展开了协调优化需求响应成本与配电网风险降低效益的运行策略研究,进一步在规划层面展开了考虑需求响应成本、配电网规划投资成本与配电网风险协调优化的规划策略研究。首先,对多种需求响应模型和主动配电网可靠性与风险评估模型进行了研究。基于模糊聚类方法和电价弹性矩阵,建立了价格型需求响应(Price-based demand response,PBDR)模型;在评估用户综合响应能力的基础上,建立了基于激励型需求响应(Incentive-based demand response,IBDR)的电网侧调度模型和用户侧响应模型。此外,在传统配电网可靠性指标的基础上,引入风险概念将可靠性量化为风险值,综合考虑元件时变故障率模型、用户停电经济损失模型和社会效益损失评估模型,建立了主动配电网可靠性与精细化停电风险评估模型。其次,对含分布式电源的主动配电网可靠性与风险评估方法进行了研究。结合分布式电源的影响,基于最优最劣法(Best-worst method,BWM)综合评估孤岛内负荷供电重要度并提出孤岛运行策略。考虑到时变的负荷与分布式电源出力,采用序贯蒙特卡洛模拟法在改进的IEEE RBTS BUS6 F4系统中进行仿真,算例说明分布式电源的接入对提升配电网可靠性有显著作用,但其改善范围较小。然后,在运行层面提出了计及多种需求响应的主动配电网两阶段风险协调优化策略。第一阶段中,在保证用户满意度和电网收益的基础上,以峰荷、峰谷差最小为目标,提出峰谷分时电价优化策略;第二阶段中,综合考虑电网侧经济效益和风险降低的效益、用户侧收益及用电满意度,提出基于激励型需求响应的配电网风险双层优化策略,并通过迭代法求解典型场景最优负荷削减策略与补偿策略。算例结果表明所提优化策略能以较低的成本有效降低配电网运行风险。最后,在规划层面,提出了考虑需求响应成本、配电网规划投资成本与配电网风险等多因素的配电网规划策略。基于两阶段风险协调优化策略,以规划过程中配电网规划投资成本、实施需求响应成本与配电网风险值之和作为目标函数,建立了主动配电网投资成本与风险优化模型,对配电网进行综合规划,并采用配电网可靠性投资成本效益比指标评价效果。算例比较分析了实施策略前后的配电网可靠性与经济性,表明了所提策略和规划方案具有合理性与实际意义。
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