交直流混合主动配电网优化调度研究

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新能源形势下分布式发电的健康发展日益受到各国政府高度重视,分布式电源(distributed generation,DG)接入配电网的方式也越来越为众多学者所关注。为了应对当前社会经济、环保的发展背景,适应配电网未来呈现出的交直流混合配电网结构,实现配电结构的改造升级,提升接入系统的稳定性与效率,提高分布式电源的渗透率,交直流混合拓扑结构、潮流优化、经济调度等成为新能源形势下主动配电网(Active distribution network,ADN)的重要研究课题。分布式电源的接入使得配电网具有主动属性,交直流混合配电网以其高效接纳直流源荷、高可靠高质量供电优势逐渐成为发展趋势,交直流混合配电网潮流控制与优化在当前微电网发展模式下尤为重要。本文首先介绍了分布式发电和交直流混合主动配电网的基本概念、运行特点、在国内外的研究现状等方面研究,阐述了分布式电源并入交流配电网、直流配电网以及交直流混合配电网的拓扑结构、国内外研究现状,最后阐述了并网后分布式电源的发展对整个配电系统的影响。然后进行含分布式电源的交直流混合配电系统建模,介绍了交直流混合配电网的三种拓扑结构,研究了分布式电源的模型,对交直流混合配电网含有的主要元件模型进行建模处理,建立了包括变压器、负荷等三相模型,对直流配电网含有的AC-DC换流器、DC-DC变换器的并网控制方法进行阐述,为下面含分布式电源的交直流混合配电网潮流计算奠定了基础。基于交直流混合配电模型进行含分布式电源的配电系统潮流计算,对交流配电网的潮流计算进行阐述,介绍了交流配电网两种潮流计算方法牛顿-拉夫逊法和前推回代法;然后进行交直流混合配电网潮流计算,主要针对两种典型的潮流计算方法交替迭代法和统一迭代法进行详细阐述,最后对含分布式电源的交直流混合配电网使用上述潮流计算进行了算例测试,验证了潮流计算可以达到收敛结果,可以运用到交直流混合主动配电网潮流计算中。最后研究了交直流混合主动配电网优化调度,基于上述交直流混合配电网模型的建立以及潮流计算的应用,建立了基于混合整数二阶锥规划(second-order cone programming,SOCP)的交直流混合主动配电网有功-无功多时段协同优化模型,考虑多种主动控制变量,采用二阶锥松弛方法将混合整数非凸非线性问题转化为凸规划问题,利用Cplex算法求得模型最优解,解决电压越限问题,实现功率快速补偿,并通过节点系统算例测试结果验证所提模型的有效性。
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