基于可调度域分析的主动配电网薄弱环节辨识及其应用

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随着大规模可再生能源接入电力系统,太阳能和风能等具有典型的间歇性和不确定性的可再生能源在电力系统中的渗透率迅速提高,使得保持系统功率平衡变得更具挑战性。可调度域描述了电力系统容纳可再生能源出力不确定性的能力。可调度域由网络潮流方程和其他系统约束得到,可调度域的边界包含了关于电网物理约束的重要信息,特别是造成系统无法容纳更宽的可再生能源波动范围的电网物理约束。研究可调度域边界信息与电网物理薄弱环节之间的定量关系对促进可再生能源的消纳具有重要意义。本文对主动配电网可调度域的构建、求解、分析和应用进行了研究,主要工作包括:(1)对主动配电网的可调度域进行了建模、求解和分析。本文基于Dist Flow潮流模型建立了辐射状主动配电网的准确的可调度域模型。本文通过对二次等式约束作紧密凸包松弛以及多面体外近似,得到可调度域的紧密凸松弛线性模型,在降低可调度域构建求解难度的同时提高了近似精度。本文利用凸优化理论将可调度域的投影问题转换为一系列混合整数线性规划的求解问题,提出了高效的自适应约束生成算法求解可调度域边界。最后,在算例中分析了可调度域的计算性能以及多面体外近似、线路参数、可再生能源机组数量对可调度域的影响,并讨论了所使用的凸包松弛在可调度域问题中的精确程度。算例结果表明,本文提出的可调度域模型和算法能很好地适应配电系统,且满足实际使用的计算精度和计算时间要求。(2)结合历史数据和可调度域边界辨识出电力系统的薄弱环节。首先,从可调度域的理论推导过程中总结出可调度域边界的对偶变量与电网物理约束的定量关系,将关键电网物理约束对应于电网的薄弱环节,并提出相应的辨识方法。然后,结合历史数据搜索可调度域的关键边界,提出相应的搜索算法,该算法满足在实时调度中的计算时间要求。最后,通过算例验证了所提出的薄弱环节辨识方法的有效性,并总结了本方法相比于主流辨识方法的优势。(3)给出了薄弱环节辨识在配电网规划运行中的两个实用性应用场景。从实时调度的角度,验证了调整系统运行点规避薄弱环节的可行性,并给出了调整运行点的经验性总结。从长期规划的角度,验证了主动配电网扩展规划修复薄弱环节的实用性。
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