交直流配电系统分布式优化调度研究

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随着柔性互联装置的快速发展,传统交流配电装备与技术体系发生了根本性变化,越来越多分布式电源以微网形式接入传统配电网中,使得交直流配电系统在优化调度方面面临巨大冲击;与此同时,电力市场开放程度逐步提高,各售电主体博弈加剧,给电力市场经济调度带来巨大挑战。在此背景下,研究交直流配电系统优化调度方法及分布式交易机制具有重要理论意义和工程价值。针对交直流配电系统优化调度存在微网区域难以分散自治、主从博弈利益无法最大化等问题,本文的主要工作如下:(1)建立了交直流配电系统分布式优化调度模型。通过在配电网分区边界引入智能软开关(soft open point,SOP)与直流充电装置相结合的柔性互联装置,建立了计及多种分布式资源的改进柔性互联配电系统多区域、多目标分布式优化模型。通过边界及SOP解耦模型的建立,将系统优化划分为微网子区域优化、配电网子区域优化,微网与配电网分区边界处以及柔性互联装置处优化等若干子问题;与此同时,为增大代理商利润收益,减少需求侧用能成本,基于主从博弈原理建立了多目标双层优化模型,其中上层以代理商日前-实时利润最大为优化目标,下层为微网区域运营成本最低。(2)提出了基于智能软开关的柔性互联交直流配电系统分布式优化调度方法。传统集中式优化方法存在隐私泄露、优化过程所需信息较多等弊端,考虑对各区域隐私的保护,提出了各区域内、分区边界及SOP参与分布式优化的调度方案,该方法通过并行求解节省了优化所需时间,使不同区域间仅需少量信息交互,便可实现优化效果。针对分布式优化中步长的选取会影响算法收敛速度这一问题,设计了交替方向乘子法自适应步长调整机制,提高了分布式算法的计算效率。以改进IEEE 33节点柔性互联配电系统为例,分析验证了算法的有效性、扩展性以及柔性互联模型的经济性。(3)提出了基于主从博弈模型的分布式交易机制优化方法。通过动态定价策略的制定提高了不同利益主体的效益,优化过程中引入Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件将双层问题单层化,结合对偶定理、线性松弛等方法将优化模型转换为混合整数型线性规划模型,解决了双层嵌套所引起的求解困难问题;充分考虑风力、光伏、负荷不确定性及场景预测误差,以机会约束形式生成了仿真预测场景,仿真结果表明基于需求侧动态响应的定价策略能大大提高配电网代理商利润,同时减少微网运营商运行成本,达成双赢的效果;最后分析了影响因素,为电力市场决策提供借鉴。交直流配电系统分布式优化调度模型的建立,以及基于智能软开关的柔性互联交直流配电系统分布式优化、基于主从博弈模型的分布式交易机制优化两种分布式优化方案的提出,为交直流配电系统优化调度的进一步研究提供方案支撑。
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