含分布式能源的配电网优化运行策略研究

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分布式能源接入配电网侧为环境保护、资源有限问题的解决带来了积极影响,同时提高了能源利用效率和配电网的灵活性。随之配电网的复杂性也得到了增强。风电和光伏为分布式能源的一种,其出力的不确定性和波动性给配电网的运行安全带来了巨大挑战。因此,研究含分布式能源的配电网的优化策略是现今亟待解决的问题之一。论文构建了一套完整的计及新能源出力不确定性的配电网优化运行策略研究体系,系统深入研究了各关键技术,即基于场景方法的风电和光伏出力特性建模、计及风电和光伏出力不确定性的配电网有功优化方法、计及分布式光伏单相接入的三相配电网的无功优化方法。创新成果如下:提出了既含功率预测误差分布,又含功率时间相关性的新能源动态场景生成方法,为优化模型建模提供了数据支撑。采用预测箱和累积经验分布函数得到风电和光伏功率的预测概率分布。通过标准正态分布的协方差矩阵刻画功率的时间相关性。采用递归估计方法得到协方差矩阵。为给递归中的关键参数遗忘因子的取值赋以数学理论定义,提出一种新颖的基于功率波动分布的遗忘因子辨识方法。提出了配电网协同优化模型,将主网下网功率波动转移至具有更大惯性的天然气网络,以此提高配电网对新能源的消纳能力。建立了风电和光伏不确定性模型、温控负荷模型、燃气轮机模型、多能耦合系统能源转化模型、配电网交流潮流模型、天然气网气流模型,使含分布式能源的配电网处于协同优化运行状态。含分布式能源的配电网,燃气轮机为其供电的主要来源之一,通过该电气耦合元件,实现主网下网功率波动量的转移而得到平抑。为求解此混合整数非线性优化问题,提出分段线性化和二阶锥松弛结合的方法将其转化为混合整数二阶锥规划问题进行求解。提出了同时降低电压不平衡度和网损的三相配电网多目标优化模型,以此解决大量单相分布式光伏接入导致三相配电网电压不平衡度过高的问题。建立了协调控制调压器、电容器、光伏逆变器的三相配电网多目标优化模型,且对光伏无功出力的不确定性进行了详细建模。为提高算法的全局搜索能力,提出了一种改进的NSGA-II算法对多目标优化模型进行求解。算法改进内容主要包含三大部分,分别为提出了一种保证离散变量严格满足跨时间断面约束的离散变量转化编码方法,提出了一种保证优先保存约束偏差量小且目标函数小的个体的两层约束处理策略,设计了一种动态修正算法交叉率和变异率的模糊逻辑控制器。
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