分布式光伏接入直流配电网多目标协同优化与评估方法

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大力发展光伏、风电等可再生能源对缓解未来能源紧张局势具有重要的战略意义。光伏并网方式分为集中式与分布式两种。集中式光伏电站容量大建设成本高,存在远距离输电损耗较大的问题。且囿于储能技术短期内难以突破,大规模光伏电站存在严重的弃光现象。就地消纳的分布式光伏(Distributed Photovoltaic,DPV)是未来光伏产业的发展重心。由于直流配电方式天然地对DPV等直流型电源具有较好的适应性,因此含高比例DPV的直流配电网是未来配电系统形态的重要组成部分。但是现有配电网规划的相关研究主要集中在交流,直流配电网尚缺乏系统的规划方法,由于直流配网中普遍存在的电力电子设备,优化问题的目标函数与约束条件和交流配网相比具有较大差异。本文首先对直流配电系统潮流计算方法进行研究,构建了计及电力电子变换器的潮流及损耗模型,为系统损耗求解与直流潮流边界条件提供基础。然后,对分布式光伏高比例接入直流配网的系统规划方法进行研究。从电网公司,分布式光伏用户与社会的多规划主体的综合效益出发,考虑系统年运行成本,DPV项目收益,配电网供电质量,节能减排效益四个目标函数,构建DPV接入容量与网架结构协同优化的多目标双层模型。在规划中考虑了源-网-荷的不确定性,基于二维高斯混合模型对光伏发电功率与负荷功率进行联合概率密度分布建模,得到计及相关性的规划场景集;对网架结构优化变量采用深度优先搜索的所有生成树算法预先生成所有满足拓扑有效性的待选网架集合。多目标双层模型采用多目标粒子群算法求解,通过多个系统规划算例验证了本文方法的有效性。本文的多目标协同优化方法为系统规划提供了Pareto最优解集,为了进一步从Pareto解集中遴选出最佳方案,利用主成分分析法提取Pareto解集在目标空间中的数据特征,构成综合评估的客观权重,与层次分析法得到的主观权重相融合。采用灰色关联度法对各个评估维度加权后的Pareto解与理想解之间的关联度进行排序,最终得到唯一的综合决策结果,基于规划算例Pareto解集构成评估样本矩阵,验证了本文综合评估方法的有效性。
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