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在全球能源消耗持续增长和环境压力日益增加的背景下,发电技术趋向多样化。大规模分布式电源的接入对配电网调度模式和技术提出了重大挑战,主要表现在:在电压质量和电源可靠性方面,分布式电源的引入将导致双向电力流;同时,由于天气条件的影响,分布式电源的输出功率显然是具有波动性和随机性的。由于分布式电源的上述特性,含分布式电源的配电网将呈现运行工况不确定性高、复杂多变等特征。为解决上述问题,本文通过分析不同时间级可调度主动设备不同和预测精确度随时间尺度缩小逐级提高的特性,提出了“三级协调、逐级细化”的方式逐级削弱不同时间尺度下分布式电源出力不确定性。本文将基于预测的配电网日前、日内调度计划和基于实时量测的配电网反馈调节相结合,综合分析接入分布式电源配电网中的主动调节力量,实现配电网运行策略制定的框架构建。完成的主要工作为:
1、配电网日前动态重构。基于配电网中分布式电源和负荷出力的日前预测信息,从重构模型建立和重构方法实现这两个方面切入,进行配电网日前动态重构。模型中考虑了远程控制开关、有载调压变压器(On-load Tap Changer,OLTC)分接头选择、分组投切电容器(Capacitors Banks,CB)接入组数选择、分布式电源(Distributed Generator, DG)出力决策,考虑了一天内各个时间段配合的配电网网络拓扑变换综合优化;模型通过二阶锥松弛,整理成混合整数二阶锥规划模型求解。该日前动态重构策略制定各时段网络拓扑结构,是下一级日内鲁棒优化的调度基础。
2、配电网日内鲁棒优化。基于鲁棒优化的思想,采用盒式不确定集合来表示分布式电源有功出力的不确定性,构建了一阶段决策OLTC、CB运行状态、二阶段决策分布式电源出力的两阶段鲁棒优化模型。在鲁棒建模中引入滚动优化的思想,通过日内滚动优化来提高预测精度,从而缩小盒式不确定集合中各元素不确定区间间隔。两阶段鲁棒优化模型同样整理成混合整数二阶锥规划模型,采用列和约束生成算法(column-and-constraint generation,C&CG)进行求解。日内“小时级”调度承接日前调度确定的网架结构,依据鲁棒优化确定各滚动时段OLTC、CB的决策;在前述决策的基础上,进行DG、ESS的确定性优化,确定实时反馈调节的运行基点。
3、配电网在线优化。通常认为,分布式电源的超短期随机波动在现有技术下仍然很难提前得到准确的预测,且在某些情况下,分布式电源的随机波动可能超出鲁棒优化的不确定区间,针对此类情况需要进行实时反馈调节,实现秒级优化。实时反馈调节需要采用先进的信息通信技术与电力电子技术对分布式电源进行控制与优化,如通过配电网能量管理系统(Distribution Energy Management System,D-EMS)实现对分布式电源出力的实时量测,并通过电力电子快速开关技术实现对分布式电源有功、无功的实时反馈调节。
1、配电网日前动态重构。基于配电网中分布式电源和负荷出力的日前预测信息,从重构模型建立和重构方法实现这两个方面切入,进行配电网日前动态重构。模型中考虑了远程控制开关、有载调压变压器(On-load Tap Changer,OLTC)分接头选择、分组投切电容器(Capacitors Banks,CB)接入组数选择、分布式电源(Distributed Generator, DG)出力决策,考虑了一天内各个时间段配合的配电网网络拓扑变换综合优化;模型通过二阶锥松弛,整理成混合整数二阶锥规划模型求解。该日前动态重构策略制定各时段网络拓扑结构,是下一级日内鲁棒优化的调度基础。
2、配电网日内鲁棒优化。基于鲁棒优化的思想,采用盒式不确定集合来表示分布式电源有功出力的不确定性,构建了一阶段决策OLTC、CB运行状态、二阶段决策分布式电源出力的两阶段鲁棒优化模型。在鲁棒建模中引入滚动优化的思想,通过日内滚动优化来提高预测精度,从而缩小盒式不确定集合中各元素不确定区间间隔。两阶段鲁棒优化模型同样整理成混合整数二阶锥规划模型,采用列和约束生成算法(column-and-constraint generation,C&CG)进行求解。日内“小时级”调度承接日前调度确定的网架结构,依据鲁棒优化确定各滚动时段OLTC、CB的决策;在前述决策的基础上,进行DG、ESS的确定性优化,确定实时反馈调节的运行基点。
3、配电网在线优化。通常认为,分布式电源的超短期随机波动在现有技术下仍然很难提前得到准确的预测,且在某些情况下,分布式电源的随机波动可能超出鲁棒优化的不确定区间,针对此类情况需要进行实时反馈调节,实现秒级优化。实时反馈调节需要采用先进的信息通信技术与电力电子技术对分布式电源进行控制与优化,如通过配电网能量管理系统(Distribution Energy Management System,D-EMS)实现对分布式电源出力的实时量测,并通过电力电子快速开关技术实现对分布式电源有功、无功的实时反馈调节。