主动配电网适应性与扩展性规划研究

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为了加快能源转型中电能利用和电能替代的步伐,配电网形成了多元驱动、多能互补的发展局面,其运行场景和结构布局发生显著变化,这对配电网规划提出了新的挑战。从源-网-荷-储形态出发,各层面交叉作用,相互关联程度日益加深,使得配电网规划建设更加需要兼顾多方利益诉求。为了解决分布式能源高效消纳和设施配置优化的问题,主动配电网应提高新能源渗透率以符合新型电力系统的构建,提升灵活性和可靠性以满足用户需求,增强互动协调能力以适应不确定因素的波动。因此,本文从分布式电源和储能装置的适应性规划、电动汽车充电站的扩展规划、规划方案的综合评价等方面开展主动配电网适应性和扩展性规划研究。论文的主要研究内容和成果如下:(1)总结归纳了规划主体的行为特征,从临界状态、适应能力和反馈机制三方面对规划适应性内涵进行理解。针对主动配电网适应性规划,提出了一种基于混合整数规划模型的源储配置优化模型,该模型考虑了分布式电源、储能装置、分时电价等多种因素的影响,以综合成本最小为目标函数,约束条件包含二阶锥约束、Big-M法的储能线性约束等,最后采用Cplex求解器对规划模型求解。IEEE33节点算例结果表明,分布式电源与储能装置适应性规划能合理地进行容量配置,在实现可再生能源的全额消纳的同时,有效提升了主动配电网的经济效益。(2)针对各时段车辆空间分布情况,提出了基于马尔科夫过程的电动汽车时空分布统计方法,以状态转移概率矩阵描述电动汽车出行规律。考虑到电动汽车续驶里程和用户充电意愿的差异性,基于威布尔分布提出了电动汽车充电需求预测方法。在基本假设的前提下,建立了基于免疫算法的电动汽车充电站选址模型,以充电站成本、用户成本和惩罚成本的年综合成本最小为目标函数,结合建设运行约束,对充电站规划方案进行求解。山东某城区算例结果表明,所提的威布尔分布与电动汽车荷电状态曲线具有较好的拟合效果,结合规划区域的功能区布局及路网系统,免疫算法可高效求解出不同规模下的充电站选址方案,在兼顾用户满意度的同时降低了建设成本。(3)在借鉴传统配电网评价体系的同时,评价模型考虑了能反映主动配电网适应与扩展能力的指标,并将评价指标进行了分类,利用最大隶属原则对定性型指标进行分级评语模糊处理,提出了主动配电网规划方案的综合评价方法,采用专家法和反熵权法分别对主客观权重赋权。规划方案算例结果表明,基于主动配电网规划方案的差异性,所提综合评价方法能有效地筛选出最佳方案。
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