应对高渗透率分布式电源接入的主动配电网优化调度方法研究

发布时间：2020-11-23 16:39

　　 随着我国能源结构改革的逐步推进,以光伏、风电为代表的分布式电源系统因其接入灵活、清洁低碳等优点,在电网中得到了广泛应用。高渗透率分布式电源接入主动配电网,可就近为用户供电,减少电能的大规模、远距离传输,弥补集中发电的不足。然而,分布式可再生电源由于其接入位置的分散性以及出力的随机性、波动性、间歇性等固有特征,对传统配电网调度运行模式带来了巨大挑战。因此,深入分析高渗透率分布式电源与其他调度资源的协调互动机制,探讨合理的优化调度方法,对于促进高渗透率分布式可再生能源消纳、提升主动配电网安全经济运行水平具有重要意义。鉴于此,本文针对高渗透率分布式电源接入的主动配电网优化调度方法进行了深入研究,主要内容如下:针对主动配电网中可再生能源出力不确定性问题,提出了基于改进不确定边界的主动配电网可调节鲁棒优化调度策略。首先,引入可调节鲁棒优化方法,建立了含压缩空气储能的主动配电网鲁棒优化经济调度模型。进而通过线性对偶理论和拉格朗日变换,将含不确定变量的鲁棒优化模型转化为仅含确定变量的混合整数优化模型。同时通过数学推导提出了基于改进不确定边界的鲁棒成本决策方法,并对含不确定变量约束的最大置信度进行了定量分析。所提改进边界改善了现有不确定边界的保守度,并具有较好的求解特性,可有效保证系统鲁棒性和经济性之间的协调关系。最后,采用算例仿真验证了所提调度策略的可行性及有效性。针对主动配电网需求侧响应不确定性及其与分布式电源的协调互动问题,提出了计及源荷双侧不确定性的主动配电网协调互动优化调度策略。首先根据消费者心理学模型,分三步建立了同时考虑响应量及响应边界不确定性的需求侧响应特性曲线。进而引入正态云概念,采用正态云模型对上述需求侧响应特性进行了统一数学描述,该模型可同时反映响应误差的随机性及模糊性。在此基础上,建立了计及源荷双侧不确定性的主动配电网优化调度模型。针对该模型难以直接求解的问题,利用正向云发生器产生随机场景,通过场景削减技术得到典型场景,进而对上述调度模型进行求解。最后,采用算例仿真验证了所提调度策略的可行性及有效性。针对多类型分布式电源接入主动配电网,提出了交直流混合主动配电网构架下的协调互动调度策略。首先将不同类型的分布式电源和其他调度资源进行整合,构建了交直流混合主动配电网典型系统结构。进而通过分析其系统结构特征,提出了交直流混合主动配电网分层调度架构,并在此基础上建立了两阶段分层调度模型,采用基于离散风驱动的分层算法进行了求解。该模型在保证系统损耗最低的同时,可使交、直流区域均具有较小的调度成本。最后,采用算例仿真验证了所提调度策略的可行性及有效性。针对高渗透率分布式电源接入对主动配电网电力市场交易模式及优化方法的影响,提出了联盟链框架下主动配电网电力交易模式与演化博弈方法。首先通过分析主动配电网中各电力交易主体的行为特征,建立了基于联盟区块链的电力市场交易体系。该体系将各电力交易主体预授权为半开放的本地节点,通过动态选取联盟节点,可实现交易数据分布式存储并无需设置额外的第三方监管机构。同时基于上述交易体系,提出了联盟链框架下主动配电网电力交易的详细认证方法。在此基础上,建立了基于合作演化博弈的主动配电网电力交易优化模型,并采用基于分解的多目标进化算法进行了求解。模型求解结果可作为生成智能合约的依据,最终实现联盟链框架下主动配电网电力交易的决策优化。最后,采用算例仿真验证了所提电力市场优化方法的有效性和合理性。针对主动配电网与输电网协调互动优化问题,提出了一种基于改进并行子空间算法的输配两级电网协同优化调度策略。首先,以输配系统整体供电成本最低为目标函数,建立了输配两级电网基础调度模型。为了降低该模型求解的复杂度,引入改进并行子空间算法对该模型进行标准化处理,进而建立了基于改进并行子空间算法的输配两级电网协同调度统一模型。该模型将输电网和各配电网作为并行子空间进行学科分析,并在系统层统一完成优化设计,可有效避免优化过程中输配网频繁地进行信息交互。此外,为了进一步提高求解效率,提出输配两级电网学科响应面近似模型的构建方法,并采用RBF(Radical Basis Function)神经网络对学科分析过程进行拟合。最后,采用算例仿真验证了所提调度策略的必要性和有效性。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM73
【部分图文】：

图 2-2 、 和REGN 之间的三维关系图Figure 2-2 Three-dimensional relationship diagram of and andREN-2 可知，备用约束被满足的最大置信率与接入电网的 REG 数量本系数选取越大，约束被违反的概率越小，系统鲁棒性越高。当tREG N时，约束条件可达到最大置信度，将其记作 ，则REG112N -36）表明，当接入配电网的 REG 电站数目增多时，约束条件将提高，系统鲁棒性更强。分析，可得到本文采用的可调节鲁棒优化过程为：据实际需求确定含不确定变量约束被违反的预期概率 ；实际 REG 接入数确定的情况下，通过图 2-2 得到对应的 REG本t ；据上述得到的鲁棒成本，为每座 REG 电站分配合理的出力波

华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文析数据用的主动配电网算例系统包括两座光伏电站以及一座风力电上级电网最大传输功率为 1200 kW。算例选取夏季时段，并条件相同。为简便计，考虑 REG 电站实际出力的最大偏差均%。日前调度时段的每段时长选取为 15 分钟。单台光伏电站网刚性负荷的日前预测曲线如图 2-3 所示。在该配电网中接入-1 所示。

28（c）可再生能源出力情况图 2-4 2.4492t 时的调度结果Figure 2-4 Scheduling results when 2.4492t 成本下系统运行成本分析中，通常需要根据实际需求选取不同的鲁棒成本。设光伏电站为例，其在 7:00~18:00 的出力情况如图 力情况如图 2-5（b）所示。此时系统约束被违反的应关系如表 2-3 所示。 2-3 中，鲁棒成本为零时即为常规调度情形。随着鲁渐接近最大波动范围，同时约束被违反的概率逐渐。由此可知，系统的鲁棒性和经济性是相互矛盾的
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本文编号：2894769