多独立主体参与的主动配电网分散式最优潮流方法研究

发布时间：2020-04-10 16:44

【摘要】：随着分布式电源以及储能装置广泛接入配电网,配电网的物理特性从纯被动变为主动,其调控能力明显增强。它们的接入形式主要有两种,即以客户端独立个体形式接入和以微网集群方式接入。在电力市场背景下,配电网、分布式电源、储能装置及微网可能分属不同的利益主体,且分布式电源和微网本身具有分散自治的特点。因此,主动配电网逐渐呈现多主体特性,在对其进行优化调度的同时,还应保护不同主体间的隐私,这对传统的优化调度方式带来了很大的挑战。本文针对多个独立主体参与的主动配电网的最优潮流问题,研究其高精度线性化建模及其高效分散式求解方法。首先,针对含高光伏渗透的主动配电网最优潮流问题,以最小化网络损耗和弃光惩罚费用为目标,考虑了网络安全约束、光伏弃光量上下限约束和无功调节约束,构建原始的非线性最优潮流模型。采用一种高精度的配电网潮流方程线性近似方法,将其节点电压表示为节点注入功率的线性函数,再将配电网络和各光伏逆变器分别作为独立主体,从而将原模型转化为分散式二次规划模型。并采用割平面一致性算法实施完全分散式求解。通过对一个实际屋顶光伏系统和IEEE 33节点系统进行测试,证明了方法的正确性和有效性。其次,针对含光伏、分布式可控电源和储能装置的主动配电网动态最优潮流问题,考虑全天96个时间断面的耦合,借助正负旋转备用应对光伏出力的不确定性,构建含多元多主体配电网的非线性动态最优潮流模型。通过对交流潮流方程进行高精度线性近似,同时验证了在一定条件下描述储能装置运行状态的互补约束可自动满足,再将配电网、分布式电源和储能装置分别作为独立主体,从而将非线性动态最优潮流模型转化为分散式二次规划模型。并采用辅助问题原理法求解。在IEEE 33节点系统和一个实际265节点配电网系统进行测试,验证了所提方法既保护了各个利益主体间的隐私,又能通过在各主体之间交换边界变量信息,实现各个独立主体之间的协调优化,从而实现全局最优。最后,针对分布式电源以微网群形式接入配网形式的动态最优潮流问题,将配电网和各个微网分别当做独立主体,基于Ward等值技术,建立了含多微网的主动配电网动态最优潮流问题的分散式二次规划模型,并采用割平面一致性算法算法进行求解。在一个由69节点配网和两个13节点微网组成的系统上进行测试,结果表明该方法保密性好,不需要上层协调器,并且在发生割平面信息丢失时仍然可以收敛到最优解。
【图文】：

逻辑关系,正文,配电网

第一章绪论糊，因此仍然较少应用于配电网 D-OPF 和 DOPF 问题的求解。LR 算法原理简单，编程实现方便，但其在模型非凸时不能保证收敛性，因此对配电网模型的凸化提出了较高要求。但模型一旦经过凸化或高精度线性化，则可以调用成熟商业求解器 CPLEX 或CONOPT 进行求解，因此 LR 算法被广泛应用于配电网系统当中。1.3 本文的主要工作针对主动配电网的运行模式，对应于新能源接入配电网的不同形式，本文分别对高光伏渗透配电网、含分布式电源及储能装置接入配电网以及多微网主动配电网最优潮流和动态最优潮流问题的建模和分散式优化方法进行了研究，文章正文各章之间的逻辑关系如图 1-1 所示。

配网,有功功率,关口,注入功率

非线性约束，且其存在会使整个模型非凸。为降低模型求解难度，本文使用关口传输功率代替关口注入功率，并对关口传输功率进行线性近似，以达到凸化模型的目的。如图2-1(a)所示，，在配电网模型中通常选取主变低压侧节点为平衡节点，并设定其幅值及相角值不变，此时关口注入功率即为平衡节点的节点注入功率。设置一个虚拟节点，如图2-1(b)所示，将虚拟节点0设为平衡节点，节点0与节点1之间的连接线阻抗很小，为近似无损线。此时关口注入功率P0可以近似等效为线路传输功率P01。(a) (b)图 2-1 主网向配网注入有功功率的近似表达Fig.2-1 Approximate expression of active power from the main grid to a distribution network由于节点0与1之间线路阻抗很小，因此0 1V 1, V 1且01 0 1 01sin , cos 1
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM744

【参考文献】