含多微网的主动配电网协调优化调度研究

发布时间：2020-09-24 09:58

　　随着大量分布式电源、储能设备、可控负荷、微网等接入配电网,配电网的运行和控制开始发生巨大变革。传统的配电网从单源、单向潮流的被动系统变为多源、双向潮流的主动配电网,配电网的可靠性、经济性和环境性等得到有效提高。但同时大量且形式多样的可控电源的接入会使配电网的复杂性大大增加,给配电网的运行和控制带来很大的挑战。此外,可再生能源(Renewable Energy Source,RES)的随机性和波动性,也给电力系统的安全可靠运行带来了很大的挑战。微网(Microgrid,MG)作为一种可并网或孤岛运行的自治系统,可以利用本地的分布式电源、储能、控制设备等就地供应负荷,MG的引入可以在提高配电网对于RES发电的接纳能力同时有效简化配电网运行控制的复杂性问题。配电网和微网作为相对独立的自治系统,分别由配电网运营商(Distribution Network Operator,DNO)和微网运营商(Microgrid Operator,MGO)来制定调度策略,配电网的运行状态会影响MGO的调度策略,MGO的决策也会影响配电网的调度结果。对于含多微网的主动配电网,为使整个配电网的经济效益达到最优,DNO和MGO需要进行协调优化调度。考虑到配电网和微网间的竞争和合作关系,本文针对含多微网的主动配电网系统,以运行成本最小为目标,建立了配电网和微网的分层协调优化调度模型,主要的工作和成果如下:(1)考虑到RES的不确定性,基于场景法建立了主动配电网两阶段随机优化模型。第一阶段考虑了配电网电能和备用的调度成本,第二阶段考虑了各随机场景下由于备用调度所带来的各可控电源出力调整成本。其中对于RES不确定性的处理,以拉丁超立方采样来产生随机场景,并采用同步回代削减法来缩减场景。对配电网潮流约束进行线性化处理,将所建的非线性优化模型转化为线性优化问题,然后采用通用数学模型系统(General Algebraic Modeling System,GAMS)软件中的Cplex求解器进行求解。算例表明该随机模型可以有效减小配电网备用配置的冗余问题并提高配电网的经济效益。(2)考虑到配电网和微网间的竞争与合作关系,提出了基于双层规划的配电网和微网的分层协调优化调度模型。上层为配电网模型,下层为微网模型,各模型分别以各自的运行成本为目标,考虑了计划电能和备用调度成本以及随机场景下各电源出力调整成本。此外,微网参与备用市场,可以通过向配电网提供备用服务并获取收益。基于库恩塔克条件的方法求解该双层模型,将下层微网模型转化为上层配电网模型的约束条件,从而将双层问题转化为单目标优化问题进行求解。采用含多微网的IEEE-33节点系统进行算例分析,结果表明该双层模型可以协调配电网和微网的经济性,微网的备用服务提高了含多微网的配电系统整体的经济效益。(3)考虑到微网的自治性和信息的隐私性,采用目标分流法对考虑了可中断负荷(Interruptable Load,IL)的配微协调模型进行求解。在第三章双层模型的基础上加入IL,IL参与了电能和备用调度。目标分流法是一种分布式算法,可求解多层分级优化问题,利用配电网模型和微网模型间的共享变量,将含多微网的配电网解耦成独立的配电网和微网调度模型,然后在各独立模型的目标中加入惩罚项,通过不断更新惩罚系数和迭代循环,得出最优解。算例表明目标分流法所得的配微调度策略可以在实现整个系统全局最优的情况下保证微网的自治性和微网内部信息的隐私性。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM73
【部分图文】：

曲线,算例,节点,分布式电源

表２－１算例系统中国各分布式电源基本参数逡逑节点编号ＤＧ类型ｒ，Ｃ0Ｍ邋ｕ逡逑逦（ｋＷ）邋（Ｓ／ＭＷｈ）逡逑１０逦ＷＴ逦４００逦０逡逑１５逦ＷＴ逦４００逦０逡逑１９逦ＭＴ逦３００逦４３．７逡逑２５逦ＭＴ逦３００逦４３．７逡逑２８逦ＷＴ逦４００逦０逡逑逦３０逦ＰＶ逦３００逦０逡逑本章选取修改后的ＩＥＥＥ－３３节点标准算例系统来验证本章所建优化模型的逡逑可行性，如图２－２所示。该算例系统各节点和支路参数如附录中表Ａ所示，包逡逑括工业、居民和商业三种负荷类型，其中节点１处为变电站，节点２－］８为居民逡逑负荷，节点１９－２５为商业负荷，节点２６－３３为工业节点，各类型负荷的日功率逡逑曲线如图２－３所示。该系统接入了光伏、风机和微型燃气轮机，各分布式电源逡逑的基本参数如表２－１所示，其中各风机的切入、额度和切出风速分别为３邋ｍ／ｓ、逡逑１２邋ｍ／ｓ和２５邋ｍ／ｓ，各微型燃气轮机的最小输出限制为额度功率的２０％。逡逑

功率曲线,功率曲线,节点,分布式电源

输电网,配电网,电能,随机模型

该算例配电网从输电网购买的电能和备用价格选用美国纽约独立系统运营逡逑商ＰＪＭ公司在２０１３年７月１９日的电价，如图２－４所示。日光照强度曲线和日逡逑风速曲线如图２－５所示。逡逑２．４．２结果与分析逡逑将本章所建立的随机模型和传统的确定性模型进行对比，以此来验证本章逡逑所建随机模型的可行性。其中确定性模型中，即为不考虑各电源出力调整所带逡逑来的期望成本，备用的配置容量选取为可再生能源预测发电量的２０％，相当于逡逑９７．７２％的置信区间；随机模型下，基于场景法产生了十个随机场景。这两种场逡逑景下的电能调度、备用配置和运行成本结果如下：逡逑２５００邋逦＞逦■逦■逦逦逦１￣￣逦２５００邋逦逦逦逦逦■逦逦逦逡逑—ＰＶ……ＷＴ－邋ＭＴ—输电网逦一ＰＶ……ＷＴ…ＭＴ邋输电网逡逑一２０００逦卜邋Ｊ－逦．Ｊ０００逦Ａ／—逡逑＼邋１５００逦／逦Ｖ邋＾邋１５Ｗ邋■逦／逦＼逡逑Ｃ－逦／、、、？！逦ｗ逦／＼逦／逡逑烱逦、Ｖ邋？？？逦：？逦_L＇邋ｉ邋、、；逦：■逦逦逡逑吞邋ｉ＿邋逦Ｖ逦？？？逦？？逦吞邋１０００逦？……’？？？？？、／逦？？？、？逦－逡逑－－逦￣ｙ＊＊－邋—邋－逡逑

【参考文献】