【摘要】：隨著并網(wǎng)分布式電源和電力電子設備的不斷增加,傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)在向主動供電和智能運行方向發(fā)展,主動配電系統(tǒng)的概念應運而生。國際大電網(wǎng)會議(CIGRE)配電與分布式發(fā)電專委會(C6)的C6.11項目組對主動配電系統(tǒng)的基本定義是:通過使用靈活的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)來管理潮流,以便對局部的分布式能源進行主動控制和主動管理的配電系統(tǒng)。分布式電源在一定程度上可承擔支持系統(tǒng)的責任,這將取決于適當?shù)谋O(jiān)管環(huán)境和接入?yún)f(xié)議�；诖�,本文針對主動配電系統(tǒng)的規(guī)劃和運行做了比較系統(tǒng)的研究工作,主要包含以下四個方面的內(nèi)容:1)考慮智能電網(wǎng)技術的主動配電系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)劃針對主動配電系統(tǒng)提出了一個多階段多場景尺的網(wǎng)絡規(guī)劃模型,其目標函數(shù)為最小化規(guī)劃周期內(nèi)系統(tǒng)投資和運行成本。規(guī)劃模型種優(yōu)化對象包括:配電站的升級,電纜線路的升級或新建,電壓調(diào)節(jié)器和靜態(tài)無功發(fā)生器選址定容,以及分布式發(fā)電設備最優(yōu)并網(wǎng)位置。在規(guī)劃周期內(nèi),投資策略在若干個階段實施,在每個階段根據(jù)不同的場景確定系統(tǒng)的運行策略。為提高模型求解速度,通過線性擬合技術,將原始模型轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)二次規(guī)劃模型,從而可以調(diào)用商業(yè)求解器高效求解。最后采用算例系統(tǒng)驗證了所提規(guī)劃模型的有效性。2)基于合作博弈的能源社區(qū)中能量管理策略能源社區(qū)是主動配電系統(tǒng)的重要組成部分。以合作博弈模型為基礎對能源社區(qū)進行能量管理建模,并證明所建模型具有平衡性和超可加性。在此基礎上,根據(jù)合作博弈模型的核仁概念對聯(lián)盟收益合理分配,確保收益分配策略的公平性和有效性。需要指出,所構(gòu)造的模型中有效考慮了可再生能源出力的不確定性,并以瑞利分布為例模擬可再生能源出力,給出了收益函數(shù)期望值的解析表達式。最后通過算例驗證了合作博弈可以有效的提高能源社區(qū)的總收益,并在一定程度上可以改善能源社區(qū)的負荷特性。3)基于雙層優(yōu)化的主動配電系統(tǒng)最優(yōu)負荷響應策略隨著配電市場的發(fā)展,實時定價技術受到越來越普遍的關注。利用雙層優(yōu)化模型通過計及批發(fā)市場的節(jié)點電價和負荷側(cè)響應參與程度來設計價格信號,從而達到整體的效益最大化。在上層模型中,電力公司根據(jù)批發(fā)市場的電價預測值決定購能策略,以及計算價格信號來調(diào)控下層終端用戶的用電行為。在模型下層,每個終端用戶根據(jù)價格信號調(diào)整負荷以達到自身利益的最大化,其中下層終端用戶的行為利用非合作博弈模型進行模擬。通過利用KKT條件表示下層模型的最優(yōu)性條件,從而將雙層模型轉(zhuǎn)換成混合整數(shù)二次規(guī)劃問題。最后通過算例證明所提模型和方法的有效性。4)主動配電系統(tǒng)的分布式電壓控制本部分主要研究主動配電系統(tǒng)的較短時間尺度的靜態(tài)電壓管理,即最優(yōu)化系統(tǒng)有功功率和無功功率以保證系統(tǒng)節(jié)點電壓處在合理范圍。模型以系統(tǒng)網(wǎng)損和電壓偏差最小為目標函數(shù)。通過二階錐松弛技術,將所建模型松弛為二階錐規(guī)劃模型。然后經(jīng)過網(wǎng)絡解耦,利用交替方向乘子法(alternating directions method of multipliers,ADMM)算法進行分布式計算。最后在33和123節(jié)點測試系統(tǒng)驗證模型可以有效的控制電壓穩(wěn)定在恒定區(qū)間內(nèi),并獲得優(yōu)異的計算效率。
【圖文】：

圖２．１不同饋線的電壓幅值逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｖｏｌｔａｇｅ邋ｍａｇｎｉｔｕｄｅｓ邋ｏｎ邋ｖａｒｉｏｕｓ邋ｆｅｅｄｅｒｓ逡逑主動配電系統(tǒng)中支路末端電網(wǎng)升高是一個亟待解決的難題。如圖２．１所示，浙江某縣逡逑城１０ｋＶ配電網(wǎng)在２０１６年２月８號（農(nóng)歷新年假期的一天）晚上１０點各母線電壓幅值。所逡逑有饋線電壓幅值均在１．０４以上，甚至有多條超過１．０５警戒值，這造成了極大地降低了配逡逑電網(wǎng)系統(tǒng)運行的可靠性和經(jīng)濟性。一般來說有兩個主要因素導致城市配電網(wǎng)電壓升高。其逡逑一是城市配電網(wǎng)中越來越多的分布式能源的接入，其中這也是導致城市配電網(wǎng)增容擴建的逡逑主要原因［８８】。另外一個因素是大量的電纜網(wǎng)絡投入使用。電纜線路的對地電容遠大于架空逡逑線路，因而產(chǎn)生大量無功進而導致無功倒送、電壓升高，尤其在負荷低谷時期倒送情況更逡逑為嚴重。在以往關于配電網(wǎng)絡規(guī)劃研究中，研究者大多側(cè)重于無功補償以及電壓下降的問逡逑題。隨著我國城市化和工業(yè)化進程持續(xù)進行，城市配電網(wǎng)的電纜化率和分布式電源滲透率逡逑勢必進一步增大，其引起的電壓升高情況不容忽視。因此，在配電網(wǎng)規(guī)劃應當更詳細的考逡逑慮電壓升高以及無功角色等問題。逡逑１６逡逑

圖２．３電壓調(diào)節(jié)器模型逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｖｏｌｔａｇｅ邋ｒｅｇｕｌａｔｏｒ逡逑電壓調(diào)節(jié)器可以用導線串聯(lián)理想的變壓器來模擬。如圖２．３所示，假設該理想變壓器逡逑變比為仰，放置于線路末端。同時進一步假設電壓調(diào)節(jié)器具有相同的調(diào)節(jié)范圍和相同的調(diào)逡逑節(jié)步長�？紤]規(guī)劃模型較長的時間尺度，，因此可以假設電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)接頭位置為連續(xù)變逡逑量�；谝陨霞僭O，電壓調(diào)節(jié)器模型可由如下約束表示：對于任意ｚｙｅＱ，．，，在任意場景逡逑任意時刻滿足如下約束：逡逑（＼－ａＲ）＼ｓｌ＜ＶＪＳＪ＜（＼邋＋邋ａＲ）２ｖｊｓ＿，邐（２－３３）逡逑（２＿３４）逡逑丨邋ｖ，邋－邋％卜邋ｆ邐（２－３５）逡逑ｄ＆＇ＶｊＴｆ邋＾＾ｍａｘ，ｄ邋Ｈ邐（２－３６）逡逑式中：ｖＭ，可通過公式（２－１８）計算。為型號為ｃ／電壓調(diào)節(jié)器容量。Ｍ代表一個足夠大
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM73

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本文編號：2703759