促进可再生能源消纳的主动配电网多目标优化运行研究

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1、万方数据华北电力大学硕士学位论文恶化等。因此，为了应对分布式能源，特别是可再生能源的高渗透率，提高电能质量与供电可靠性，保证配电网的经济运行，促进清洁能源的消纳，配电网必须由传统的“被动”模式向“主动”模式转变。主动配电网(ActiveDistributionNetwork，ADN)是未来智能电网的重要组成部分。目前，国外已对ADN进行许多相关研究与示范工程建设。例如，欧盟FP6主导的ADINE示范工程建设，旨在通过通信技术，自动化技术以及电力电子技术实现对分布式电源的主动管控，以提高间歇能源的消纳：国际大电网会议(CIGRE)的配电与分布式发电专委会(C6)针对ADN进行

2、了一系列相关研究，内容涉及运行，规划，可靠性评估等多个方面。同时，我国针对ADN开展了国家高技术研究发展计划(“863”计划)研究——“主动配电网的间歇式能源消纳及优化技术研究与应用”。随着ADN研究的不断深入，其调度策略与优化运行的相关研究正越来越受到重视，本文基于ADN中各个元素的可调度特性，以及ADN的潮流分析，针对日前运行优化，提出ADN的多目标优化调度模型，旨在对新技术环境下的配电网运行优化问题做出探索与研究。1．2国内外研究现状综述1．2．1传统配电网优化运行研究可靠性与经济性是电网规划运行的最终目标。传统配电网优化运行旨在满足配电网运行约束条件的基础上，通过一

3、系列调控手段(如电网结构变化，变压器分接头调节，无功补偿设备的投切等)，实现电网的经济运行。传统配电网运行分析的主要任务有以下四点：(1)保证电网的安全运行与抗风险能力；(2)保证供电的可靠性和电能质量；(3)提高配电网运行整体效益，使配电网在保证安全运行的前提下，减少电能输送与配送过程中的损耗，提高设备的利用率；(4)适应电力市场中不断出现的要求。为了实现以上目标，根据决策变量的不同，传统配电网优化运行主要分为两大类：以配电网结构变化为基础的配电网重构和配电网无功优化。1．2．1．1配电网重构一般情况下，配电网均为闭环设计，开环运行。配电线路上装设了许多分段开关和联络开关

4、，从而使得配电网可以根据正常、检修或故障等不同运行方式下的实际需求，来调整配电网的结构，以实现电网运行的可靠性与经济性，以及故万方数据华北电力人学硕士学位论文障隔离与故障后恢复。根据不同工况下的应用侧重，配电网重构分为网络优化重构和故障后重构。从理论上讲，任何一个配电网在可行方案集合中都存在一个最优结构，在这个结构下，配电网的网络损耗、负荷点电压、功率平衡等运行指标优于其他方案，最优结构将依据负荷的变化而不同。根据负荷需求，计算出配电网运行的最优结构，是网络优化重构的主要内容【3。引。配电网重构以多目标优化为主，在使得电网运行的经济性得到改善的基础上，同时提高电网的安全性，

5、保证电能质量；因此，包括网损最小、负荷均衡化、供电可靠性等内容常作为配电网重构的优化目标。从数学角度看，配电网重构属于多维度、非线性、整数规划问题。由于其运算效率的实际需求，配电网重构优化计算方法一直被作为研究的重点内容。许多算法，如传统数学规划算法、启发式算法、人工智能算法、混合型算法等都被研究或改进以适用于配电网重构计算。1．2．1．2配电网无功优化配电网无功优化是配电网优化运行的另一个重要方面。通过对配电网的无功配置进行优化，可以实现终端用户电能质量的改善，同时优化网络潮流的分布，以达到电网运行节能降耗的目标。传统的无功补偿装置包括电力电容器、同步调相机、静止无功补偿

6、器等，工程当中可根据实际需求选择不同的补偿装置。配电网无功补偿的方式包括变电站集中补偿、低压侧集中补偿、杆上无功补偿以及用户终端分散补偿等方式，文献【7，8】对各种补偿方式进行了详细介绍，包括不同补偿方式的常用装置、主要目标等，并归纳不同补偿方式的特点。通常情况下，电力系统无功优化的数学模型与配电网重构的数学模型相似，同样是一个复杂、多目标非线性整数规划问题。其目标函数的因变量可以归纳为配电网有功损耗以及电压偏移，因此无功优化通常将网络有功损耗最小、电压合格率高等作为其目标函数。同样，相关类似的算法，如常规数学规划算法、启发式算法、智能优化算法等均已应用于无功优化问题的求解

7、中。1．2．2含DG的配电网优化运行研究分布式电源，特别是可再生分布式电源(DistributedRenewableEnergyGeneration，DREG)接入配电网，将对传统配电网的规划、运行、保护等带来一系列影响。从运行与调度的角度分析，DG接入配电网后造成的影响可以归纳为以下三点[9‘11】。第一，传统的配电网是典型的单电源多用户模式，变电站是配电系统中的唯一电源，在辐射型网络中潮流流向明确，电网相间不平衡度较低；DG接入配电网之后，由于DG向公共电网输送电能，使得配电网向多电源多用万方数据华北电力大学硕