含高光伏渗透的配电网分散式优化调度方法研究

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1、工程硕士学位论文含高光伏渗透的配电网分散式优化调度方法研究作者姓名王志军工程领域电气工程校内指导教师刘明波教授校外指导教师王建武高级工程师所在学院电力学院论文提交日期2018年4月ResearchonDecentralizedOptimalDispatchMethodofDistributionNetworkswithHighPhotovoltaicPenetrationADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangZhijunSuperviso

2、r：Prof.LiuMingboSeniorEngineerWangJianwuSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TM744学校代号：10561学号：201621011790华南理工大学硕士学位论文含高光伏渗透的配电网分散式优化调度方法研究（国家重点基础研究发展计划（973计划）：2013CB228205）作者姓名：王志军指导教师姓名、职称：刘明波教授、王建武高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电气工程论文形式：产品研发工程设计√

3、应用研究工程/项目管理调研报告研究方向：电力系统分析运行与控制论文提交日期：2018年4月20日论文答辩日期：2018年6月3日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：卢恩委员：刘明波、林舜江、朱建全、董萍摘要随着太阳能发电技术的不断进步和电力市场体制的不断完善，光伏(Photovoltaic,PV)发电在配电网中的渗透率将逐渐提高。与此同时，隶属于不同利益主体的光伏电源和电力网络在电力市场环境下的利益博弈，给传统的集中式优化调度方法带来巨大的挑战。因此，研究将光伏电源和电力网络

4、作为不同利益主体的分散式优化调度方法，并提出应对光伏出力和负荷需求预测精度较低的解决措施，对提升配电网的光伏消纳能力、实现配电网的安全经济运行均具有重要的理论意义和工程价值。本文重点研究含高光伏渗透的配电网最优潮流(OptimalPowerFlow,OPF)及应对光伏出力和负荷不确定性的动态最优潮流(DynamicOptimalPowerFlow,DOPF)两阶段协调优化的分散式建模及求解方法。针对配电网线路高阻抗比的特性，本文通过将潮流方程线性化，建立了含光伏接入的配电网OPF的凸二次规划模型。该模型以最小化

5、网络损耗费用和弃光惩罚费用之和为目标，并考虑了网络节点的电压上下限约束和光伏电源的弃光量和无功调节约束，从而保证配电网在安全经济运行的同时，最大限度地消纳光伏发电。采用鞍点动态法(Saddle-pointDynamics,SPD)，从动态系统控制的角度出发，将上述凸优化调度问题的寻优过程转化为动态系统渐进稳定的过程。将电力网络和各个光伏电源分别视为独立可控的单元，引入辅助变量，从而使得集中式OPF模型转化为分散式模型并采用SPD进行求解。网络单元和各个光伏单元之间仅需要交换节点注入功率信息，各个光伏单元之间相互

6、独立，保密性好。该方法不需要协调中心，各单元的优化求解可同时进行，并具有即插即用的特点。最后，通过仿真计算验证了潮流方程线性化模型的准确性和SPD算法的有效性。为应对光伏出力和负荷需求的不确定性，本文基于模型预测控制(ModelPredictiveControl,MPC)策略进一步提出了配电网DOPF两阶段协调分散式优化框架。在配电网日前调度阶段的DOPF模型中，考虑储能系统的充放电费用和日运行能量平衡约束；在日内阶段，基于MPC策略，将日前优化结果作为参考值进行滚动优化。两个阶段的模型都采用SPD进行分散式求

7、解。最后，通过仿真计算验证了两阶段协调分散式优化框架在应对光伏出力和负荷需求不确定性时的有效性。关键词：配电网；高光伏渗透率；最优潮流；鞍点动态法；分散式优化；两阶段协调分散式优化IABSTRACTWiththeprogressofsolarphotovoltaic(PV)generationtechnology,andtheimprovementofelectricitymarket,thepenetrationofPVsystemsindistributionnetwork(DN)willcontinuet

8、oincrease.Atthesametime,theinterestgamebetweenelectricnetworkandPVs,whichbelongtodifferentinterestedpartiesbringahugechallengetotraditionalcentralizedoptimaldispatch.ToenhancetheDN’sconsumingcap