分布式新能源环境下配电网电压和无功功率的协调优化研究

人类的生存与发展离不开能源物质,化石能源枯竭的问题和环境气候变暖问题是人类可持续发展的两大威胁。为了应对上述问题,电力系统方面正在从发电侧和用户侧进行着极大的改革。发电侧方面,包含分布式电源(Distributed Generation,DG)的新能源配电网已经成为人们关注和研究的热点,但是分布式电源在受到天气状况、地理位置以及季节变换等环境因素的影响下具有间歇不确定和随机波动出力的特点,对配电网安全稳定运行构成一定的冲击。用户侧方面,随着智能电网的建设,需求响应资源参与到电网运行调度当中,为电网应对负荷改变的运行方式提供了新的技术支撑,因此需求响应的优化研究逐渐进入电力学者的视野。同时,储能装置的“源-荷”特性使得其可在两者之间实时切换,非常适合作为协调分布式电源间歇出力的装置。针对以上考虑了可再生分布式电源、需求响应以及储能装置的配电网电压无功优化问题,本文首先从无功优化规划的角度进行研究,采用概率描述的方式构建考虑其故障停运的分布式电源随机出力的概率特性模型,并结合模糊理论和最大化满意度指标法提出一种新能源配电网无功优化的模糊规划方法。然后,顺应智能电网的发展方向,从优化配电网运行的角度进行研究,在考虑电压质量的前提下,建立了考虑“源-储-荷”联合调度运行的新能源配电网电压无功协调优化模型,该模型不仅包含了传统电网侧的电压无功优化方法,如:调节电容器的投切组数、分布式电源无功输出的调节等,还包含了储能装置的充放电运行以及用户侧中基于价格模式的需求响应和基于负荷聚合商统一管理的电动汽车充放电的调度策略。同时,该模型中加入了协调优化的运行成本函数,使得优化模型更具实际意义。最后,本文通过采用嵌入随机潮流的改进多目标粒子群优化算法对所建立的电压无功协调优化模型求解,并分别在改进的IEEE33和PG&E69的配电系统上进行模拟仿真,验证本文所提出的优化模型有效合理。本文所研究建立的新能源配电网电压无功协调优化模型,能够更加适应未来智能电网的发展趋势,可以充分发挥配电网中无功电源、储能装置以及需求响应的“源-储-荷”协调作用,在综合考虑电网调度运行的成本范围内有效地对系统电压质量进行优化,对电网高效与经济的运行和节能降耗等方面具有重要意义,并且为分布式新能源环境下的配电网后续相关研究提供参考与借鉴。