含分布式电源的配电网规划与优化运行研究

含有分布式电源、需求侧电力资源的新型配电系统能够弥补集中发输电的不足,保障电网的运行安全和最大限度地利用多种能源资源。配电系统将由单一电能分配角色转变为电能生产、存储、输送和分配的新型电力交换系统,给配电系统规划、运行与控制带来新的挑战。本文研究具有分布式电源、主动负荷的配网规划,建立双层规划数学模型；研究配网重构与分布式电源优优化运行,建立了综合优化运行模型；提出了十进制编码方法,及网络连通性和辐射性判断方法；研究配网重构、变压器经济运行与分布式电源的相互作用机理,建立了多时间尺度的综合优化模型。本文具体工作如下： 一、针对多资源新型配电系统的规划问题,本文提出双层规划模型：第一层规划将分布式电源、主动负荷和主网供电都作为等效电源,根据单位容量固定成本和变动成本,建立了每类电源成本-时间特性曲线,依据费用最小原则,通过该曲线与年持续负荷曲线,求出每类电源在规划年内的运行时间及在负荷曲线上承担的负荷位置,得到每类电源的配置容量。第二层规划以总费用最小为目标函数,确定配网网架规划、分布式电源的安装地点与分布容量。以第一层规划的各类电源配置容量为约束条件。最后应用序优化理论求解这个模型。本文的规划方法能对分布式电源类型进行筛选,能确定分布式电源的工作时间。提高了规划方案的经济性。通过6节点和IEEE-54节点算例验证所提方法的有效性。 二、针对配网重构中产生大量不可行解的问题,提出了三个解决方法。(1)十进制编码方法。如果联络开关合上,则构成一个小环,必须在此环中打开一个分段开关,使配网保持辐射型。因此一个联络开关决定一个环网。每个联络开关所确定的环网内将所有开关单独编号(从1到小环里的开关总数)。每个环中只有一个开关是打开的,所有小环中打开的开关构成了一个网络拓扑。编码以联络开关确定的小环网为基因位,该位上的值是该环网里打开的开关号；(2)网络辐射性判断方法。十进制编码方法中,如果染色体中基因位数值相同,说明多重环网打开了共同的开关,产生了环网,该拓扑结构就是不可行解,去掉这个不可行解；(3)网络连通性判断方法。建立连通矩阵,通过连通矩阵的对角元判断孤点；通过连通矩阵搜索末端节点与电源点的关系,判断孤岛。上述三种方法不仅适应于遗传算法,也适用于任何配网重构方法,用来筛选配网可行的拓扑结构,建立可行拓扑结构库。能够提高计算效率,节省计算时间。 三、针对分布式电源与配网协调优运行问题,分析了配网重构、网损与分布式电源经济功率分配之间的关系。建立了配网重构与分布式电源优化运行模型。由于配网重构能够降低网损,进而减少配网从主网的购电费用,因此综合优化模型以主网购电费、分布式电源发电费用和调用主动负荷费用的综合费用最小为目标。应用家族优生学求解配网重构,应用内点法进行最优潮流计算,求最优发电计划。所提出的模型与方法进一步完善了配网优化运行的理论。最后用IEEE三馈线系统和IEEE-33节点系统验证所提方法的有效性。 四、变压器经济运行作为电网节能降耗的一个措施,与配网重构、分布式电源协调优化,使配电网更大范围提高能源利用效率。本文介绍了变压器经济运行理论与实践,讨论了开关动作次数对变压器经济运行的影响。分析了配网重构、变压器与分布式电源相互作用机理。提出了计及开关动作次数的多时间尺度,配网重构、变压器与分布式电源综合优化模型。提出滑动窗启发式方法求解该模型。并用IEEE三馈线系统验证所提方法的有效性。