主动配电网优化运行策略研究

由于可再生能源的间歇性与波动性,分布式能源高渗透率的主动配电网将呈现高不确定性、运行工况复杂多变等特征。为应对大规模可再生能源并网带来的挑战,主动配电网技术应运而生,即用先进的信息通信技术与电力电子技术对分布式电源、储能等进行主动控制与协调优化,积极消纳可在生能源。然而,现有配电网优化调控策略大多是在多时间尺度的框架下基于确定性优化调度模型和实时自治控制策略制定,通过“逐级细化”的方式削弱分布式电源出力不确定性带来的影响,并在配电网安全约束越限情况发生后被动地调节,不能实现真正的主动控制与实时优化。为弥补现有研究的不足,本文在主动配电网技术框架下,分别展开配电网在线潮流分析算法、含分布式电源的配电网有功无功协调优化技术、计及分布式电源出力不确定性配电网鲁棒无功优化技术三个层次的研究,完成的主要工作为：1、介绍了主动配电网的技术背景与内涵,总结了目前配电网不确定性潮流分析领域和配电网优化运行领域的最新进展以及发展趋势。2、详细阐述了在主动配电网视角下进行在线确定性及不确定性潮流分析的需求与必要性。针对三相不平衡配电网推导了三相导纳矩阵计算方法,给出了三相潮流方程,并推导了一种线性近似潮流算法；介绍了仿射代数分析不确定问题的基本原理和流程,提出了一种多步仿射区间潮流算法,通过消除仿射除法运算和减少仿射乘法运算的次数,大幅提高了区间潮流的求解精度和计算速度,同时得到了分布电源功率注入与节点电压相量之间的定量映射关系。3、提出了主动配电网有功无功协调优化策略,针对三相平衡和三相不平衡配电网分别建立了基于支路潮流的有功无功协调优化模型和基于节点注入的有功无功协调优化模型；针对基于支路潮流的协调优化模型,开发了基于二阶锥规划的求解方法,通过将原问题松弛为凸二阶锥规划问题,实现高效求解；针对基于节点注入的协调优化模型,提出了一种信赖域序列线性规划求解策略,通过信赖域技术的引入提高了原始序列线性规划方法的收敛速度与精度。4、计及分布式电源出力的不确定性,提出了主动配电网鲁棒无功优化及线性自适应鲁棒无功优化运行策略,通过鲁棒可行约束保证在整个不确定集上配电网始终满足安全约束。建立了主动配电网鲁棒无功优化模型,并提出一种基于割平面的求解策略；在此基础上进一步建立了线性自适应鲁棒无功优化模型,并开发了两步近似求解算法,根据分布式电源有功出力监测值自适应调整无功出力,实时跟踪配电网最优运行点,降低了非自适应鲁棒无功优化策略的保守性。