基于圖論的智能電網(wǎng)最優(yōu)孤島劃分模型和算法.pdf

1、孤島運行(或獨立子系統(tǒng)運行)是互聯(lián)電網(wǎng)和含分布式發(fā)電(DG)配電系統(tǒng)的一類特殊運行方式。對于前者而言，及時地將系統(tǒng)解列成多個能夠穩(wěn)定運行的孤島系統(tǒng)可以避免局部事故擴散引發(fā)大面積停電甚至系統(tǒng)崩潰；對于后者而言，靈活、優(yōu)化的孤島運行方式可以提高配電系統(tǒng)供電可靠性，充分發(fā)揮分布式能源的潛力。針對當前電力系統(tǒng)最優(yōu)孤島劃分方面研究的不足，以圖論中的相關(guān)理論為研究工具，本文對智能輸電網(wǎng)最優(yōu)主動解列斷面選擇和智能配電網(wǎng)最優(yōu)孤島劃分的模型和算法進行了深

2、入和全面的研究，相關(guān)研究內(nèi)容及成果如下：
　　 第一，首次建立了一類全新的圖論問題--含連通圖約束的背包問題(CGKP)并提出了其有效近似算法。本文引入了與圖連通性相關(guān)的四個新的節(jié)點集合，研究了新節(jié)點集合的性質(zhì)和搜索方法；以此為基礎(chǔ)，通過對求解含圖約束背包問題(GKP)的近似算法進行擴展，提出了求解CGKP的有效近似算法。
　　 第二，建立了大電網(wǎng)最優(yōu)主動解列斷面選擇問題的完整數(shù)學(xué)模型，并提出了“搜索+調(diào)整”的兩階段求解

3、方法。本文將完整主動解列數(shù)學(xué)模型分解成圖的最優(yōu)平衡分割和基于優(yōu)化潮流的調(diào)整兩個子問題，并利用CGKP近似算法和電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)節(jié)措施分兩個階段相繼求解這兩個子問題從而得到最終的系統(tǒng)解列方案。
　　 第三，通過引入電氣距離測度改進基于CGKP的圖平衡分割子問題的求解方法。該方法將與某一同調(diào)發(fā)電機群電氣距離明顯更近的負荷節(jié)點優(yōu)先劃入到同一孤島而顯著減少CGKP算法的搜索空間，也使得解列之后孤島結(jié)構(gòu)更加合理。
　　 第四，提出了基于

4、主從問題交替優(yōu)化的最優(yōu)主動解列斷面選擇方法。該方法將“搜索+調(diào)整”策略中相繼獨立求解的圖最優(yōu)平衡分割問題和最優(yōu)潮流問題分別設(shè)置為主問題和從問題，利用從問題的優(yōu)化結(jié)果調(diào)整主問題模型中的參數(shù)及求解過程，從而通過多次交替迭代得到整體上更為優(yōu)化的主動解列方案。
　　 第五，提出了含DG配電系統(tǒng)最優(yōu)孤島劃分新模型，并利用“搜索+調(diào)整”策略進行求解。該策略首先基于動態(tài)規(guī)劃算法和分枝定界算法通過求解包含多個樹背包問題(TKP)的孤島建立和孤島

5、合并問題而得到初始孤島組成，然后通過可行性校驗和調(diào)節(jié)得到最終孤島劃分方案。在此基礎(chǔ)上，深入研究和比較了基于動態(tài)規(guī)劃算法及分枝定界算法的孤島劃分策略的優(yōu)缺點及適用條件。
　　 第六，基于簡化等效網(wǎng)絡(luò)，提出了利用蒙特卡羅序貫仿真法對含風(fēng)力/光伏發(fā)電等DG電源的配電系統(tǒng)可靠性進行評估的新方法。該方法利用簡化網(wǎng)絡(luò)得到區(qū)域元件故障影響表，然后基于序貫蒙特卡羅仿真方法對DG的隨機功率輸出、設(shè)備運行/故障狀態(tài)，以及負荷的隨機容量對系統(tǒng)可靠性的