交直流柔性互聯(lián)電網最優(yōu)潮流與自愈重構研究.pdf

1、未來電網將逐步轉向輸電網與配電網相輔相成、協(xié)調發(fā)展的模式，柔性直流技術對于輸電方式變革和配電模式轉變都有重大意義。輸電層面，多端柔性直流和直流電網為大規(guī)?？稍偕茉此统鱿{、大范圍能源互補優(yōu)化、大區(qū)域電網異步互聯(lián)提供了有效的技術手段。配電層面，柔性直流技術為高壓配網分區(qū)互聯(lián)、中壓配網閉環(huán)運行提供了嶄新的解決方案。因此，基于柔性直流技術的交直流柔性互聯(lián)電網將成為下一代電網的重要形態(tài)和關鍵組成。
　　柔性直流技術在輸電網和配電網中的發(fā)

2、展階段與應用水平不同，關注的問題與研究重點也有所區(qū)別:輸電網中柔性直流技術正逐步朝多端口、多饋入、直流電網的方向發(fā)展，交直流的廣泛互聯(lián)與深度混聯(lián)將使得電網結構形態(tài)發(fā)生深刻改變、系統(tǒng)運行控制方式更為復雜多樣，同時也使得傳統(tǒng)的電網運行分析方法不再完全適用;配電網中柔性直流技術應用尚處于論證試驗階段，仍需要深入研究其引入對配電網運行、控制等方面的作用及影響。本文依據(jù)柔性直流技術當前在輸/配電網中的研究應用現(xiàn)狀，圍繞交直流柔性互聯(lián)電網的最優(yōu)潮流

3、、隨機最優(yōu)潮流、自愈重構等不同優(yōu)化問題展開研究，論文的主要研究工作如下:
　　(1)建立了含多端柔性直流/直流電網的交直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析模型，提出了計及直流系統(tǒng)運行控制方式的交直流電網潮流計算方法。在分析VSC換流站控制方式、直流電網電壓控制策略以及直流潮流調控手段的基礎上，推導了不同的運行控制方式對電力系統(tǒng)潮流變量、雅克比矩陣以及網絡參數(shù)的影響，基于交替迭代求解思路提出了計及直流系統(tǒng)運行控制方式的交直流系統(tǒng)潮流計算方法，所提方法能

4、夠適用于考慮不同直流電網拓撲結構、不同直流電壓控制方式、不同類型直流潮流控制器的交直流潮流計算。通過不同算例驗證了方法的有效性和適用性。
　　(2)在交直流柔性互聯(lián)電網模型分析的基礎上進一步研究交直流最優(yōu)潮流計算方法，提出了一種考慮換流器精確損耗與電壓下垂控制的多端柔直互聯(lián)交直流系統(tǒng)最優(yōu)潮流計算方法。采用計及換流器精確損耗的VSC換流站一般模型，建立了交直流系統(tǒng)最優(yōu)潮流數(shù)學模型，推導了不同換流站運行控制方式對決策變量設定和等式約束

5、構建的影響，分析了換流站運行控制方式和換流器損耗模型對雅可比矩陣計算的影響，進而采用帶步長控制的原對偶內點法進行模型求解。并且，針對電壓下垂控制換流器交流側有功與換流器損耗存在耦合關系的問題，提出了一種迭代求解方法。通過算例驗證了所提方法的有效性和準確性。
　　(3)在交直流最優(yōu)潮流的研究基礎上，考慮分布式電源出力的隨機性和不確定性，提出了一種含柔性直流互聯(lián)裝置的配電網隨機最優(yōu)潮流分析方法。建立了配電網隨機最優(yōu)潮流機會約束規(guī)劃模型

6、，由風力/光伏發(fā)電的離散概率模型構造了多個DG出力確定的條件概率分布問題。針對每個條件事件，采用基于半不變量法的隨機最優(yōu)潮流對模型進行求解，再應用全概率公式進行累加擬合，可得到計及柔性互聯(lián)裝置調控作用的隨機變量概率分布。所提方法規(guī)避了常規(guī)Gram-Charlier級數(shù)法逼近非正態(tài)分布擬合效果差的不足，同時也計及了隨機最優(yōu)潮流中柔性互聯(lián)裝置的調控作用對潮流基準運行點的影響。通過算例仿真驗證了算法有效性，從概率角度分析了柔性互聯(lián)裝置的動態(tài)功

7、率調控特性對促進配電網優(yōu)化運行的作用。
　　(4)針對聯(lián)絡開關和柔性直流互聯(lián)裝置并存的配電網自愈重構展開研究。柔性互聯(lián)裝置的引入使得配電網自愈重構問題成為一個同時包含連續(xù)變量與0-1離散變量的混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題。針對問題特點，提出了一種基于快速非支配排序遺傳算法（fast Non-dominated Sorting Genetic Algorithm，NSGA-Ⅱ）和原對偶內點法的混合優(yōu)化算法。算法外層利用NSGA-Ⅱ實現(xiàn)多目