含分布式能源電網(wǎng)的建模及運行特性分析.pdf

1、日益加劇的能源危機和環(huán)境污染，推動了分布式發(fā)電技術(shù)的廣泛應(yīng)用，加速了電動汽車和儲能等分布式能源的應(yīng)用進程。大規(guī)模分布式能源的應(yīng)用有助于提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性和供電可靠性，推動可再生能源在電力生產(chǎn)中的應(yīng)用；同時也會影響系統(tǒng)的電壓水平、線路容量以及短路容量，嚴重威脅電網(wǎng)的安全運行。如何在確保電力系統(tǒng)的安全運行的前提下，提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和可靠性以及分布式能源的滲透率是含分布式能源電網(wǎng)亟待解決的問題。針對上述問題，本文對含分布式能源電網(wǎng)進行數(shù)學(xué)建

2、模，在電網(wǎng)安全性分析方面提出了關(guān)鍵線路識別模型和風(fēng)電場準入容量模型，在電網(wǎng)可靠性分析方面提出了主動孤島劃分模型和可靠性評估模型，在電網(wǎng)經(jīng)濟性分析方面提出了經(jīng)濟調(diào)度模型，主要內(nèi)容可概括為：
　　基于混合潮流介數(shù)建立了含分布式電源電網(wǎng)的關(guān)鍵線路識別模型?；旌铣绷鹘閿?shù)考慮了實際潮流分布特點、線路的極限傳輸容量、發(fā)電機容量和負荷水平的影響，同時考慮了線路間的電氣耦合程度以及單一線路發(fā)生故障時對其他線路故障潮流分布的影響，使物理背景更加符合

3、電力系統(tǒng)實際運行情況，可以有效評估線路在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功率傳輸中的重要性。采用暫態(tài)能量裕度從系統(tǒng)脆弱性角度分析線路的關(guān)鍵性，驗證關(guān)鍵線路的辨識結(jié)果，同時采用韌性度和綜合供電效率衡量線路受到攻擊對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功率傳輸?shù)挠绊懗潭?，評估了含分布式發(fā)電的電網(wǎng)不同故障模式下的脆弱性。在蓄意攻擊模式和全局攻擊模式下，進一步研究了分布式電源對電網(wǎng)脆弱性的影響。
　　基于魯棒線性優(yōu)化方法提出了考慮風(fēng)機出力和負荷不確定的風(fēng)電場準入容量計算模型。該

4、模型采用盒式不確定集合表示風(fēng)速和負荷的不確定性，確保節(jié)點電壓和線路容量在最惡劣的運行情況下都可以滿足約束，保證電力系統(tǒng)安全運行；運用對偶理論將含有不確定量的約束條件轉(zhuǎn)化為確定化的極大極小問題，將計算模型簡化為易求解的線性模型，實現(xiàn)單點接入風(fēng)電場準入容量的計算。對于多點接入的風(fēng)電場，采用雙層優(yōu)化模型實現(xiàn)至少準入容量的分析計算，避免了常規(guī)分析中將單點接入風(fēng)電場的準入容量累加所帶來的不準確性。
　　基于分層有向樹模型建立了含分布式電源配

5、網(wǎng)的主動孤島劃分模型。該模型根據(jù)配電網(wǎng)輻射狀結(jié)構(gòu)及故障后恢復(fù)供電的次序，將含分布式電源的配網(wǎng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為具有層次性和方向性的樹連通圖，降低孤島搜索的復(fù)雜度。結(jié)合運行參數(shù)和電氣介數(shù)，主動孤島算法對樹中的節(jié)點和邊進行賦權(quán)，然后搜索負荷節(jié)點和分布式電源節(jié)點間的最短路徑，按照最短路徑大小將負荷依次劃入孤島。孤島劃分過程中交叉進行方案調(diào)整和約束校驗，優(yōu)化島內(nèi)負荷權(quán)重、系統(tǒng)網(wǎng)損和供電恢復(fù)的便利性，實現(xiàn)最優(yōu)孤島方案的劃分。
　　基于分布式電源，儲

6、能系統(tǒng)和電動汽車組成的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，建立了含多分布式能源的配網(wǎng)可靠性評估模型。該模型根據(jù)行駛習(xí)性將電動車劃分為自由汽車和規(guī)律汽車，并分別建立充放電模型；基于燃油車的統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及充電開始時刻和充電時長的概率分布，建立自由電動汽車充電負荷和放電容量的統(tǒng)計模型，并由日常調(diào)度安排建立規(guī)律電動汽車的負荷模型。根據(jù)配網(wǎng)內(nèi)的電動汽車充放電曲線，日負荷和分布式電源出力，分析求解孤島內(nèi)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的供電時間，并聯(lián)合故障持續(xù)時間分析孤島內(nèi)負荷的停電時長和次

7、數(shù)，然后采用序貫蒙特卡羅法實現(xiàn)含多分布式能源配電系統(tǒng)的可靠性評估。
　　建立了日前市場和實時市場統(tǒng)一協(xié)調(diào)的多分布式能源的虛擬電廠經(jīng)濟調(diào)度模型。該模型不再根據(jù)預(yù)測負荷確定日前市場的購電量和售電量，而是將日前市場的交易電量作為優(yōu)化量，協(xié)調(diào)日前市場和實時市場，實現(xiàn)總體購買費用最低和售出收益最高。結(jié)合統(tǒng)一市場的電能交易模型和分布式電源、儲能系統(tǒng)以及可控負荷的運行模型和約束條件，通過合理調(diào)配虛擬電廠內(nèi)部分布式電源，可控負荷、儲能和電動汽車間