含分布式能源電網(wǎng)的建模及運(yùn)行特性分析.pdf

1、日益加劇的能源危機(jī)和環(huán)境污染，推動(dòng)了分布式發(fā)電技術(shù)的廣泛應(yīng)用，加速了電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能等分布式能源的應(yīng)用進(jìn)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(jì)性和供電可靠性，推動(dòng)可再生能源在電力生產(chǎn)中的應(yīng)用；同時(shí)也會(huì)影響系統(tǒng)的電壓水平、線路容量以及短路容量，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。如何在確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行的前提下，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)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(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，本文對(duì)含分布式能源電網(wǎng)進(jìn)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(shí)別模型和風(fēng)電場(chǎng)準(zhǔn)入容量模型，在電網(wǎng)可靠性分析方面提出了主動(dòng)孤島劃分模型和可靠性評(píng)估模型，在電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性分析方面提出了經(jīng)濟(jì)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(shí)別模型?；旌铣绷鹘閿?shù)考慮了實(shí)際潮流分布特點(diǎn)、線路的極限傳輸容量、發(fā)電機(jī)容量和負(fù)荷水平的影響，同時(shí)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(shí)對(duì)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(shí)際運(yùn)行情況，可以有效評(píng)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(yàn)證關(guān)鍵線路的辨識(shí)結(jié)果，同時(shí)采用韌性度和綜合供電效率衡量線路受到攻擊對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功率傳輸?shù)挠绊懗潭?，評(píng)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(jìn)一步研究了分布式電源對(duì)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(jī)出力和負(fù)荷不確定的風(fēng)電場(chǎng)準(zhǔn)入容量計(jì)算模型。該

4、模型采用盒式不確定集合表示風(fēng)速和負(fù)荷的不確定性，確保節(jié)點(diǎn)電壓和線路容量在最惡劣的運(yùn)行情況下都可以滿足約束，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行；運(yùn)用對(duì)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(wèn)題，將計(jì)算模型簡(jiǎn)化為易求解的線性模型，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)接入風(fēng)電場(chǎng)準(zhǔn)入容量的計(jì)算。對(duì)于多點(diǎn)接入的風(fēng)電場(chǎng)，采用雙層優(yōu)化模型實(shí)現(xiàn)至少準(zhǔn)入容量的分析計(jì)算，避免了常規(guī)分析中將單點(diǎn)接入風(fēng)電場(chǎng)的準(zhǔn)入容量累加所帶來(lái)的不準(zhǔn)確性。
　　基于分層有向樹(shù)模型建立了含分布式電源配

5、網(wǎng)的主動(dòng)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(shù)連通圖，降低孤島搜索的復(fù)雜度。結(jié)合運(yùn)行參數(shù)和電氣介數(shù)，主動(dòng)孤島算法對(duì)樹(shù)中的節(jié)點(diǎn)和邊進(jìn)行賦權(quán)，然后搜索負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和分布式電源節(jié)點(diǎn)間的最短路徑，按照最短路徑大小將負(fù)荷依次劃入孤島。孤島劃分過(guò)程中交叉進(jìn)行方案調(diào)整和約束校驗(yàn)，優(yōu)化島內(nèi)負(fù)荷權(quán)重、系統(tǒng)網(wǎng)損和供電恢復(fù)的便利性，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)孤島方案的劃分。
　　基于分布式電源，儲(chǔ)

6、能系統(tǒng)和電動(dòng)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(píng)估模型。該模型根據(jù)行駛習(xí)性將電動(dòng)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(jì)數(shù)據(jù)以及充電開(kāi)始時(shí)刻和充電時(shí)長(zhǎng)的概率分布，建立自由電動(dòng)汽車充電負(fù)荷和放電容量的統(tǒng)計(jì)模型，并由日常調(diào)度安排建立規(guī)律電動(dòng)汽車的負(fù)荷模型。根據(jù)配網(wǎng)內(nèi)的電動(dòng)汽車充放電曲線，日負(fù)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(shí)間，并聯(lián)合故障持續(xù)時(shí)間分析孤島內(nèi)負(fù)荷的停電時(shí)長(zhǎng)和次

7、數(shù)，然后采用序貫蒙特卡羅法實(shí)現(xiàn)含多分布式能源配電系統(tǒng)的可靠性評(píng)估。
　　建立了日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的多分布式能源的虛擬電廠經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。該模型不再根據(jù)預(yù)測(cè)負(fù)荷確定日前市場(chǎng)的購(gòu)電量和售電量，而是將日前市場(chǎng)的交易電量作為優(yōu)化量，協(xié)調(diào)日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)總體購(gòu)買費(fèi)用最低和售出收益最高。結(jié)合統(tǒng)一市場(chǎng)的電能交易模型和分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及可控負(fù)荷的運(yùn)行模型和約束條件，通過(guò)合理調(diào)配虛擬電廠內(nèi)部分布式電源，可控負(fù)荷、儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車間