主动配电网的网架规划与优化运行研究

摘要

近年来，分布式电源(Distribution Generation，DG)和储能(Energy Storage，ES)的大量接入促使配电网网架(Distribution Network，DN)配置向更加灵活的形式转变，但同时也增加了配电网络框架的复杂性以及新的挑战，在此态势下，主动配电网以其主动控制方式和主动管理模式逐渐受到人们的关注。在日益增长的电能高需求和电能质量高要求的大环境下，配电网网架扩展规划将成为研究焦点，以主动配电网为首的新一轮网架规划已势在必行。本文就是针对主动配电网网架规划与优化运行相结合的研究，具体内容顺序如下:
　　首先，作为研究配电网的基础尤其是网架规划的研究，网络拓扑分析是必不可少的，本文采用“节点关联岛合并法”对网络连通性进行分析，并通过实例对其进行验证分析。在连通性方法基础上，介绍了配电网环网、孤岛的检测方法，以及基于配电网中“伪环网”的编码方法。
　　然后，本文以经济性为优化目标，采用上下层嵌套式优化方法，对主动配电网进行网架规划设计。上层运用遗传算法对配电网的原线路和新建扩展线路进行优化和选建，优化的目标函数为网络年综合费用，包括上层网架投资及运行费用等年值和下层优化的年花费两部分。将上层筛选出的辐射状连通网络架构传递给下层，下层进一步运用多目标粒子群(Muti-Objective Particle Swarm Optimization，MOPSO)进行DG和ES的选址定容优化。在选址定容优化中，选取年花费和电压偏移率构建双目标值的目标函数优化，得到帕累托(Pareto)最优解后，根据模糊理论选出一个兼顾两个目标值的折衷解作为最优解，并将其返回到上层规划进行上层的适应度函数计算。通过上下层反复传递信息，最终优化出最佳的主动配电网网架规划方案。在下层规划中，对风、光、负荷的不确定性处理使用了时序场景法和场景压缩法两种方法，且分别构建出相同数量的场景进行简化处理。最后以全时序法为比较标准，将两种方法最终方案的花费、线路配置及DG安装容量等进行统计并分别与全时序法进行对照分析，以上均在IEEE-33节点扩展网型上进行了仿真分析。
　　最后，针对主动配电网故障情况，进行了重构优化研究。根据故障重构的目标函数、约束条件等，运用了一种分级优化思想，确保在供电负荷最大的情况下能够筛选出兼顾可中断负荷优先断电与网络损耗最小的网络开关组合，将分级优化思想具体步骤化并进行算例分析。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题的研究背景和意义

1．2主动配电网研究现状

1．2．1主动配电网网架规划研究现状

1．2．2主动配电网重构优化运行研究现状

1．3论文的主要安排

第2章基于节点关联岛合并法的网络拓扑分析

2．1节点关联岛合并法的原理

2．2节点关联岛合并法的步骤及算例

2．3网络动态连通性分析

2．3．1网络中断开支路闭合分析

2．3．2网络中闭合支路断开分析

2．4配电网环网的判断

2．5本章小结

第3章主动配电网的双层规划方案

3．1双层规划理论

3．2分布式电源、储能与负荷模型

3．2．1风力发电模型

3．2．2光伏发电模型

3．2．3储能特性及模型

3．2．4负荷模型

3．3上层网架规划优化模型

3．3．1优化变量和目标函数的建立

3．3．2约束条件

3．3．1多目标粒子群算法

3．3．2优化变量及目标函数的建立

3．3．3基于模糊理论推荐的折衷解

3．3．4约束条件

3．5双层网架规划的整体流程

3．6本章小结

第4章考虑多场景下的主动配电网网架规划与优化运行研究

4．1风／光／负荷的时序特性

4．1．1风速及风机输出功率的时序特性

4．1．2光辐照度及光伏输出功率的时序特性

4．1．3负荷的时序特性

4．2时序场景法的目标函数及约束条件

4．3基于拉丁超立方抽样的场景压缩法

4．3．1拉丁超立方抽样

4．3．2场景压缩及分类

4．4风／光／负荷的具体场景构建

4．4．1风机场景构建及缩减

4．4．2光伏场景构建及缩减

4．4．3负荷场景构建及缩减

4．5场景压缩法的目标函数及约束条件

4．6算例及分析

4．6．1仿真环境概述

4．6．2算例优化结果及分析

4．7本章小结

第5章主动配电网故障重构优化运行研究

5．1故障重构分级优化算法的提出

5．2．1目标函数

5．2．2约束条件

5．3故障重构的分级优化具体步骤

5．4算例及分析

5．5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢