基于锥优化的智能配电网优化问题建模方法研究

摘要

随着分布式发电、SNOP、储能、需求侧响应等技术的广泛实施与应用，配电网已转变为集电能的收集、传输、存储与分配等多种功能于一体的新型能源系统，也是智能电网技术发展的核心。大量形式多样、特性不同装置的接入，会对配电网的安全可靠运行产生深远影响，需要对其进行科学的规划，以保证电网改造的合理性和电网运行的安全性。同时，在智能配电网的发展模式下，配电网将主动地对分布式电源、SNOP、储能、智能终端等的运行进行调节与控制，从而实现电力潮流的有效管理。因此，智能配电网优化问题可分为两阶段的优化，即规划优化和运行优化，二者相互作用、相互渗透。面对大量新型装置参与的配电网优化调节问题，其优化建模、计算求解以及与可再生能源的相互作用影响等问题将十分复杂，而对于此研究分析则需要以高效准确的建模仿真方法为依托。本文围绕基于锥优化的智能配电网优化问题展开研究，主要工作归纳如下：
　　从智能配电网稳态建模出发，根据各元件功能将其归类建模。其中，功率转换类元件采用诺顿等效电路来表示；功率传输类元件通过导纳矩阵来表示；控制类元件自身不属于电气元件，因此并不参与形成系统方程；
　　分别针对分布式电源优化配置、SNOP运行优化和储能系统运行优化问题，提出了基于锥优化的配电网优化问题建模方法。包括：对锥优化方法的理论基础、标准模型、对偶性质等进行简要介绍，阐明了锥优化的数学本质；在配电网基本优化模型的基础上，分别对分布式电源优化配置、SNOP运行优化和储能系统运行优化的约束边界进行描述；根据锥优化的标准形式，通过目标函数线性化和约束条件的锥转化，对基本模型进行等价变换，形成配电网优化问题的锥优化模型；
　　针对配电网分布式电源优化配置进行分析，分别分析了不同渗透率、不同功率因数下的分布式电源优化结果以及对节能降损的作用；针对基于SNOP的配电网运行优化进行分析，将SNOP的优化效果和网络重构进行详细对比分析，从静态潮流优化、动态潮流优化两方面验证了SNOP的优势和潜在效益；针对储能系统参与配电网运行优化进行分析，将储能系统的优化方案与配电系统电能供求关系进行对照分析，验证了储能系统对于平滑可再生能源波动以及对电力潮流调节优化的作用效果；最后，对锥优化方法求解配电网优化问题的正确性和高效性进行测试，仿真结果验证了本文所提锥优化方法的有效性和快速性。

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第一章 绪论

1.1 研究工作背景

1.2 研究现状

1.3 本文主要工作

第二章 智能配电网稳态建模方法

2.1 功率转换类元件建模方法

2.2 功率传输类元件建模方法

2.3 控制类元件建模方法

2.4 小结

第三章 基于锥优化的智能配电网优化问题建模方法

3.1 锥优化基本理论

3.2 配电网优化问题建模

3.3 优化问题的锥转化

3.4小结

第四章 智能配电网锥优化建模方法分析与验证

4.1分布式电源优化配置分析

4.2 基于SNOP的配电网运行优化分析

4.3 储能系统参与配电网运行优化分析

4.4 小结

第五章 结论与展望

参考文献

附录

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