有源配电网动态孤岛划分及网络重构策略研究

摘要

分布式电源大量接入配电网，不仅有利于节能减排和优化能源供给，而且有助于配电网遭受永久性故障后非故障区域负荷的快速恢复供电。本文主要研究如何在含有分布式可再生能源发电的有源配电网中，通过孤岛划分与联络线的转供，最大限度地使更多失电负荷尽快恢复供电，减小停电面积，提高配电网的供电可靠性。　　分析总结了有源配电网孤岛划分和网络重构问题的基础理论与研究现状，介绍了分布式电源和储能技术的特点与分类，简要分析了分布式电源接入配电网对配电网的电压、网络损耗、潮流分布和保护等方面的影响，为后续研究有源配电网动态孤岛划分与网络重构策略提供了理论依据和技术支撑。　　研究了有源配电网的多时段动态孤岛划分方法。针对包含风、光等问歇性电源和储能装置的配电网，在故障发生后确定的一段孤岛运行期间，根据分布式电源可发电功率和负荷用电功率的预测结果，对储能装置的充放电功率和电量进行预估，并在考虑分布式电源出力间歇性和负荷需求波动性的基础上，建立了孤岛划分的数学模型，设计了考虑储能约束的划分准则，提出了基于功率与剩余电量预估的有源配电网动态孤岛划分策略，可尽可能多地恢复负荷供电并最大限度地保障重要负荷的持续供电。以修改后的IEEE33节点配电网作为算例，仿真结果表明所提策略是有效可行的。　　进一步研究了有源配电网的多目标网络重构问题，建立了多目标网络重构模型，通过在网络重构流程中调用孤岛划分子模块，实现了孤岛划分与网络重构的统一，进一步提高了分布式电源的利用率和配电网供电可靠性。以PG&E69节点配电系统作为算例，在不同场景下对配电系统进行了网络重构和孤岛划分，仿真结果表明，所提重构策略能够充分利用分布式电源并尽可能多地恢复负荷供电。

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1绪论

1.1课题背景及意义

1.2.1有源配电网孤岛划分概述与研究现状

1.2.2有源配电网网络重构概述与研究现状

1.3本文的主要工作

2分布式电源及其对配电网的影响

2.1分布式电源的特点

2.2分布式发电

2.2.1风力发电

2.2.2光伏发电

2.2.3燃料电池

2.2.4微型燃气轮机

2.3分布式储能

2.3.1分布式储能简介

2.3.2分布式储能在配电网中的应用

2.4分布式电源接入对配电网的影响

2.5本章小结

3基于功率与电量预估的有源配电网动态孤岛划分策略

3.1有源配电网孤岛划分的基本原理

3.2孤岛划分的数学模型

3.2.1负荷的分级

3.2.2目标函数

3.2.3约束条件

3.3有源配电网动态孤岛划分方法

3.3.1有源配电网故障期间的功率和电量预估

3.3.2基于储能约束的孤岛划分准则

3.3.3多时段动态孤岛划分策略

3.4算例分析

3.4.1算例一

3.4.2算例二

3.5本章小结

4有源配电网多目标网络重构策略

4.1有源配电网重构的基本原理

4.2多目标配电网重构模型

4.2.1目标函数

4.2.2约束条件

4.3.1遗传算法概述

4.3.2多目标网络重构策略

4.4算例分析

4.5本章小结

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间在校表现情况

论文发表情况

获奖情况