输配电网中有功/无功协调优化建模及校正策略研究

摘要

输配电网中有功/无功协调优化同时考虑有功/无功可控设备的调整，使优化过程可在更大的可行域内搜索最优解，因此其优化结果可能会进一步增强系统运行经济性与安全性。当前对有功/无功协调优化已有大量研究，但已有研究中存在一定不足，输电网有功/无功协调优化并未对发电机这一最重要的电源严格考虑，使得发电机的安全运行难以得到保障;主/配电网有功/无功协调优化中对电动汽车和储能等典型元件考虑不甚严谨，且未考虑由于配电网离负荷区较近所引起的负荷特性对优化的影响。本文即针对上述缺陷改进后的优化建模和校正策略进行研究。
　　本文在输电网有功/无功协调优化中考虑发电机安全运行极限，由发电机功率圆图推得发电机无功出力约束限值与其有功出力和机端电压的函数关系。在优化过程中，发电机无功出力约束限值不再保持为定值，丽是需根据其有功出力和机端电压进行校正，以保证发电机始终运行在其安全运行区域内，使优化结果更为客观且符合实际。本文对输电网有功/无功协调优化相对于先有功优化后无功优化的优势、有功/无功协调优化中计及发电机安全运行极限的必要性进行了验证。鉴于发电成本与发电机经济参数及其有功出力有关，本文还分析了与负荷中心距离不同的发电机其经济参数变化对协调优化后发电机有功出力的影响。
　　本文在主动配电网有功/无功协调优化中，考虑到电动汽车换电模式相对于整车充电模式的优势和未来发展趋势，以电动汽车换电站参与优化研究为主，基于换电站内充放电装置-电池组连接模式和电池组充放电特性分析，建立换电站约束模型并纳入主动配电网有功/无功协调优化模型中，验证了换电站参与优化的可行性;结合换电站与常规电池储能电站的异同，对二者进行了比较研究。以ZIP负荷为例考虑负荷静态电压特性，在优化中通过校正ZIP负荷接入节点的功率平衡方程和雅可比矩阵中相关元素，使优化结果更为符合实际，验证了负荷静态电压特性对优化的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要工作

第2章 输配电网中有功／无功协调优化模型分析与算法选择

2．1 引言

2．2 有功／无功协调优化模型分析

2．3 广义逆优化方法

2．3．1 函数变换

2．3．2 牛顿-拉夫逊法结合广义逆计算扩展潮流方程

2．3．3 收缩策略

2．3．4 优化流程

2．4 本章小结

第3章 计及发电机安全运行极限的输电网有功／无功协调优化

3．1 引言

3．2 输电网有功／无功协调优化模型

3．2．1 目标函数

3．2．2 等式约束

3．2．3 不等式约束

3．3 发电机安全运行极限分析

3．3．1 发电机安全运行极限图

3．3．2 发电机无功出力约束限值分析

3．4 发电机无功出力约束限值校正策略

3．5 优化流程

3．6 算例分析

3．6．1 有功／无功协调优化效果分析

3．6．2 发电机安全运行极限的影响分析

3．6．3 发电机经济参数影响分析

3．7 本章小结

第4章 计及电动汽车换电站和负荷静态电压特性的主动配电网有功／无功协调优化

4．1 引言

4．2 ADN有功／无功协调优化模型

4．2．1 目标函数

4．2．2 等式约束

4．2．3 不等式约束

4．3 BESS／BSS模型构建

4．3．1 BESS／BSS内部电池组接入ADN模式

4．3．2 BESS／BSS约束条件

4．3．3 BESS／BSS充放电装置-电池组连接模式对功率约束的影响

4．4 负荷静态电压特性影响及校正策略

4．4．1 相关功率平衡方程的校正

4．4．2 雅可比矩阵中相关元素的校正

4．5 优化流程

4．6 算例分析

4．6．1 BESS／BSS接在不同节点对优化结果的影响

4．6．2 BESS／BSS内充放电装置数量对优化结果的影响

4．6．3 负荷静态电压特性对优化结果的影响

4．7 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢