采用三相模型的智能中低壓配電網(wǎng)的評價與優(yōu)化

隨著家庭/小區(qū)單相可再生分布式電源的大量接入以及家用電動汽車的普及，未來的智能中低壓配電網(wǎng)中三相不平衡問題將更為突出。為了分析、評價和優(yōu)化三相不平衡的中低壓配電網(wǎng)，本項目對以下問題展開了研究：1）充分考慮非理想因素，建立了精確的元件模型，構(gòu)建了統(tǒng)一的“三相四線”模型，開展了中低壓配電網(wǎng)三相潮流計算方法的研究；2）為提高潮流計算效率，開展了配電網(wǎng)三相線性潮流計算方法的研究；3）提出了定量指標對三相配電網(wǎng)展開評價；4）依托家庭能量管理系統(tǒng)，建立了以三相均衡化為主、同時計及削峰填谷、提高電壓質(zhì)量的優(yōu)化調(diào)度模型。本項目摒棄了以往基于理想接地假設(shè)而進行Kron 簡化的、將單相潮流簡單擴展到三相潮流計算的框架，詳細給出了包含中性點的線路及配電變壓器的完整模型，建立了基于“三相四線”框架的中低壓網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一模型，該模型能囊括不同電壓等級、不同線制下配電系統(tǒng)的多種結(jié)構(gòu)，同時能夠考慮系統(tǒng)各接地點的接地阻抗。對負荷和分布式電源進行了詳細分類，并針對三相分布式電源采用了更貼近實際的三相功率之和恒定的控制方式。采用基于注入電流的牛頓–拉夫遜法對所建立的精細化模型的潮流方程進行求解。采用2 種簡化方法對統(tǒng)一描述的星形和三角形接法的ZIP 負荷模型進行線性化處理，提出了相應(yīng)的線性三相潮流求解算法。將仿射矩陣求逆方法和線性三相潮流算法相結(jié)合，提出了配電網(wǎng)區(qū)間線性三相潮流的非迭代仿射求逆計算方法。采用概率、區(qū)間和模糊模型對系統(tǒng)中存在的不同類型變量分別建立其不確定性模型，提出了考慮多重混合不確定性的線性三相潮流算法。提出了采用三相不平衡度、電壓合格率和負荷平坦度指標對配電網(wǎng)進行評價。以家庭用戶用電成本最小和負荷曲線平坦度最優(yōu)為目標，構(gòu)建了基于分時電價和蓄電池實時控制的家庭能量管理系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度策略。項目成果將為智能配電網(wǎng)的規(guī)劃和運行提供技術(shù)支撐。 2100433B

隨著家庭/小區(qū)單相可再生分布式電源的大量接入以及家用電動汽車的普及，未來的智能中低壓配電網(wǎng)中三相不平衡問題將更為突出。為了分析、評價和優(yōu)化三相不平衡的中低壓配電網(wǎng)，本項目擬針對以下問題展開研究：1）充分考慮非理想因素，建立精確的元件模型，構(gòu)建統(tǒng)一的、能描述中低壓配電網(wǎng)各種拓撲結(jié)構(gòu)的 三相四線模型，完善配電網(wǎng)三相確定性潮流的計算方法；2）采用合適的概率模型描述配電網(wǎng)中的隨機因素，合理處理不同相之間的隨機變量的相關(guān)性問題，開展配電網(wǎng)三相概率潮流計算方法的研究；3）提出定量指標，構(gòu)建配電網(wǎng)的確定性評價方法和概率性評價方法；4）依托家庭能量管理系統(tǒng)，建立以三相均衡化為主、同時計及削峰填谷、減少電能損耗、提高電壓質(zhì)量的優(yōu)化調(diào)度模型，實現(xiàn)對分布式電源、電動汽車及可調(diào)家用電器的綜合管理。

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微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度是一種非線性、多模型、多目標的復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問題。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的能量供需平衡是優(yōu)化調(diào)度首先要解決的問題。微電網(wǎng)作為一種新型的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)也是如此。微電網(wǎng)能量平衡的基本任務(wù)是指在一定的控制策略下，使微電網(wǎng)中的各分布式電源及儲能裝置的輸出功率滿足微電網(wǎng)的負荷需求，保證微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，實現(xiàn)微電網(wǎng)的經(jīng)濟優(yōu)化運行。

與傳統(tǒng)的電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度相比，微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度模型更加復(fù)雜。

首先，微電網(wǎng)能夠為地區(qū)提高熱（冷）/電負荷，因此，在考慮電功率平衡的同時，也要保證熱（冷）負荷供需平衡。

其次，微電網(wǎng)中分布式電源發(fā)電形式各異，其運行特性各不相同。而風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源也易受天氣因素影響。同時這類電源容量較小，單一的負荷變化都可能對微電網(wǎng)的功率平衡產(chǎn)生顯著影響。

最后，微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度不僅僅需要考慮發(fā)電的經(jīng)濟成本，還需要考慮分布式電源組合的整體環(huán)境效益。這就無形中增加了微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的難度，由原來傳統(tǒng)的單目標優(yōu)化問題轉(zhuǎn)變成了一個多目標的優(yōu)化問題。

因此，微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度必須從微電網(wǎng)整體出發(fā)，考慮微電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性與環(huán)保性，綜合熱（冷）/電負荷需求、分布式電源發(fā)電特性、電能質(zhì)量要求、需求側(cè)管理等信息，確定各個微電源的處理分配、微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的交互功率以及負荷控制命令，實現(xiàn)微電網(wǎng)中的各分布式電源、儲能單元與負荷間的最佳配置。

目前，對含多種分布式電源的微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度問題，國內(nèi)外學(xué)者已做了一些相關(guān)的研究。 2100433B