采用三相模型的智能中低壓配電網(wǎng)的評(píng)價(jià)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(dòng)汽車(chē)的普及，未來(lái)的智能中低壓配電網(wǎng)中三相不平衡問(wèn)題將更為突出。為了分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)化三相不平衡的中低壓配電網(wǎng)，本項(xiàng)目對(duì)以下問(wèn)題展開(kāi)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(xiàn)”模型，開(kāi)展了中低壓配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算方法的研究；2）為提高潮流計(jì)算效率，開(kāi)展了配電網(wǎng)三相線(xiàn)性潮流計(jì)算方法的研究；3）提出了定量指標(biāo)對(duì)三相配電網(wǎng)展開(kāi)評(píng)價(jià)；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(shí)計(jì)及削峰填谷、提高電壓質(zhì)量的優(yōu)化調(diào)度模型。本項(xiàng)目摒棄了以往基于理想接地假設(shè)而進(jìn)行Kron 簡(jiǎn)化的、將單相潮流簡(jiǎn)單擴(kuò)展到三相潮流計(jì)算的框架，詳細(xì)給出了包含中性點(diǎn)的線(xiàn)路及配電變壓器的完整模型，建立了基于“三相四線(xiàn)”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(jí)、不同線(xiàn)制下配電系統(tǒng)的多種結(jié)構(gòu)，同時(shí)能夠考慮系統(tǒng)各接地點(diǎn)的接地阻抗。對(duì)負(fù)荷和分布式電源進(jìn)行了詳細(xì)分類(lèi)，并針對(duì)三相分布式電源采用了更貼近實(shí)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(duì)所建立的精細(xì)化模型的潮流方程進(jìn)行求解。采用2 種簡(jiǎn)化方法對(duì)統(tǒng)一描述的星形和三角形接法的ZIP 負(fù)荷模型進(jìn)行線(xiàn)性化處理，提出了相應(yīng)的線(xiàn)性三相潮流求解算法。將仿射矩陣求逆方法和線(xiàn)性三相潮流算法相結(jié)合，提出了配電網(wǎng)區(qū)間線(xiàn)性三相潮流的非迭代仿射求逆計(jì)算方法。采用概率、區(qū)間和模糊模型對(duì)系統(tǒng)中存在的不同類(lèi)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(xiàn)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(fù)荷平坦度指標(biāo)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。以家庭用戶(hù)用電成本最小和負(fù)荷曲線(xiàn)平坦度最優(yōu)為目標(biāo)，構(gòu)建了基于分時(shí)電價(jià)和蓄電池實(shí)時(shí)控制的家庭能量管理系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度策略。項(xiàng)目成果將為智能配電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)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(dòng)汽車(chē)的普及，未來(lái)的智能中低壓配電網(wǎng)中三相不平衡問(wèn)題將更為突出。為了分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)化三相不平衡的中低壓配電網(wǎng)，本項(xiàng)目擬針對(duì)以下問(wèn)題展開(kāi)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)的 三相四線(xiàn)模型，完善配電網(wǎng)三相確定性潮流的計(jì)算方法；2）采用合適的概率模型描述配電網(wǎng)中的隨機(jī)因素，合理處理不同相之間的隨機(jī)變量的相關(guān)性問(wèn)題，開(kāi)展配電網(wǎng)三相概率潮流計(jì)算方法的研究；3）提出定量指標(biāo)，構(gòu)建配電網(wǎng)的確定性評(píng)價(jià)方法和概率性評(píng)價(jià)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(shí)計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電源、電動(dòng)汽車(chē)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(xiàn)性、多模型、多目標(biāo)的復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)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(wèn)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(chǔ)能裝置的輸出功率滿(mǎn)足微電網(wǎng)的負(fù)荷需求，保證微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)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?yàn)榈貐^(qū)提高熱（冷）/電負(fù)荷，因此，在考慮電功率平衡的同時(shí)，也要保證熱（冷）負(fù)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(yùn)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(shí)這類(lèi)電源容量較小，單一的負(fù)荷變化都可能對(duì)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(jì)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(wú)形中增加了微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的難度，由原來(lái)傳統(tǒng)的單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)變成了一個(gè)多目標(biāo)的優(yōu)化問(wèn)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(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性，綜合熱（冷）/電負(fù)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(gè)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(fù)荷控制命令，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)中的各分布式電源、儲(chǔ)能單元與負(fù)荷間的最佳配置。

目前，對(duì)含多種分布式電源的微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已做了一些相關(guān)的研究。 2100433B