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促进DG消纳的主动配电网规划—运行联合优化研究

陈聪伟  
【摘要】:随着传统化石能源的逐步短缺以及人们环保意识的增强,分布式电源(Distributed Generation,DG)凭借可再生及环境友好等特点得到广泛应用。但是大规模的DG并网将会给配电网带来新的挑战,为了提高配电网对规模化DG接入的应对能力,主动配电网(Active Distribution Network,ADN)应运而生,通过对ADN中的源-网-荷-储进行主动管控,以实现DG的最大化消纳。为此,本文从稳态和故障状态两个方面进行优化,首先考虑DG及负荷的不确定性;其次基于DG规划和ADN运行,构建促进DG消纳的双层优化模型;然后,考虑设备的适应性,研究故障状态下DG的准入容量;最后,在此基础上提出以电网公司综合效益最优为目标并对系统中的薄弱设备进行改造,实现电网公司获得综合效益最优的同时,保证系统在任何状态下均能可靠运行。本文的主要研究工作如下:(1)对ADN和DG的关键技术进行介绍,并针对DG不可调控的缺陷采用DG逆变并网功率解耦控制,实现DG可调可控以促进DG的消纳。(2)基于气象数据,将全年分成8760个时段,并采用K-Medoids聚类算法对风速、光照强度和负荷样本进行缩减,构建DG及负荷的典型运行状态子空间,然后基于典型运行状态提出以DG并网容量为目标函数的ADN双层优化模型,模型中考虑了配电网重构、无功补偿容量调节、可控负荷调节、DG调节、储能调节等优化措施。并采用和声搜索算法和自适应遗传算法相配合对模型进行求解。结合具体算例,验证所提模型和求解算法能有效提高间歇性DG的接入容量。(3)基于单点并网和多点并网分析,当故障发生在并网点相邻馈线、上游和下游时各保护装置的动作情况并以此为依据确定DG的准入容量。然后对个别薄弱设备进行改造,以提高DG的并网容量。仿真结果表明,对个别保护装置加装电流电压联锁速断保护以及更换个别线路可以显著提高DG的并网容量。(4)从电网公司的效益出发,以经济性收益、DG消纳量和电压改善收益为目标函数,并采用熵权法分配各个子目标的权重。提出计及DG规划和ADN运行的综合优化模型,并采用人工智能算法求解该模型。最后对最优解所对应的DG安装容量进行故障校验并对个别薄弱设备进行改造。通过算例验证所提综合优化措施既可以实现综合效益最优又能保证系统在任何状态下均能可靠运行。本文对DG的规划和ADN运行进行研究,同时计及故障状态下设备的适应性,能显著提高DG的渗透率,具有一定的理论和工程应用价值。


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