计及需求响应的主动配电网有功-无功鲁棒优化研究

作     者：谢加新 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：章健

授予年度：2021年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：主动配电网 分布式电源 有功-无功协调优化 需求响应 

摘      要：面对日益严峻的能源短缺与生态环境污染等多重问题,大力发展以风光发电为代表的分布式新能源发电成为全球共识。同时,主动配电网作为智能电网的重要组成部分因其可以对网内的众多可调控资源进行最优管理而受到广泛关注。然而,有功-无功功率强耦合性、源-荷不确定性为主动配电网优化运行带来了诸多挑战。此外,需求响应能够有效引导用户主动参与电力负荷调整,对于实现配电网经济、安全运行具有重要意义。基于上述,本文以提高配电网运行的经济性与安全稳定性为目的,计及需求响应、源-荷不确定性、众多有功/无功可调控装置的调节能力,对主动配电网的有功-无功协调优化进行相关研究。首先,分析介绍主动配电网内的各可调控资源,研究了风光发电系统的功率输出特性与并网方式,阐述了需求响应技术的两种激励机制,分析了储能装置、并联电容器等有功/无功可调控装置的工作特性,并根据其各工作特性建立对应的数学模型。其次,阐述与研究了配电网潮流计算方法及其功率强耦合性,从网损与电压两个角度研究分析了网内有功-无功功率的强耦合性,并基于PG＆E69节点系统进行算例仿真,仿真结果表明:网内的有功/无功皆会对系统中的网损与电压产生影响,验证了对配电系统内有功-无功进行协调优化的必要性。然后,考虑配电网内有功-无功强耦合性,建立计及需求响应的主动配电网有功-无功协调优化模型,该模型以系统日运行成本最小为目标,将可中断可转移负荷机制与储能装置、无功调节装置相结合从而对配电网进行协调优化,并在IEEE33节点系统上进行仿真计算,结果表明:所建模型具有可行性,同时经不同运行方案验证了文中模型能够有效提高系统经济性,改善系统电压。最后,为适应系统中的源-荷不确定性,构造分布式电源和负荷的盒式可调鲁棒优化模型,以考虑到旋转备用容量惩罚成本的运行成本最小为目标函数,通过二阶锥等方法将模型转化为混合整数二阶锥规划问题,并进一步运用强对偶理论和拉格朗日变换简化模型,选用CPLEX对IEEE33节点系统仿真计算,结果表明:所建模型可以有效平衡系统的经济性与鲁棒性,验证了模型的合理性和正确性。