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面向供电可靠的区域自治电网优化策略思考

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  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 日期:2022-07-14
  • 来源:上海论文网

电力论文哪里有?本文对区域自治电网进行整体架构研究,包括明确区域自治电网的概念及其形态、对其功能进行定位、制定区域自治电网优化策略并对区域自治电网内元素进行分析建模。

第一章 绪论

1.2.1 区域自治电网研究现状

分布式电源(DG)的大量接入使配电网网络结构变的复杂,传统的集中式运行控制方法已难以应对配电网新的发展需求,分布式管理更能良好地应对配电网中分散多变的电源、大量的控制数据以及灵活多变的控制方式[11-13]。目前区域自治的相关研究大多针对这一方面展开,针对优化运行及控制技术制定不同策略。

其中,研究最为广泛的是基于多代理系统的分布式调控方式,利用多代理系统的自主性和交互性,实现配电网的分层协同自治。文献[14]基于多代理系统,搭建了具有“主导 Agent–节点  Agent–受控单元  Agent”三层架构的自治协同控制系统,利用 Agent 实现各区域内部能量平衡,以及全网能量协调。文献[15]基于分布式电源多代理模型,提出包含区域内自治层、区域间协调层、配电网中心管控层的 3 层多代理能量管控策略。

也有研究采取分层分区的调控方式,将全局优化与区域自治相结合。文献[16]构建了一种基于多时间尺度的主动配电网三层控制体系框架,提出了目标提前决策,全局集中优化,区域分散自治的分层分区协同调控方法。文献[17]采用全局集中优化与区域分散自治相结合的方法来进行协调控制,基于全局优化所给定区域交换功率计划值,在区域自治过程采取实时反馈校正跟随实时功率波动。

文献[18]提出区域自治能力概念,指区域内的可控资源对实时波动的平衡能力,并建立考虑区域自治能力的主动配电网优化调度模型,引用最优条件分解理论实现模型的分层协调求解。

第三章 区域自治电网储能规划策略

3.1 引言

储能系统(energy storage system,ESS)具有一定的供电支撑能力以及灵活的充放电功率调节能力,将其接入电网能够有效缓解风光出力的间歇性、随机性,更重要的是,对区域自治能力的提升起着至关重要的作用。因此,储能是区域自治电网必不可少的组成部分。依据网络结构,顺势规划储能分布,为改善和提升系统应对故障的能力提供了机遇。如何合理规划储能,从结构性和功能性两方面体现区域自治特征,是实现区域自治电网的分区控制以及提升应对配电网故障的区域自治能力的关键。

因此,本章首先以配电网结构为基础,基于社团划分理论,形成内部结构紧密的虚拟自治区域;进一步,将虚拟边界作为约束并考虑分区控制,建立储能双层规划模型,外层模型以经济性最优为目标,进行各区域 ESS 选址定容;内层模型优化各个区域内ESS 的实时充放电功率,以自治性最优为目标,网损及区域间交互功率。最后,通过算例分析,验证所提考虑分区的储能双层规划模型的合理性与有效性。

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第四章 区域自治电网孤岛区域划分策略

4.1 引言

配电网呈现的“多源性”使配电网具有独立自治运行的能力,当输电系统或配电系统发生故障引发大停电事故的情况下,可利用 DG 的供电支撑能力形成配电网自治运行区域,对负荷进行供电恢复。如何快速有效地确定区域孤岛运行的范围,最大程度地发挥 DG 在自治运行时的持续供电能力,是制定孤岛区域划分策略的关键,也是配电网区域自治能力提升的重要环节。

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因此,基于区域自治电网的结构、特征,本章提出两阶段“搜索+调整”的孤岛自治区域划分策略。首先,将区域自治电网内负荷分级、DG 分类,制定搜索规则;进一步基于图论提出负荷恢复路径搜索策略,并利用可靠 DG 与非可靠 DG 联合供电形成初始区域范围;其次,考虑影响自治运行的多个因素,构建计及经济性、安全性的区域动态调整优化模型,对初始区域边界和区域内恢复负荷量进行动态调整,最终确定实时自治运行区域;最后,设计了两个测试算例,借助仿真结果验证了所提模型、方法的可行性和有效性。

4.2 孤岛区域划分原则

4.2.1 负荷分级及供电要求

负荷可根据供电可靠性的要求以及中断供电对人身安全、经济损失造成影响的程度进行分级[67],按重要度分类为一级(重要)负荷、二级负荷、三级负荷。一级(重要)负荷指中断供电影响重大、会造成重大损失的负荷。二级负荷中断供电会造成的影响严重度低于一级负荷,但也会造成较大损失。不属于一级负荷和二级负荷的负荷归类为三级负荷。一级(重要)负荷、二级负荷、三级负荷的权重值分别设为1 2 3ω、ω 、ω 。定义一级负荷最重要,二级负荷其次,三级负荷最次,即1 2 3ω ω ω 。相同等级的负荷,权重系数ω相同。

自治区域的形成应首先保障重要负荷快速 100%恢复供电,进一步恢复更多重要度更高的负荷。因此,通过 DG 恢复负荷的路径搜索策略应将负荷重要度作为首要搜索依据,以重要负荷恢复路径作为自治区域形成的基础。

分布式电源运行方式较为灵活,可以并网运行,也可以在系统失电时对孤岛区域提供功率支撑,使其自治运行。通过发挥自治区域内分布式电源的供电能力,对负荷快速恢复供电,可以提高配电网的供电可靠性,但由于不同的分布式电源供电特性不同,将其分为可靠 DG 和非可靠 DG。

具有独立对孤岛区域供电的能力的 DG 称之为可靠 DG,需具备以下条件:①电源具有黑启动能力且输出的功率稳定、大小可以调节;②当其独立对某一区域进行供电时,对应有控制策略可以维持该 DG 供电区域的电压、频率稳定。可靠 DG 主要包括储能装置、微型燃气轮机、配置储能装置的风能发电和光伏发电等。

第五章 总结与展望

5.2 展望

本文在针对区域自治电网进行优化策略研究方面取得了一定成果,但由于时间有限、自身科研能力还需提升,且该领域较新,当前研究仍存在一些不足,有待进一步完善,主要包括:

1)本文在 DG 方面只考虑了风电、光伏、储能,但例如电动汽车、虚拟电厂等也可以参与其中进行区域自治电网优化策略的研究,可以丰富区域自治电网内所含元素做进一步研究。

2)本文在多目标处理方式较为粗糙,权重系数的设置过程趋于主观。

3)本文在所采用双层粒子群算法和 Dijsktra 算法方面还需改善,进一步提升算法性能。

4)本文在储能规划问题中并未具体研究储能的控制策略,可进一步深入研究。

参考文献(略)

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