【摘要】：配電網(wǎng)建設(shè)往往滯后于輸電網(wǎng),我國(guó)配電網(wǎng)在較大范圍內(nèi)尚存在著網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較薄弱、自動(dòng)化程度不高、接納分布式能源能力有待提升等問(wèn)題。與此同時(shí),配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題雖然已經(jīng)受到廣泛重視,但在理論方法和實(shí)現(xiàn)手段兩個(gè)方面還有諸多問(wèn)題亟待研究。本文基于已有配電網(wǎng)網(wǎng)架或在現(xiàn)有配電網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行合理拓展,在保證配電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的前提下,并考慮分布式能源接納需要和需求側(cè)響應(yīng)作用,研究實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行方法。從網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)角度,研究了配電網(wǎng)多種重構(gòu)運(yùn)行場(chǎng)景的經(jīng)濟(jì)性以及使用故障限流器下配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題;從負(fù)荷側(cè)角度,提出了計(jì)及網(wǎng)絡(luò)損耗,基于多個(gè)負(fù)荷集中商的用戶參與需求側(cè)響應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,研究了在相應(yīng)的動(dòng)態(tài)需求側(cè)響應(yīng)情況下的配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題;協(xié)同網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和需求側(cè)響應(yīng),并考慮分布式能源接納能力,構(gòu)建了配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型,提出了優(yōu)化運(yùn)行方法。主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)為了滿足智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)重構(gòu)的需要,部分不滿足實(shí)時(shí)重構(gòu)的斷路器需要升級(jí)替換,因此,提出了重構(gòu)點(diǎn)(升級(jí)的斷路器)最優(yōu)布局方法,以確定斷路器布局的最優(yōu)數(shù)量和合適位置。研究表明,較高頻次的配電網(wǎng)重構(gòu)策略可以降低網(wǎng)絡(luò)損耗,但也導(dǎo)致開(kāi)關(guān)動(dòng)作成本攀升,所以配電網(wǎng)重構(gòu)優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題具有較高的復(fù)雜性。本文建立了配電網(wǎng)多種重構(gòu)運(yùn)行場(chǎng)景的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型,研究了以小時(shí),天,周,月和季度為最小時(shí)間單位的重構(gòu)運(yùn)行方案,并基于運(yùn)行費(fèi)用和投資回報(bào)率這兩個(gè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)確定最優(yōu)的配電網(wǎng)重構(gòu)策略。針對(duì)三個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析,結(jié)果表明,采用本文所提出的重構(gòu)策略可以帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。(2)針對(duì)在分布式電源大量接入后環(huán)網(wǎng)運(yùn)行可能出現(xiàn)短路電流超標(biāo)問(wèn)題,提出了一種使用故障限流器下的配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方案。所提方案在有效降低網(wǎng)絡(luò)損耗和提高供電可靠性的同時(shí),可以減小由于環(huán)網(wǎng)運(yùn)行所增加的短路電流,并可降低了由于環(huán)網(wǎng)運(yùn)行所帶來(lái)的繼電保護(hù)策略的復(fù)雜性。由于故障限流器成本不低,因此需要平衡收益(供電可靠性增加和網(wǎng)損減少)和投資成本(故障限流器及其輔助裝置費(fèi)用)。通過(guò)對(duì)故障限流器單價(jià)的敏感性分析,建立了使用故障限流器下配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性模型,從而得出故障限流器的最優(yōu)數(shù)量和合適位置。仿真結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)相比,使用故障限流器下配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行具有更好的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。(3)計(jì)及網(wǎng)絡(luò)損耗,提出了基于多個(gè)負(fù)荷集中商的用戶參與需求側(cè)響應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,研究了在相應(yīng)的動(dòng)態(tài)需求側(cè)響應(yīng)情況下的配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行方法。通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)和負(fù)荷需求建立了關(guān)聯(lián)模型。為了保障獎(jiǎng)勵(lì)的公平性和有效性,采用合作博弈中Shapley值來(lái)量化各負(fù)荷集中商所管轄的參與需求側(cè)響應(yīng)用戶對(duì)于配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的貢獻(xiàn)程度,按比例分配獎(jiǎng)勵(lì),并從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度建立了獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制下用戶的響應(yīng)模型。所提方法可以體現(xiàn)動(dòng)態(tài)需求側(cè)響應(yīng)特性,即根據(jù)負(fù)荷的變化而改變相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)值。仿真結(jié)果表明,基于多個(gè)負(fù)荷集中商的用戶參與需求側(cè)響應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制能明顯削減負(fù)荷峰值,降低網(wǎng)絡(luò)損耗。(4)建立了協(xié)同網(wǎng)架重構(gòu)和需求側(cè)響應(yīng)以最小化可再生能源消納費(fèi)用的配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型。在給定的需求側(cè)響應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制下,以消納風(fēng)電為例,建立了用戶溫控負(fù)荷和負(fù)荷集中商電池儲(chǔ)能裝置出力的協(xié)同優(yōu)化方法。因?yàn)闇乜刎?fù)荷參與需求側(cè)響應(yīng)必須以不降低用戶舒適度為前提,所以本文采用了金融學(xué)衡量風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)CVaR來(lái)量化用戶舒適度越限風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)出力的隨機(jī)性,建立了基于CVaR約束下的多階段隨機(jī)優(yōu)化模型,采用基于馬爾可夫決策過(guò)程的多階段隨機(jī)優(yōu)化方法進(jìn)行求解。仿真結(jié)果表明,協(xié)同網(wǎng)架重構(gòu)和需求側(cè)響應(yīng)可以有效降低可再生能源預(yù)測(cè)誤差帶來(lái)的影響,從而提高了配電網(wǎng)對(duì)可再生能源的消納能力。
【圖文】：

［１３］。狀態(tài)變量ｙ邋＝邋［＾，７２，３／３，：＾］代表了在每個(gè)回路所需斷開(kāi)線路是按照一定順序編號(hào)，所以不同回路中斷開(kāi)線路的編１邋＜邋ｙｉ邋＜邋３逡逑４邋＜邋ｙ２邋＜邋８逡逑９邋＜邋ｙ３邋＜邋１２逡逑１３邋＜邋ｙ４邋＜邋１６逡逑所示，配電網(wǎng)存在的共同支路為｛ｆｉ３，邋Ｓ４｝邋，邋｛５５，邋Ｓ１４，。為了避免系統(tǒng)丟失負(fù)荷，也避免創(chuàng)造多余回路，這些共。從數(shù)學(xué)角度來(lái)看，可以寫成如下式子：逡逑ｊ．ｐ邋＿邐ｉｆ邋ｏｐｅｎ邋ｔｗｏ邋ｃｏｍｍｏｎ邋ｂｒａｎｃｈｅｓ（０，，邐ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ逡逑是配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)約束的懲罰因子。逡逑

步驟１：采用離散粒子群算法（ＤＰＳＯ）計(jì)算出每個(gè)小時(shí)最優(yōu)的配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。逡逑為了更好闡釋所提方法，選用了一個(gè)典型具有商業(yè)負(fù)荷特性的負(fù)荷曲線作為樣本。正逡逑如圖２－３所示，負(fù)荷數(shù)據(jù)采集頻率是按照小時(shí)為時(shí)間單位。采用離散粒子群算法（ＤＰＳＯ）逡逑針對(duì)每個(gè)小時(shí)的負(fù)荷特性進(jìn)行最優(yōu)潮流計(jì)算，得出每小時(shí)最優(yōu)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。逡逑步驟２：將步驟１的方法沿用到全年維度，就可以得出全年每小時(shí)的配電網(wǎng)最優(yōu)逡逑重構(gòu)方案（８７６０個(gè)小時(shí)），可以用下式來(lái)表示：逡逑８７６０ｈ逡逑？＾１，１邐＊＾１，２邐邋邋＾ｌ，ｍ邐＊＾１，８７６0＂逡逑＊＾２，１邐＾２，２邐邋邋＊＾２，ｍ邐＆，８７６０逡逑：：……邋；邋；邋（２」１）逡逑－＊＾７１，１邐＾ｎ，２邐邋邋＾ｎ，ｍ邐＊＾ｎ，８７６０－逡逑其中，每列［Ａ，ｍ邋ｓ２，ｍ…代表了在爪小時(shí)的最優(yōu)配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。Ｓｎ７ｎ逡逑表示了在ｍ小時(shí)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM732

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2589076