主动配电网节能降损优化控制研究文献综述
2020-07-01 20:49:42
文 献 综 述
随着传统化石能源短缺、环境污染等问题日益严峻,单纯依靠增加电源和变电站投资建设来满足快速增长的电力需求的传统电网规划方式受到各方面的极大挑战。在此背景下,国外学者在2008 年国际大电网会议(CIGRE)首次提出了主动配电网(ADN)的概念,旨在解决配电侧兼容大规模间歇式可再生能源,提升绿色能源利用率以及一次能源结构等问题。
与主要关注用户侧的微电网(MG)不同,ADN 主要面向由电力企业管理的公共配电网。它是智能配电网技术发展到高级阶段的产物,是一种兼容电网、分布式发电(DG)及需求侧管理等多类型技术的全新开放式配电系统体系结构。ADN 的技术理念将系统运行中的信息价值及电网-用户之间的互动能力提升至一个新高度,强调在整个配电网层面内借助主动网络管理(ANM)实现对各类可再生能源的主动消纳及多级协调利用,最终促进电能低碳化转变及电网资产利用效率的全方位提高。
相比管制背景下的传统配电网,ADN 无论在技术特性上,或是面临的外部市场环境方面,均有着自身鲜明的特点;而我国电力工业低碳化发展的要求又为ADN 的应用实施赋予了更多的内涵。ADN应该发挥何种作用以支撑节能减排目标的实现?对此,又需要采用怎样的科学规划方法才能确保企业投资经济效益与社会环境效益的相协调?这是当前亟待回答的重要命题。因此,研究与低碳经济相适应的ADN 规划方法与发展模式,无疑具有重要的理论、战略和现实意义。
对于ADN的研究,文献[3]提出考虑分布式电源和配网重构因素的主动配电网扩展规划模型;文献[4]建立了考虑网络损耗、DG投资费用、DG主动参与调峰的费用以及线路投资费用的配电网规划模型;文献[5]考虑社会、配电网运营商以及DG投资商的相互博弈,提出了主动配电网的成本效益分析方法,为平衡各方利益提供了基础。
然而大规模DG 并网会引起电压波动甚至过电压越限,并导致馈线潮流双向流动及过载,严重限制了AND 对DG 的消纳。从日前、日内多时段优化运行的前瞻视角确定ADN 各可调设备的运行操作策略,是解决该类问题的一种有效工具。针对ADN 多时段优化策略的制定,文献[8]通过调度ADN 中的ESS 和DG 等可调资源,研究了ADN 多时段优化问题。文献[9]建立了一个混合整数非凸非线性规划模型,将变压器的有载调压分接头和静止无功补偿器的优化调度考虑在内,并提出了一种离散变量连续化处理再规整的两阶段求解方法。另外,建立配电网优化调度的三相模型已逐渐成为研究的主流,并且如何在三相有功无功耦合的模型基础上解决ADN 的双向潮流、线路损耗、弃风(光)、过电压、馈线过载等问题是配电网运行管理中面临的挑战。
随着我国电力体制改变进一步推进,为主动配电网公司(ADisCo)作为市场主体参与市场进行售电和购电提供了可能,为此开展电力市场环境下ADN的运行优化研究具有重要的现实意义。
文献[12]研究了ADN与主网的有功协调优化调度问题。文献[13]提出了全网集中优化,区域协调校正的ADN优化运行控制技术,在长周期内协调全网有功和无功资源,在短周期内将电网划分为若干个可控区域,提出了区域内分布式电源,电压无功设备,柔性负荷的协调校正控制策略。文献[14]提出了包括日前经济优化和日内滚动修正的优化调度方法,以解决DG引起的配电网过电压问题。但这些研究没有考虑新能源及负荷的随机性带来的影响。
随着新能源发电等不确定性运行状况的不断增加,在ADN 运行优化问题中考虑不确定性因素已经成为当前研究热点。文献[16]基于拉丁超立方采样的概率潮流方法考虑了多个风电机组接入的随机性。文献[17]基于概率统计理论考虑了分布式发电出力和负荷波动的不确定性。通常在考虑新能源出力不确定性的ADN 运行优化研究中,仅考虑有功部分,较少文献同时考虑ADN 的运行安全问题。文献[18]考虑DG、储能、无功补偿装置等连续和离散控制变量,提出了基于混合整数二阶锥规划的ADN 有功、无功多时段优化运行模型。文献[19]基于分段线性化技术对有载调压变压器(on-load tap changer,OLTC)精确线性化建模,在支路潮流方程基础上提出了一种基于二阶锥松弛的含OLTC 的ADN 最优潮流模型。上述模型都在最大化ADN 经济性的同时考虑了运行安全性,但是在考虑DG 等不确定性的优化模型中加入如OLTC 和电容器等离散控制变量以及非线性安全运行约束会显著增加模型计算和求解的困难。
随着智能配电技术的发展,其对落实节能减排具有重要的意义,而降压节能技术(conservation voltage reduction,CVR)是智能配电技术的主要组成部分。降压节能技术是指当用电终端节点电压降低时,能在一定程度上减小用户用电量。当市场购电价格过高时,ADisCo 可以适当利用降压节能技术减小购电量,从而提高运行经济性。