计及多主体利益的有源配电网无功电压控制策略研究

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随着能源危机的日益加深,电力需求的持续增长以及环境污染问题的逐渐凸显,传统的集中式供电模式难以满足环境友好性和运行灵活性的要求。在此背景下,能源转型加剧,分布式电源广泛接入配电网,其中受到国家补贴等政策影响,灵活环保的光伏电源发展尤为迅猛。含高渗透率分布式电源接入的配电网面临更加严峻复杂的电压控制问题,因此,亟需充分调动配电网内的调压资源,深入挖掘各设备的调压能力,最大限度的将电压控制在安全运行范围内。分布式电源可以通过优化输出功率改变线路上的功率流动,为配电网提供了新的电压控制手段。已有研究中的电压控制策略多从配电网利益出发,以网络损耗或者电压偏差最小为目标函数,未能计及光伏的自身利益,难以全面描述不同主体的互动关系和利益诉求。
  针对以上问题,本文从技术控制角度提出了多目标动态无功电压控制策略;从技术控制与经济引导相结合的角度提出了考虑多主体博弈的有源配电网无功电压控制策略。具体研究内容如下:
  首先介绍了本文所涉及的基础理论,包括光伏调压原理、非合作博弈理论、双层优化理论和粒子群优化算法改进四部分,通过算例验证了自适应粒子群优化算法良好的全局搜索性能。
  其次,针对有源配电网无功电压控制中光伏与传统调压设备间协调配合的问题,以光伏无功效益和配电网网络损耗为目标函数,通过内嵌预动作表以满足设备投切次数约束,提出了多目标动态无功电压控制方法。通过算例分析验证了该策略有效解决含设备动作次数限制的离散设备与光伏的协调优化问题,同时将光伏无功效益作为目标函数之一,得到的电压控制策略可以在一定程度上体现光伏利益。
  再次,分析了配电网运营商和光伏运营商在无功电压控制过程中的互动关系和利益诉求,构造了考虑网络损耗成本、光伏无功购买成本以及OLTC动作成本的配电网运营商的数学模型;改进了光伏无功成本函数,构建了以自身利益最大为目标函数的光伏运营商的数学模型。基于非合作博弈理论和双层优化方法对二者分开调度,兼顾多主体利益,提出了考虑多主体博弈的有源配电网无功电压控制方法。
  最后,对改进的IEEE33节点配电网不同场景下的无功电压控制情况进行算例分析。结果表明:考虑多主体博弈的有源配电网电压控制策略可有效提高配电网电压质量和光伏的运营收益,体现光伏在电压调节中的自主性;与纯技术手段相比,结合市场机制引导的调压策略可满足不同无功充裕度下配电网电压控制的需求;无功成本对博弈结果有显著影响,通过分析政府补贴政策、光伏发电成本等因素对博弈结果的影响,得出了一些可供借鉴的结论。
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