交直流混合配电网凭借灵活利用交流和直流电能的优势,将成为未来配电网发展主要趋势。由传统电力变压器发展而来的能量路由器,具有电压变换、潮流控制、能量双向流动及提供多样化即插即用接口等功能,被视为未来实现交直流混合配电网互联的关键设备。研究以能量路由器为配电枢纽的配电系统潮流计算及最优潮流模型,对实现未来配电网的科学规划和优化运行有着重要指导作用。相比于十分成熟的交流配电网潮流计算方法,含能量路由器这一新型变电设备的交直流配电网稳态潮流研究仍处于初级阶段。在此背景下,本文以含能量路由器的交直流配电网为研究对象,对其稳态建模与潮流优化进行深入研究,为改善未来配电网的经济性和安全性提供可行方案。首先,介绍了能量路由器这一新型智能变电设备的典型功能特征,建立标准化三级式能量路由器的稳态模型,分析其内部各模块进行详细的建模处理,在此基础上根据能量路由器各端口的控制方式及内部控制策略,建立能量路由器的稳态潮流计算模型。其次,针对含有能量路由器的系统在稳态建模方面的不足,建立含能量路由器的交直流混合配电网潮流计算模型。本文提出一种改进交替迭代法求解含能量路由器的交直流混合配电网潮流计算新方法,既确保计算速度和收敛性,又考虑能量路由器损耗。交直流混合配电网通过对交流配电网和直流配电网的重新划分以及能量路由器交直流端口等效,实现交流配电网和直流配电网的解耦,直流配电网考虑能量路由器端口下垂控制方式提出相应潮流计算方法,交流配电网与能量路由器各端口进行交替迭代求解直至各参数收敛不再变化。通过对比MATPOWER和本文方法的计算结果,证明了所提出潮流求解方法具有正确性和可行性。同时,通过不同场景对比,结果验证了改变能量路由器控制参数和控制方式可以不同程度地发挥其对系统节点电压的支撑作用和运行损耗的降低作用。然后,为改善交直流混合配电网的运行电压,建立含有能量路由器的交直流配电网单目标优化模型。在不改变发电机组调节成本的基础上,通过利用能量路由器的潮流调控能力,对其端口控制参数进行优化,直至在约束范围内寻到最优解,以改善系统的运行安全性。对改进的IEEE-69节点配电系统进行MATLAB仿真,验证了本文所提出利用粒子群算法建立含能量路由器的交直流配电网优化模型的正确性和有效性,与优化前系统对比,证实了优化能量路由器端口控制参数可以改善系统的电压运行水平。最后,为进一步发挥能量路由器对交直流混合配电网的潮流管控能力和对整体运行性能的提升能力,建立了含能量路由器的配电网多目标最优潮流模型。为更好协调多个优化目标之间的矛盾,综合考虑配电系统的经济性和稳定性两个存在一定冲突的性能,以网络损耗和电压偏差为目标,利用基于分解的多目标进化算法构建含能量路由器的交直流配电网优化多目标模型,并得到帕累托最优集;采用模糊隶属度法对帕累托最优集进行决策,选择出最佳的折中解。最后经过仿真分析验证了此优化模型相比于单目标优化更能从整体上提高配电网的综合性能,优化系统的运行状态。