计及含储能多端SOP的主动配电网运行及配置优化研究

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近年来,风力发电、光伏发电等分布式能源在配电网中所占比例越来越高,其出力的不确定性对配电网的稳定运行带来了诸多挑战。智能软开关(Soft Open Point,SOP)就是在上述背景下衍生出的一种新型智能配电装置,能够精准、快速地控制功率的流动,从而调节整个配电系统的潮流分布,进而带来系统损耗降低、电压水平改善等一系列益处,该装置与储能系统集成后,使其还具备了削峰填谷、平抑波动的功能,同时带来了如功率流动控制更加困难、储能与SOP容量如何优化配置等新的问题。本文针对含储能多端SOP接入主动配电网所带来一系列优化运行、容量配置等问题,围绕其运行与规划方法展开研究,主要研究工作如下:1)以背靠背电压源变流器型SOP为研究对象,分析了其在d-q旋转坐标系下的数学模型,并描述了其不同工况下的控制策略及运行的约束条件;在两端SOP的基础上进一步推导了含储能多端SOP的数学模型。建立了主动配电网的潮流优化模型,并详细介绍了其求解过程。2)集成了储能系统的SOP的出现提高了设备的利用率,增强了SOP应对暂态扰动、改善系统潮流分布的能力。本文提出了一种含储能多端SOP对主动配电网的潮流优化策略,建立了以SOP传输的有功功率、无功功率及储能系统输出的有功功率为决策变量,多种约束条件下主动配电网总有功损耗最小、电压偏差最小的多目标优化数学模型,采用多目标粒子群优化算法与折中筛选算法求取全局最优解,对SOP的最优接入位置进行了选取,实现了主动配电网总有功损耗的降低和电压水平的改善。最后,将含储能多端SOP与常规SOP对改进的IEEE 33节点系统的优化效果进行详细的对比分析,从主动配电网的潮流优化、经济效益提升两个方面验证了所提优化策略的有效性。3)考虑到投资和运行成本,对于含储能多端SOP来说,其SOP容量与储能容量的选择成为一个值得研究的问题。本文以优化主动配电网运行状态、提升经济效益为目标,研究了一种计及含储能多端SOP的主动配电网双层优化策略。建立了计及含储能三端SOP的主动配电网的双层规划模型,上层规划模型以SOP和储能的容量值为决策变量,年综合费用最小为目标函数;下层规划模型以SOP各时段传输的有功功率与无功功率以及储能系统各时段输出的有功功率为决策变量,主动配电网的总有功损耗最小为目标函数,并采用标准粒子群优化算法和锥规划算法进行求解。最后,在改进的IEEE 33节点系统中,将双层优化策略与常规的潮流优化方法进行对比分析,对其优越性进行了验证。
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