论文部分内容阅读
交直流混合微电网省略了大量变流环节和变流装置，具有结构简单、运行损耗低和组网调控灵活的优点，其规模可通过互联构成的微电网群不断扩大。然而，上级配电网结构的坚强程度、工程周期中存在的动态因素和分布式电源(Distributed Generation，DG)的出力不确定性均会影响交直流微电网及其集群的规划与运行。本文考虑了上述因素，研究了考虑不确定性的交直流混合微电网及其集群规划方法，开展了以下工作：
(1) 交直流混合微电网结构与不确定性分析
分析了交直流混合微电网的基本结构和运行模式，以及配电网与微电网公共耦合点间供电路径的故障及转供情况，提出了微电网孤岛运行概率的计算方法。根据微电源的运行特性建立风机、光伏的输出功率模型和储能系统的寿命模型，并采用场景分析法处理了DG输出功率的不确定性，为后续的微电网随机规划建模和求解工作奠定基础。
(2) 交直流混合微电网单阶段随机规划方法研究
考虑到上级配电网结构及DG出力不确定性对微电网规划的影响，基于DG随机出力场景，将微电网孤岛运行概率和微电源模型内嵌到规划问题中进行一体化优化建模。其中，目标函数为微电网内DG、储能和变流器的投资成本和综合考虑并、离网模式下各随机场景运行成本的期望值之和，约束条件包括安装约束和并、离网模式下各随机场景的运行约束，并引入0-1变量和实数变量，将其转化为混合整数规划模型并求解。算例比较分析了上级配电网结构、工程年限和直流负荷占比对微电网电源规划方案的影响，证明了所提微电网单阶段随机规划方案的鲁棒性和经济性。
(3) 交直流混合微电网多阶段随机规划方法研究
考虑到上级配电网的分阶段改造、源储成本变化和负荷增长等动态因素，将微电网规划周期划分为多个阶段，并提出高可靠性配电网改造方案以满足配电用户对可靠性的需求。以全阶段的综合成本最小为目标函数，综合考虑各阶段的安装和并、离网运行约束，建立了 DG、储能和变流器的多阶段优化配置模型并求解。算例基于实际工程确定了上级配电网各阶段的改造方案，验证其对微电网孤岛运行概率的削减作用，比较分析了微电网逐年规划方案和多阶段规划方案，证明了所提的综合考虑多种动态因素的微电网多阶段随机规划方案的鲁棒性和经济性。
(4) 交直流混合微电网群多阶段随机规划方法研究
考虑到单微电网的消纳能力有限，将多个交直流混合微电网构成集群，并分析其基本结构和典型运行模式，鼓励微电网群离网模式下，通过短期互联保障重要负荷的可靠供电。以多个微电网的综合成本之和最小为目标函数，综合考虑各阶段的安装和群并网、群离网的运行约束，建立了交直流混合微电网群内 DG、储能和变流器的多阶段优化配置模型。算例比较分析了考虑短期互联的微电网群系统和不考虑能量互济的多微电网系统的规划方案，证明了所提的考虑短期互联的微电网群随机规划方法的鲁棒性和经济性。
(1) 交直流混合微电网结构与不确定性分析
分析了交直流混合微电网的基本结构和运行模式，以及配电网与微电网公共耦合点间供电路径的故障及转供情况，提出了微电网孤岛运行概率的计算方法。根据微电源的运行特性建立风机、光伏的输出功率模型和储能系统的寿命模型，并采用场景分析法处理了DG输出功率的不确定性，为后续的微电网随机规划建模和求解工作奠定基础。
(2) 交直流混合微电网单阶段随机规划方法研究
考虑到上级配电网结构及DG出力不确定性对微电网规划的影响，基于DG随机出力场景，将微电网孤岛运行概率和微电源模型内嵌到规划问题中进行一体化优化建模。其中，目标函数为微电网内DG、储能和变流器的投资成本和综合考虑并、离网模式下各随机场景运行成本的期望值之和，约束条件包括安装约束和并、离网模式下各随机场景的运行约束，并引入0-1变量和实数变量，将其转化为混合整数规划模型并求解。算例比较分析了上级配电网结构、工程年限和直流负荷占比对微电网电源规划方案的影响，证明了所提微电网单阶段随机规划方案的鲁棒性和经济性。
(3) 交直流混合微电网多阶段随机规划方法研究
考虑到上级配电网的分阶段改造、源储成本变化和负荷增长等动态因素，将微电网规划周期划分为多个阶段，并提出高可靠性配电网改造方案以满足配电用户对可靠性的需求。以全阶段的综合成本最小为目标函数，综合考虑各阶段的安装和并、离网运行约束，建立了 DG、储能和变流器的多阶段优化配置模型并求解。算例基于实际工程确定了上级配电网各阶段的改造方案，验证其对微电网孤岛运行概率的削减作用，比较分析了微电网逐年规划方案和多阶段规划方案，证明了所提的综合考虑多种动态因素的微电网多阶段随机规划方案的鲁棒性和经济性。
(4) 交直流混合微电网群多阶段随机规划方法研究
考虑到单微电网的消纳能力有限，将多个交直流混合微电网构成集群，并分析其基本结构和典型运行模式，鼓励微电网群离网模式下，通过短期互联保障重要负荷的可靠供电。以多个微电网的综合成本之和最小为目标函数，综合考虑各阶段的安装和群并网、群离网的运行约束，建立了交直流混合微电网群内 DG、储能和变流器的多阶段优化配置模型。算例比较分析了考虑短期互联的微电网群系统和不考虑能量互济的多微电网系统的规划方案，证明了所提的考虑短期互联的微电网群随机规划方法的鲁棒性和经济性。