• 头条华科学者提出面向微能网接入的交直流配电网协同优化调度方法
    2022-05-18 作者:郑重、苗世洪 等  |  来源:《电工技术学报》  |  点击率:
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    导语分布式电源通过微型能源互联网(简称微能网)的方式接入配电网可以充分发挥微能网多能耦合互补的特点,促进可再生能源消纳。华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室、华中科技大学电力安全与高效湖北省重点实验室的研究人员郑重、苗世洪、李超、张迪、韩佶,在2022年第1期《电工技术学报》上撰文,充分考虑交直流配电网和微能网的技术优势及交互影响,研究了计及动态网络重构和多能源协同的交直流配电网优化调度策略。仿真结果表明,所提调度架构能充分降低网络运行成本,促进微能网和交直流配电网间信息交互,同时该文所提求解技术能够在确保计算精度的前提下极大地提高求解效率。

    大力发展清洁能源已经成为世界各国应对环境污染和资源枯竭等问题的重要战略共识。随着清洁能源大规模以分布式电源(Distributed Generation, DG)的方式接入配电网,配电网的潮流分布发生了深刻变化,传统的配电网调度模式已经无法满足系统的运行需求。交直流配电网由于具有拓扑结构灵活、潮流可控等优势,成为未来智能配电网的一个重要发展趋势。

    与此同时,由于清洁能源具有随机性、间歇性等特性,清洁能源的大量无序接入为电网安全稳定运行带来了严峻挑战,冷-热-电-气深度耦合的微型能源互联网(简称微能网)的发展与应用为上述问题的解决提供了新的思路。因此,如何充分发挥交直流配电网灵活拓扑重构和微能网多能耦合替代的优势,并实现二者的协同优化,已经成为进一步促进清洁能源高效消纳的关键问题之一。

    在能源互联网发展背景下,含多能微电网接入的交直流配电网协同优化相关研究近年来渐渐兴起。传统文献建模思路大致可以分为集中式和分布式两大类。但是现有微能网与配电网协同优化模型研究中大多未能充分考虑配电网与微能网间的交互耦合,且未充分挖掘交直流配电网动态网络重构和微能网用户需求响应等灵活调度资源,无法充分发挥配电网和微能网协调调度对可再生能源消纳的促进作用;此外,现有协调调度求解算法普遍存在计算复杂、耗时较长等缺陷,工程应用价值有限。

    针对上述问题,华中科技大学的研究人员充分考虑交直流配电网与微能网的交互影响,研究计及动态网络重构和多能源协同的交直流配电网优化调度策略。

    华科学者提出面向微能网接入的交直流配电网协同优化调度方法

    图1 交直流配电网-微能网协调调度框架

    首先,根据含微能网的交直流配电网系统结构和调度模型特点,以配电网节点边际电价和微能网购/售电功率为交互变量,结合异构分解技术构建了交直流配电网-微能网协调调度框架,进而以系统经济性最优为目标,建立了交直流配电网协调调度模型;然后,通过二阶锥约束等价变形和整数松弛定价,完成了混合整数二阶锥规划模型节点边际电价的数学推导,并提出了一种基于极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)耦合交互的模型快速求解方法;最后,在含微能网的改进IEEE 33节点交直流配电网验证本文所提模型的有效性和求解技术的高效性。

    华科学者提出面向微能网接入的交直流配电网协同优化调度方法

    图2 含微能网的交直流配电网结构

    研究结果表明:

    1)含微能网的交直流配电网协调运行框架能够反映微能网和交直流配电网之间的影响机理,以节点边际电价和购售电功率为交互变量的协调机制能够有效地实现信息交互。

    2)基于ELM的交直流配电网双层协调调度模型求解方法能够在保证求解最优性的前提下,缩短每次迭代计算时间,实现交直流配电网协同优化模型的快速求解。

    3)交直流配电网和接入的微能网之间的协调调度,对于提升系统整体经济性,促进可再生能源消纳和能源清洁化转型具有重要意义。

    本文编自2022年第1期《电工技术学报》,论文标题为“面向微型能源互联网接入的交直流配电网协同优化调度策略”,作者为郑重、苗世洪 等。