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3主动配电系统规划研究现状
配电系统规划问题均可以抽象为投资层(上层)和运行层(下层)。当前对主动配电系统的研究主要集中在运行层上,目前研究较多的是主动网络管理(ANM,Active Network Management)模式引入。ANM手段渗透到了有载调压变压器(OLTC)、分布式发电(DG)、储能、需求侧响应等主动配电系统各参与单元,实际上为安全约束下的最优运行。但这些研究实质上还是在传统配电网上添加了主动管理模式,并未从根本上丰富主动配电系统框架的设计,而对主动配电系统规划的突破是主动管理设备(AME, Active Management Equipment)投资决策,其中包括控制系统的投资、各DG和可控负荷等控制手段对应的采集控制装置投资等。总之,对ANM相关研究已较为完善,只需进一步探索和丰富相关的管理手段,而与AME相关的规划研究才刚刚起步,有待进一步加强。
4求解算法综述
对于投资层,当前的投资决策变量主要集中于0-1变量或者整数变量,如是否铺设线路、DG安装个数等,若决策变量较多,其实质是一个较为复杂的整数规划问题。无论是传统配电网规划还是主动配电系统规划,对其求解算法的研究主要集中于智能算法,如遗传算法、粒子群算法等。智能算法求解思路简单、清晰,但计算时间较长,且容易陷入局部最优解。对于运行层,无论主动配电系统规划还是传统配电网规划,均需考虑潮流等式约束,因此其实质为最优潮流模型。大多数研究的运行层模型仅包含连续变量,求解方法除采用传统的智能算法外,数值解法中的原对偶内点法也较为常用。当然,在运行层也可能存在离散变量(如电容器投入组数等),较为简单处理方法也是采用智能算法,如禁忌搜索(TS)算法等。另外一种处理连续变量的思路是先对其连续化近似求解,然后再转化为离散结果,此方法也取得了满意的效果。但上述运行层模型在非凸罚函数和强非凸松弛约束(如潮流约束等)的引入过程中,改变了原模型的凸性,也容易产生局部最优解问题。针对这些问题,可考虑采用二阶锥规划并结合Distflow支路潮流模型将原最优潮流模型凸化松弛。
上述是投资层和运行层分开求解的方法,容易导致上层规划的收敛性较差且计算时间较长。另一种思路是将投资层和运行层统一建模考虑,统一求解。但该类建模方式的求解过程尚无相关文献研究。现有文献中仅提出采用商业优化包进行求解,如GAMS或YALMIP平台与CONOPT、GUROBI、CPLEX算法优化包进行联合求解。
5未来研究展望及建议
1)考虑一次系统全主体的主动配电系统协同规划
主动配电系统是一个集DG、储能、需求响应、电动汽车的有机整体,且ANM控制对象包含了OLTC、DG、储能、需求响应、无功装置等各个主体。显然,对某一主体进行单独规划是不充分的,应对主动配电系统供区内各主体要素协同规划,以达到整体目标最优。基于此,建议未来开展以下几个方面研究:①融入电动汽车的主动管理,进而对电动汽车充电站与主动配电系统进行协同规划。②考虑主网与配电网的协同规划。③考虑采用联络线负荷转供等手段来提高电网的经济性与安全性。
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