登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
摘要
提出了一种考虑有功不确定性的配电网新能源无功-电压下垂双层鲁棒优化控制模型。首先,在参考点优化层,以多时段总运行成本最小为目标,对静止无功补偿设备与调压变压器的协调控制指令、新能源的无功功率参考值和端口电压参考值等系统中影响无功分布的典型相关控制量进行优化;然后,在斜率优化层,基于双层列生成算法框架,分别建立斜率指令优化主问题模型和极端场景集筛选子问题模型。结果表明,所提出的优化控制方法不仅可以有效适应新能源发电出力的随机波动,同时能够充分利用其并网换流器的无功容量,在优化系统网损和调压设备操作成本的同时,增强系统运行的可靠性。
01 电压调控框架
本文所采用的电压调控框架包括空间调控框架和时间调控框架2个方面,如图1 a)与图1 b)所示。
图1 电压调控框架
Fig.1 Voltage control framework
其中,空间调控框架采用“集中调控-分散执行”的设计思路,将配电网的系统信息传到集中的调控平台进行分析计算,然后将控制指令下发至各分散的执行装备。由于新能源并网换流器在输出有功功率的同时,可以利用剩余容量为系统提供无功支撑,且具有快速、灵活的特点,因此,电压调控空间框架所涉及的分散式无功装置,不仅包含静止无功补偿设备、有载调压器等传统手段,还包含新能源并网换流器的剩余容量。
时间调控框架采用“集中长时间尺度-本地短时间尺度”的双层协调控制策略。如图1 b)所示,考虑到新能源有功功率的随机波动,在集中控制平台层周期性地优化计算,下发静止无功补偿设备、有载调压器的调控指令以及新能源并网换流器的下垂控制参数,静止无功补偿设备、有载调压器则跟踪上述指令对电压进行周期性调控。同时,新能源并网换流器的本地控制器则根据上述指令和端口实际电压在更短时间尺度闭环调整其输出无功功率。
基于上述电压调控框架,本文重点研究集中控制平台中的指令优化计算方法。算法包括2层,分别为参考点优化层和下垂斜率优化层。前者根据新能源预测数据对静止无功补偿设备、有载调压变压器的档位以及新能源换流器的无功-电压下垂控制运行参考点进行优化;而后者则根据新能源有功功率波动范围对无功-电压的下垂控制斜率进行优化。2层算法的计算结果作为集中控制平台的调控指令,周期性地更新和下发。
02 参考点优化层
参考点优化层以最大限度消纳新能源并网发电功率为前提,以提升系统运行经济效益为目标,对不同时间断面的系统运行点及其相应调控指令进行联合优化,包括静止无功补偿设备与调压变压器的协调控制指令、新能源的无功功率参考值、端口电压参考值,其目标函数为
03 斜率优化层
在参考点优化层对常规调压设备进行经济优化调控的基础上,斜率优化层基于无功出力参考值和并网电压参考值,以增强馈线电压对新能源功率波动影响的适应裕度为目标,对新能源并网换流器的无功电压下垂控制斜率进行优化,进一步提升系统运行可靠性,其目标函数为
3.1 斜率指令优化主问题
3.3 主-子问题迭代框架
斜率优化层中,斜率指令优化主问题和极端场景集筛选子问题的迭代计算框架如图2所示。其执行步骤如下。
图2 斜率优化层主-子问题迭代求解框架
Fig.2 Framework of master-slave iteration for droop control slope optimization layer
1)初始化,令极端场景集中的新能源并网功率包括其功率预测值和式(13)所示的功率上下限。2)基于极端场景集优化求解斜率指令主问题,得到并网换流器无功电压下垂控制斜率。3)基于调控指令,优化求解新的极端场景。4)判断极端场景集筛选子问题目标函数是否小于阀值ε,若否,则补充更新极端场景集并执行步骤2,若是,则算法收敛。
其中,阀值ε的选择与所研究系统对极端场景下的新能源出力的耐受能力密切相关,系统对极端场景下新能源出力的耐受能力越低,ε应取值越小;耐受能力越强,ε应取值越大。
04 算例分析
4.1 算例系统说明
本文基于IEEE 33节点系统,对所提出的电压优化调控算法进行算例分析,系统拓扑如图3所示。
图3算例系统拓扑
Fig.3Topology of example system
图3中,节点0为平衡节点,系统基准电压为10 kV,基准容量10 MV·A,电压安全可行域范围为[0.93, 1.07] p.u.。在调压设备方面,传统调压设备包括变压器和无功补偿电容器组,前者分别接入节点0—1、节点5—25、节点6—7之间,调节档位为7档,步进量为2.5%;电容器组的容量均为150kV⋅A×7,分别接入节点17和节点32。系统中分布式新能源接入位置及容量如表1所示。其中,风机、光伏发电并网功率24 h变化曲线分别如图4~5所示。需要说明的是,为突出新能源并网功率变化对系统运行的影响,算例中令同类型新能源出力曲线相同,以叠加其波峰、波谷影响。
表1 分布式新能源接入位置及容量信息Table 1Location and capacity of distributed renewable energy
图4光伏并网功率24 h变化曲线
Fig.4PV output power curve in 24 h
图5风机并网功率24 h变化曲线
Fig.5Wind turbine output power curve in 24 h
在负荷方面,系统总负荷24 h变化曲线如图6所示。由图6可知,负荷用电存在2个高峰时段,分别为08:00—11:00和16:00—19:00。此外,馈线上负荷均匀分布在除节点0外的其他节点,且令负荷功率因数均为0.95感性。
图6负荷总用电功率24 h变化曲线
Fig.6Total load power curve in 24 h
需要说明的是,本文所提出的调压控制算法中,参考点优化层问题为混合整数非线性规划问题,采用改进粒子群优化算法进行求解。斜率优化层以参考点优化层的指令计算结果作为输入,其主、子问题均为连续变量非线性规划问题,基于Matlab平台调用Ipopt算法包进行求解。同时,本文采用牛顿拉夫逊法计算变压器、电容器组以及分布式电源无功-电压下垂控制共同调控下的系统运行状态。此外,为分析指令更新间隔期间新能源功率波动的影响及调压算法对该影响的控制效果,令变压器档位指令、电容器组投切指令以及分布式新能源的无功电压控制参数指令30 min计算并更新一次,指令更新间隔期间,系统状态变化的时间粒度为1 min。
4.2 经济性分析
表2 3种调压方法的系统运行成本对比
Table 2Operation cost comparison of 3 voltage control methods
由表2可知,在对并网换流器的无功容量进行优化调用后,系统调压设备操作成本和系统电能损耗成本均有所降低。以方法2、4为例,调压设备操作成本降低了38.0%,其中由于并网换流器无功功率的灵活补偿能力,使得电容器组的投切变化量减少了46.7%,同时变压器档位调整量也因此下降了53.8%。另一方面,在降低设备操作成本的同时,系统运行的电能损耗成本降低了8.9%,而系统运行的总成本则降低了14.7%。
对比方法2与方法3可知,当以新能源有功功率消纳为前提,并且考虑其并网有功功率的随机波动时,方法3由于在优化系统运行点时考虑了容量备用,因此使用并网换流器对系统进行无功补偿的无功量较少,导致调压设备操作成本和相应的系统运行电能损耗相比于方法2分别增加了19.3%和2.9%。而对比方法1与方法2、方法3可知,方法1的系统运行总成本高于方法2,但2种方法对电容器组和变压器等传统设备都实现了高效的利用。此外,在同样考虑新能源并网有功功率随机波动影响的条件下,方法1相比于方法3在电能损耗和调压设备操作成本2个方面,分别降低了2.7%和16.2%。
4.3 可靠性分析
图7不同调压方法控制下的系统电压可靠性统计结果
Fig.7Statistical results of voltage reliability under different voltage control methods
由图7可知,对于1000组算例场景,方法1能控制整个系统的电压始终维持在安全可行域范围内,不出现任何电压越限情况;方法2和方法3则会由于极端运行情况的出现,在部分场景下发生电压越限的问题。例如,方法2与方法3在所研究的1000组算例场景中分别有24组和5组场景发生了电压越限。其中,方法2、3发生电压越限且越限幅值小于0.03 p.u.的场景分别为13、4组;方法2、3发生电压越限且越限幅值在0.03~0.06 p.u.的场景分别为11、1组。此外,只有在方法2调控下,系统电压越限幅值超过了0.06 p.u.。上述结果说明,相比于方法2与方法3,本文所提方法能够明显提升新能源接入背景下配电网的电压调控可靠性。
同时,对比方法2和方法3可知,指令更新的间隔期间,在优先满足有功功率并网的前提下,受新能源发电功率随机波动的影响,并网换流器无功补偿功率将可能受到限制,无法按照恒功率指令进行无功补偿,进而导致系统电压发生越限。对比方法1和方法3可知,新能源并网换流器采用无功电压下垂控制,并在指令优化时考虑新能源功率波动对系统潮流和换流器容量利用的影响,可以更为可靠地利用换流器的无功容量,保证系统安全运行。因此,在调用新能源并网换流器的剩余容量时,应计及新能源有功功率的随机波动影响,这也是本文所提方法能够提升系统电压调控可靠性的关键因素所在。
另一方面,综合考虑表2中系统运行成本和图7中系统电压调控可靠性统计结果可知,方法1相比于方法2与方法3,不仅能够较大程度提高系统电压调控的可靠性,还可以在少量增加系统运行成本的前提下,高效可靠利用新能源并网换流器的无功容量。
05 结论
本文以最大限度消纳新能源并网发电为前提,针对新能源有功出力不确定性所导致系统侧电压不确定性变化和电源侧无功容量不确定性变化的新能源并网网源协调问题,提出了考虑不确定性有功耦合的配电网新能源无功-电压下垂鲁棒优化控制方法。以经济性最优为目标,优化系统运行参考点和相应的静止无功补偿设备、调压变压器控制指令;以增强电压适应裕度为目标,优化换流器的无功电压下垂斜率。数值实验结果表明,所提方法可以较为有效地适应新能源发电出力的随机波动,充分利用其并网换流器的无功容量,在优化系统网损和调压设备操作成本的同时,增强系统运行的可靠性。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
在能源革命与数字技术深度融合的背景下,智能配电网不仅是能源互联网的“神经末梢”,更是实现“双碳”战略、保障能源安全的核心基础,其建设水平将直接影响新型电力系统的经济性与稳定性。为了助力新型电力系统和新型配电系统的构建,北极星电力网联合浙江省轨道交通和能源业联合会于2025年5月15日在
日前,河北省农业农村厅、国网河北省电力有限公司、国网冀北电力有限公司联合印发了《河北省2025年电力惠农十项措施》,明确提出贯彻落实2025年中央一号文件要求,按照河北省委、省政府2025年“三农”工作部署,深化政企联动,全面推动农业农村现代化,推进乡村全面振兴,今年计划高质量完成1000个乡村
近日,从国网内蒙古东部电力有限公司获悉,截至3月15日,该公司配网无人机自主巡检总里程达20万千米,大大提升了配网巡检效率。近年来,国网蒙东电力聚焦转变配网巡检方式,构建了“低成本、全自主、规模化”的配网无人机自主巡检体系,并在2024年开始大规模推广应用。该公司推动无人机技术与人工智能
“电缆接地故障位置已确定。”3月16日,在新疆哈密市伊州区某小区,哈密供电公司运检专业员工与国网信息通信产业集团有限公司北京中电普华信息技术有限公司运维工程师组成的检修团队应用多功能配电网接地故障定位仪,用30分钟定位了地下电缆接地故障点。经检查,故障原因为道路施工导致电缆破损。检修
当前,随着数字中国和数字社会进入加速建设期,算力和电力快速发展,并已经跨过了各自发展的初级阶段,向着融合互促的方向演进。目前,电力与算力的协同发展已形成了一批较好的协同实践案例。在规划协同方面,国家电网有限公司为国家数据中心集群(甘肃庆阳)“东数西算”产业园区规划配套建设1座750千
北极星输配电网获悉,3月14日,国网西宁供电公司通过配网负荷转移程序,仅31秒,调度人员便完成了110千伏陶新变电站10千伏陶十四路的负荷转移工作,标志着青海首次实现配电网负荷自动合环转供,用户全过程零停电感知。配网负荷转移程序是将繁琐的人工倒闸操作模式转变为自动模式,通过系统智能研判生成
近日,甘肃白银供电公司线损监测人员贾启亮通过该公司自主研发的“台区线损X值分析法”微应用监测台区运行情况时,发现月亮湾台区配电变压器线损率异常。他通过一体化电量与线损管理系统中的“台区售电量”模块核对该台区供售电量数据,看到该台区存在居民用电异常情况,立即通知供电员工赶赴现场进行
北极星售电网获悉,3月14日,湖南能监办发布了关于开展增量配电网企业年度自查工作的通知,自查范围涵盖湖南省辖区内已持证的13家增量配电网企业,自查报告内容包括:基本信息、主要管理人员情况、配售电业务经营情况(未实际运营企业提交未运营原因及后续措施计划)、安全生产基本情况、配电设施情况
从2021年的6.34小时,到2024年的100分钟以内,福建全域户均停电时间降幅超76%。户均停电时间——是评价供电可靠性的重要指标,也是用电客户最能直观感受用电是否可靠的指标之一。这一指标的大幅提升对于福建来说,尤为不易。福建素有“八山一水一分田”之称,超90%地形为山地丘陵,海岸线曲折漫长,山
今年年初以来,宁夏石嘴山供电公司积极探索配电自动化发展新路径,聚焦关键场景,提升配电自动化水平,推动配网运行调度控制数智化转型,为宁夏地区配电网高质量发展提供宝贵的经验,助力国网宁夏电力有限公司加快配电网一二次融合发展。早在2019年年中,石嘴山供电公司便建起配电自动化实验室。该实验
北极星售电网获悉,3月17日,内蒙古自治区能源局发布关于公开征求《内蒙古自治区工业园区绿色供电项目实施细则2025年修订版(征求意见稿)》意见的公告。文件明确申报条件,项目所在工业园区应在内蒙古自治区工业园区审核公告目录内,增量配电网应取得供电类电力业务许可证,新增负荷应取得相关主管部
3月17日,贵州省拟推荐申报国家能源局第五批能源领域首台(套)重大技术装备项目名单公示。拟择优选取中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局申报的“首套超(特)高压多直流换流站远方集中监控平台”,贵州电网有限责任公司申报的“支撑智慧用电的首套电力指纹标准装置”、“热波成像涂层测厚
近日,经铜陵市发展和改革委员会正式批复,以铜陵公司为主导的铜陵市虚拟电厂管理中心正式挂牌成立。该中心将依托市电力负荷管理重心和省级虚拟电厂平台,统筹服务全市虚拟电厂建设与发展运营。这一举措,标志着该公司在推进能源电力保供、构建新型电力系统、服务新型主体发展方面迈出关键一步。虚拟电
近日,华中能源监管局组织召开2025年华中区域电力安全监管工作会,贯彻落实2025年全国电力安全生产电视电话会议和国家能源局2025年监管工作会议精神,总结2024年辖区电力安全生产工作,分析2025年电网运行方式,研判当前电力安全生产形势,布置2025年电力安全生产重点工作任务。华中能源监管局分管领导
国网国际融资租赁有限公司深入贯彻落实国家电网有限公司第四届职工代表大会第五次会议暨2025年工作会议精神,坚持干字当头,锚定建设具有能源电力特色的融资租赁领军企业的发展目标,加快推进内涵式高质量发展,为服务国家战略、服务能源电力高质量发展贡献更大力量。加强党建引领,坚持服务中心工作服
2月21日,南方电网公司召开2025年调度系统专业会议,总结2024年工作,部署今年重点工作。公司党组成员、副总经理王绍武出席会议并讲话,国家能源局南方监管局党组成员、副局长余保东到会指导。会议指出,能源加速转型给电网发展和安全带来新的严峻考验,要准确把握面临的新形势、新要求,在各种风险挑
2月25日,仁怀市人民政府印发仁怀市大面积停电事件应急预案的通知(仁府办函〔2025〕2号)。要求大面积停电事件发生后,电力调度机构合理安排运行方式,控制停电范围;尽快恢复重要输变电设备、电力主干网架运行;在条件具备时,优先恢复重要电力用户、重要城市和重点地区的电力供应。同时,电网企业迅
近日,华东能源监管局召开座谈会,专题听取国家电网华东分部关于华东区域省间网架建设工作思路的汇报。会上,国家电网华东分部详细介绍了“十四五”期间华东区域电网建设的进展情况,对“十五五”期间省间网架建设的形势进行了研判,随着区域经济发展和能源结构转型的不断推进,华东区域电力需求不断攀
当涂发电公司以起跑即冲刺的精神状态,全力以赴抓生产、增效益、谋发展。1月份煤电利用小时数沿江区域排名第二,来煤入厂标单同比下降8%,经营实现连续盈利,实现“开门红”。开局关乎全局,起步决定走势。一月份“开门红”的实现,靠的是“营”的能力,靠的是“赢”的信心,更重要的是思想观念的转变
2月21日,四川省召开全省能源工作会议,明确了2025年能源工作重点和具体目标。其中在电网建设方面,阿坝州将成为关注重点。会议透露,将重点推进阿坝—成都东1000千伏特高压交流工程建设,提速推进攀西特高压交流工程前期工作、力争年内核准开工,积极争取甘孜中、甘孜南和阿坝北等特高压交流加强和延
近日,南方电网电力调度大模型“大瓦特—天璇”基于南网调度云平台,完成DeepSeek-R1本地化部署,充分验证了“大瓦特—天璇”大模型平台能够快速适配、兼容主流开源基座模型,全面兼容国产化AI生态,标志着南方电网“电力调度+AI”深度赋能步伐加快。“大瓦特—天璇”是南方电网2023年底发布的国内首个
近年来,南方电网广东广州供电局持续推进调控一体化目标模式变电站建设,实现调度端对变电站全面独立的远程遥控操作。2024年6月广州供电局调控一体化目标模式变电站达200座,同年12月目标模式变电站突破300座,大幅减轻现场到站操作负担,超大城市电网调度感知和驾驭能力进一步提升。新型调度模式,调
3月19日,黄南藏族自治州同仁市召开2025年招商引资工作启动大会,签约45亿元新能源项目。活动现场,青海同仁新型压缩空气储能及风光互补国家级高原示范型基地建设项目成功签约。同仁市委副书记、市长赵建国代表同仁市人民政府与中湘资本控股有限公司、中储国能(北京)技术有限公司相关负责人签订招商
3月14日,中国能建西北电建中标新疆油田264万千瓦新能源及配套煤电项目(一期)建筑安装施工总承包Ⅲ标段。该项目位于新疆维吾尔自治区克拉玛依市,建设内容主要包括新建2台660兆瓦高效超超临界锅炉及汽轮发电机组,同时配套建设辅机、水系统、燃料系统、智慧电厂以及各类构筑物等。中国能建西北电建中
136号文下新能源电量的全面入市,不仅给自身的收益带来了改变,也给整个市场带来了方方面面的变化。(来源:微信公众号“黄师傅说电”)在市场内部,新能源电量身份发生转变,之前的整体电量分为保障性收购电量和市场化上网电量,而前者换一个名字就是非市场化上网电量。这两部分电量虽然都参与了电力
北极星售电网获悉,3月21日,四川能源监管办发布关于公开征求对《关于加强四川新能源和新型并网主体涉网安全管理的通知(征求意见稿)》意见的公告。文件提出,虚拟电厂类并网主体应纳入涉网安全管理的设备范围应包括虚拟电厂管理平台、分布式能源资源(包括分布式发电、储能、可调节负荷等)的通信设
3月11日-13日,2025年荷兰太阳能光伏展览会在阿姆斯特丹会展中心圆满落幕。作为全球领先的光伏支架领域供应商,安泰新能源携多款针对贺荷兰与欧洲市场需求的定制化支架解决方案重磅亮相展位G8,通过场景化产品矩阵及本土化服务理念,向欧洲客户展现了其深耕市场的决心与实力。多场景产品满足多样需求其
据悉,总部位于丹麦的全球绿地可再生能源基金管理公司CopenhagenInfrastructurePartners(CIP)宣布,其CIV基金成功完成超120亿欧元(约131.3亿美元)募资目标,将用于支持30GW新能源并网项目,足以为超过1000万户家庭提供电力。CIP在CIV基金首次募资达56亿欧元时曾表示,该基金目标是成为全球最大规模
3月19日,中国能建葛洲坝集团党委书记、董事长谭华与雅砻江流域水电开发有限公司党委书记、董事长孙文良座谈,就深化水电、新能源等领域战略合作,加快推进雅砻江水风光互补绿色清洁可再生能源示范基地建设深入交流,并达成广泛共识。孙文良对谭华一行的到访表示欢迎,并简要介绍了雅砻江公司的生产经
河北省围场满族蒙古族自治县,这片古老而充满生机的土地,曾是塞罕坝精神的发源地,如今正以一种全新的姿态,迈向农村能源革命的新征程。从传统能源到清洁能源,围场的能源转型不仅是一次技术的飞跃,更是一场深刻的社会变革。清洁能源成经济发展骨干支撑围场地处内蒙古高原与冀北山地过渡地带,风能和
3月17日,国家能源局综合司关于印发《2025年电力安全监管重点任务》的通知。完善大电网安全风险管控体系。深入开展运行方式分析,排查电网结构性问题,从源头化解“十五五”电网安全重大风险。落实电网安全风险管控制度,重点加强迎峰度夏(冬)等重点时段安全风险管控,着力防范电网大面积停电风险。
北极星氢能网获悉,3月5日,北京市生态环境局等7部门联合发布《北京市促进国四及以下排放标准老旧货车和大中型客车报废更新实施细则》(以下简称《细则》),鼓励全市国四及以下排放标准老旧货车和大中型客车等报废更新。根据不同报废更新车辆类型,可申领补贴6000元至17万元不等。本实施细则给予补贴
面对湖北省电源渗透率突破30%、电动汽车年均已了解超过40%的行业变局,近日,国网经研院取得重大突破——全国首个装备新型电力系统的《中低压现网规划建设改造技术导则》(以下简称《导则》)正式发布。这一技术标准的正式发布,标志着我国网规划迈入“源网荷储”深度融合的新阶段。《导则》创新构建“
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!