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基于线性化方法的交直流混合配电系统网架规划

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admin 发表于 2024-12-14 11:41 | 查看全部 阅读模式

文档名:基于线性化方法的交直流混合配电系统网架规划
摘要:随着配电系统中直流设备的大量接入,交直流混合配电系统得到越来越广泛的应用.为适应交直流混合配电系统中不同交直流(AC/DC)类型的负荷或电源的接入,提出一种新的交直流混合配电系统网架结构规划方法,该方法考虑了网架交直流配置的所有可能性.首先以二进制网络矩阵描述配电系统的网架结构;其次建立网架单层规划模型,将规划变量和运行变量同时进行优化以提升全局寻优能力;最后将单层规划模型进行线性化处理,转换为混合整数线性规划问题以提升求解效率.仿真结果表明,所提方法能够为配电系统中不同交直流类型的负荷和电源的接入提供最佳的网架配置方案,相比于传统的纯交流规划方案具有更好的经济性和供电能力,在算法上与经典遗传算法求解的双层规划方法相比,具有更好的全局寻优能力和计算效率.

Abstract:Inordertoadaptthenetworkstructureofadistributionnetworktotheaccessofnewenergytechnologiessuchasdistributedgeneration(DG),energystorageandDCloads,anewnetworkplanningmethodforAC/DChybriddistributionnetworksisproposed.ThemethodconsideredallpossibilitiesoftheAC/DCconfigurationtoimprovetheeconomicbenefitsofthenetworkconstruction,andconstructedalinearizedsingle-layernetworkplanningmodeltoimprovetheglobaloptimizationcapabilityinviewofthedifficultyofobtainingglobaloptimalsolutionsforthenetworkplanningmodel.Firstly,consideringthatAC/DCtypesofbusesandtheconnectionstatesbetweenbusesdeterminetheinvestmentcostofconvertersandlines,whichdeterminestheeconomicbenefitsofdistributionnetworkplanning,abinarybustypematrixisusedtorepresentAC/DCtypesofbuses,abinarynetworkassociationmatrixisdevelopedtorepresenttheconnectionstatesbetweenbuses,andbinarylinetypevariablesareadopotedtorepresentlinetypeselectiontoconstructnetworkstructuredecisionvariables,achievingadescriptionoftheoverallnetworkstructure.Secondly,withanobjectiveofconverterinstallationcost,lineconstructioncostandsystemoperationandmaintenancecost,asingle-layernetworkplanningmodelisestablishedconsideringelaboratedandpracticalconstraints,suchasthenumberofnode-connectedlines,lineselectionconstraint,powerflow,voltagesourceconverter(VSC)reactivepowercompensationcapacity,systemsafetyoperation,energystorageoperation,networkconnectivityandsoon.Inthisproposedmodel,theACandDCcurrentmodelsisunifiedbyintroducingbranchtypevariables,thuslinkingtheplanninglayerandoperationlayer,sothatnetworkplanningvariablesandoperationoptimizationvariablesconsistingofpowerpurchasedfromthedistributionnetworktothegrid,DGoutput,energystoragecharginganddischargingpowerandVSCpowerwereoptimizedsimultaneouslytoenhancethepossibilityofobtainingaglobaloptimalsolution.Finally,toachievebettersulution,powerflowequationsandlinetransmissioncapacityconstraintsarelinearizedbyaseriesoflinearizationmethods,suchthatthemixedintegernonlinearprogramming(MINLP)problemwastransformedintoamixedintegerlinearprogramming(MILP)problem,andtheGUROBIsolverisinvokedinMatlabtosolveit.Thevalidityoftheplanningmethodwasverifiedina13-nodedistributionsystem.Thesimulationresultsshowthat:(1)TheAC/DChybriddistributionnetworkplanningschemecansave5.05%ofthetotalinvestmentandoperationcostcomparedwiththepureACdistributionnetworkplanning,andthenetworkstructureoftheplannedAC/DChybriddistributionnetworkalsohasgreaternetworksupplycapacity,whichillustratesthattheAC/DChybriddistributionnetworkismoreadvantageousinthecaseofmixedAC/DCsourcesandloads.(2)Theproposedplanningmethodsaves13.54%ofthetotalinvestmentandoperationcostand91.32%ofthecomputationtimecomparedwiththetraditionalbi-layerplanningmodelsolvedbygeneticalgorithm,whichindicatesthatthesingle-layernetworkplanningmethodhasprominentglobaloptimizationperformanceandfastercomputationalefficiency.(3)Asthemethoddoesnotrequirerelaxationofconstraints,comparedtosecond-orderconeplanningtechniques,therearenolimitationsintermsofgridtopology,etc,anditissuitablefortheplanningofbothradialandmesheddistributionnetworks.

作者:江岳文   罗泽宇   程诺 Author:JiangYuewen   LuoZeyu   ChengNuo
作者单位:智能配电网装备福建省高校工程研究中心(福州大学)福州350116福州大学电气工程与自动化学院福州350116国网福建省电力有限公司经济技术研究院福州350012
刊名:电工技术学报
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(5)
分类号:TM715
关键词:交直流混合配电系统  网架规划  单层规划  线性化优化  
Keywords:AC/DCHybriddistributionsystem  networkplanning  single-layerprogramming  linearizationoptimization  
机标分类号:TM728.1O221.2TU356
在线出版日期:2024年3月19日
基金项目:国家自然科学基金基于线性化方法的交直流混合配电系统网架规划[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(5)江岳文  罗泽宇  程诺随着配电系统中直流设备的大量接入,交直流混合配电系统得到越来越广泛的应用.为适应交直流混合配电系统中不同交直流(AC/DC)类型的负荷或电源的接入,提出一种新的交直流混合配电系统网架结构规划方法,该方法考虑了网架...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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2024-12-14 11:41 上传
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