Optimal Planning of Multi-functional Integrated Station for Supporting Emerging Services of Power Grid

CHENG Yu; WANG Jie; ZHU Jin

doi:10.7500/AEPS20220302001

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Optimal Planning of Multi-functional Integrated Station for Supporting Emerging Services of Power Grid

Engineering Application | 更新时间：2025-06-16

- Optimal Planning of Multi-functional Integrated Station for Supporting Emerging Services of Power Grid
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 20, Pages: 190-199(2022)
- 作者机构：
  
  1.华北电力大学电气与电子工程学院，北京市 102206
  2.国网重庆市电力公司市区供电分公司，重庆市 400015
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2019YFE0118400)
- DOI：10.7500/AEPS20220302001
  CLC：
- Received：02 March 2022，
  
  Revised：2022-08-07，
  
  Published Online：06 September 2022，
  
  Published：25 October 2022
- 稿件说明：
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程瑜,王婕,朱瑾.支撑电网新兴业务的多功能综合站优化规划[J].电力系统自动化,2022,46(20):190-199.

CHENG Yu,WANG Jie,ZHU Jin.Optimal Planning of Multi-functional Integrated Station for Supporting Emerging Services of Power Grid[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(20):190-199.
程瑜,王婕,朱瑾.支撑电网新兴业务的多功能综合站优化规划[J].电力系统自动化,2022,46(20):190-199. DOI： 10.7500/AEPS20220302001.

CHENG Yu,WANG Jie,ZHU Jin.Optimal Planning of Multi-functional Integrated Station for Supporting Emerging Services of Power Grid[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(20):190-199. DOI： 10.7500/AEPS20220302001.

摘要

变、储、充多功能综合站作为配电网、交通网、新兴分布式资源连接的枢纽，是电力物联网建设的基础单元。基于综合站支撑充电、分布式交易两类新兴业务的成本投入和增值服务收益的细粒度经济性分析，建立综合站选址以及变、储、充设备定容统一优化模型。模型计及综合站内储能对分布式交易的支撑，将储能配置和充放电运行决策嵌入基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式交易潜力分析，实现分布式交易组态结构与综合站供电服务范围划分的协同优化。采用内嵌ADMM的Voronoi图改进迭代寻优方法

求解综合站规划模型。算例分析结果表明，采用所提模型优化规划综合站可实现综合站多业务协同增效，促进电力-交通网深度融合以及各类分布式资源规模化接入和消纳。

Abstract

As the hub of the connection of distribution network

transportation network

and emerging distributed resources

the multi-functional integrated station of the substation

energy storage

and charging equipment is the basic unit of the construction of power Internet of Things. Based on the fine-grained economic analysis of the cost input and value-added service income of the two emerging services

i.e.

integrated station support charging and distributed transaction

a unified optimization model for the location of integrated stations and the capacity of the substation

energy storage

and charging equipment is established. The model takes into account the support of the energy storage in the integrated station for the distributed transaction

and embeds the energy storage configuration and the charging and discharging operation decision into the distributed transaction potential analysis based on the alternating direction method of multipliers (ADMM)

so as to realize the collaborative optimization of the distributed transaction configuration structure and the division of the power supply service scope of the integrated station. The Voronoi diagram embedded with ADMM is used to improve the iterative optimization method and solve the planning model of the integrated station. The results of the example analysis show that the multi-service synergy of the integrated station can be realized using the proposed model to optimize the planning of the integrated station

as well as the deep integration of the power-transportation network and the large-scale access and accommodation of various distributed resources can be promoted.

关键词

Keywords

references

卓振宇，张宁，谢小荣，等 . 高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

ZHUO Zhenyu ， ZHANG Ning ， XIE Xiaorong ， et al . Key technologies and developing challenges of power system with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

王占洋，赵文会，高鹏，等 . 考虑网络外部性的电力增值服务销售策略模型［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 7 ）： 2213 - 2222 .

WANG Zhanyang ， ZHAO Wenhui ， GAO Peng ， et al . Sale strategy model of electricity value-added services considering network externalities ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 7 ）： 2213 - 2222 .

VAHEDI S ， BANEJAD M ， ASSILI M . GIS-based substation expansion planning ［J］. IEEE Systems Journal ， 2021 ， 15 （ 1 ）： 959 - 970 .

谭笑，王主丁，舒东胜，等 . 计及分布式电源的变电站个数及馈线条数概率规划［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 20 ）： 62 - 70 .

TAN Xiao ， WANG Zhuding ， SHU Dongsheng ， et al . Probabilistic planning for the number of substations and feeders considering distributed generators ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 20 ）： 62 - 70 .

曹昉，孟琦斌，苗培青，等 . 基于改进加权Voronoi图和遗传算法的变电站规划［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 2 ）： 511 - 516 .

CAO Fang ， MENG Qibin ， MIAO Peiqing ， et al . Optimal substation planning based on improved weighted Voronoi diagram and genetic algorithm ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 2 ）： 511 - 516 .

刘洪，王博，李梅菊，等 . 基于改进加权Voronoi图算法的有源配电网变电站规划［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 13 ）： 45 - 52 .

LIU Hong ， WANG Bo ， LI Meiju ， et al . Substation planning of active distribution network based on improved weighted Voronoi diagram method ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 13 ）： 45 - 52 .

韩丰，宋毅，薛振宇 . 适应电动汽车发展的配电网规划体系［J］. 电力建设， 2015 ， 36 （ 7 ）： 40 - 45 .

HAN Feng ， SONG Yi ， XUE Zhenyu . Distribution network planning system adapted to electric vehicle development ［J］. Electric Power Construction ， 2015 ， 36 （ 7 ）： 40 - 45 .

卢志刚，王文涛，张丹，等 . 基于配电网可靠性的分布式电源与充换电站协同规划［J］. 太阳能学报， 2020 ， 41 （ 4 ）： 348 - 356 .

LU Zhigang ， WANG Wentao ， ZHANG Dan ， et al . DG and EVCS collaborative planning based on distribution network reliability ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2020 ， 41 （ 4 ）： 348 - 356 .

贾龙，胡泽春，宋永华，等 . 储能和电动汽车充电站与配电网的联合规划研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 1 ）： 73 - 84 .

JIA Long ， HU Zechun ， SONG Yonghua ， et al . Joint planning of distribution networks with distributed energy storage systems and electric vehicle charging stations ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 1 ）： 73 - 84 .

刘晋源，吕林，高红均，等 . 计及分布式电源和电动汽车特性的主动配电网规划［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 12 ）： 41 - 48 .

LIU Jinyuan ， LYU Lin ， GAO Hongjun ， et al . Planning of active distribution network considering characteristics of distributed generator and electric vehicle ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 12 ）： 41 - 48 .

丁倩，曾平良，孙轶恺，等 . 一种考虑可再生能源不确定性的分布式储能电站选址定容规划方法［J］. 储能科学与技术， 2020 ， 9 （ 1 ）： 162 - 169 .

DING Qian ， ZENG Pingliang ， SUN Yikai ， et al . A planning method for the placement and sizing of distributed energy storage system considering the uncertainty of renewable energy sources ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2020 ， 9 （ 1 ）： 162 - 169 .

沈欣炜，朱守真，郑竞宏，等 . 考虑分布式电源及储能配合的主动配电网规划-运行联合优化［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 7 ）： 1913 - 1920 .

SHEN Xinwei ， ZHU Shouzhen ， ZHENG Jinghong ， et al . Active distribution network planning-operation co-optimization considering the coordination of ESS and DG ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 7 ）： 1913 - 1920 .

白中华，李强，陈晶，等 . 储能电站在多站融合场景下的运行策略优化［J］. 中国电力， 2021 ， 54 （ 6 ）： 136 - 144 .

BAI Zhonghua ， LI Qiang ， CHEN Jing ， et al . Operation strategy optimization of energy storage power station in multi-station integration scenario ［J］. Electric Power ， 2021 ， 54 （ 6 ）： 136 - 144 .

孟超，刘文亮，杨琪，等 . “多站融合”背景下边缘数据中心运行优化研究［J］. 工程科学与技术， 2020 ， 52 （ 4 ）： 49 - 55 .

MENG Chao ， LIU Wenliang ， YANG Qi ， et al . Research on operation optimization of edge data center under the background of “multi-station integration ”［J］. Advanced Engineering Sciences ， 2020 ， 52 （ 4 ）： 49 - 55 .

张明，路晓敏，周航，等 . 考虑机会约束的多站融合储能配置与优化运行策略［J］. 广东电力， 2022 ， 35 （ 2 ）： 66 - 73 .

ZHANG Ming ， LU Xiaomin ， ZHOU Hang ， et al . Multi-station integrated energy storage configuration and optimal operation strategy based on chance constraint ［J］. Guangdong Electric Power ， 2022 ， 35 （ 2 ）： 66 - 73 .

徐文波，程华福，白中华，等 . 多站融合模式下储能电站的优化设计和运行［J］. 供用电， 2019 ， 36 （ 11 ）： 84 - 91 .

XU Wenbo ， CHENG Huafu ， BAI Zhonghua ， et al . Optimal design and operation of energy storage power station under multi-station fusion mode ［J］. Distribution & Utilization ， 2019 ， 36 （ 11 ）： 84 - 91 .

马会萌，李相俊，贾学翠 . 多站融合场景下的系统配置及协调运行策略［J］. 电力建设， 2021 ， 42 （ 1 ）： 96 - 104 .

MA Huimeng ， LI Xiangjun ， JIA Xuecui . Capacity configuration and coordinated operation strategy in the multi-station integration scenario ［J］. Electric Power Construction ， 2021 ， 42 （ 1 ）： 96 - 104 .

杨文涛，文福拴，张显，等 . 基于有机朗肯循环系统的分布式多能源交易机制［J］. 电力建设， 2019 ， 40 （ 12 ）： 11 - 21 .

YANG Wentao ， WEN Fushuan ， ZHANG Xian ， et al . An organic Rankine cycle based decentralized transaction mechanism for multiple kinds of energy ［J］. Electric Power Construction ， 2019 ， 40 （ 12 ）： 11 - 21 .

胡俊杰，王坤宇，艾欣，等 . 交互能源：实现电力能源系统平衡的有效机制［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 4 ）： 953 - 966 .

HU Junjie ， WANG Kunyu ， AI Xin ， et al . Transactive energy： an effective mechanism for balancing electric energy system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 4 ）： 953 - 966 .

陈启鑫，王克道，陈思捷，等 . 面向分布式主体的可交易能源系统：体系架构、机制设计与关键技术［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 3 ）： 1 - 7 .

CHEN Qixin ， WANG Kedao ， CHEN Sijie ， et al . Transactive energy system for distributed agents： architecture， mechanism design and key technologies ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 3 ）： 1 - 7 .

SAXENA S ， FARAG H E Z ， BROOKSON A ， et al . A permissioned blockchain system to reduce peak demand in residential communities via energy trading： a real-world case study ［J］. IEEE Access ， 9 ： 5517 - 5530 .

王蓓蓓，李雅超，赵盛楠，等 . 基于区块链的分布式能源交易关键技术［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 14 ）： 53 - 64 .

WANG Beibei ， LI Yachao ， ZHAO Shengnan ， et al . Key technologies on blockchain based distributed energy transaction ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 14 ）： 53 - 64 .

BAROCHE T ， MORET F ， PINSON P . Prosumer markets： a unified formulation ［C］// IEEE Milan PowerTech ， June 23-27 ， 2019 ， Milan， Italy .

李如琦，苏浩益 . 基于排队论的电动汽车充电设施优化配置［J］. 电力系统自动化， 2011 ， 35 （ 14 ）： 58 - 61 .

LI Ruqi ， SU Haoyi . Optimal allocation of charging facilities for electric vehicles based on queuing theory ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2011 ， 35 （ 14 ）： 58 - 61 .

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