Optimal Dispatch of AC/DC Hybrid Distribution Network Based on Graph Computing

MA Zhigang; WEI Zhinong; CHEN Sheng; ZHENG Yuping; WU Tonghua

doi:10.7500/AEPS20230116002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Optimal Dispatch of AC/DC Hybrid Distribution Network Based on Graph Computing

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Optimal Dispatch of AC/DC Hybrid Distribution Network Based on Graph Computing
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 18, Pages: 161-170(2023)
- 作者机构：
  
  1.河海大学能源与电气学院,江苏省南京市 211100
  2.南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司),江苏省南京市 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Natural Science Foundation of China(U1966205);State Grid Corporation of China(5108-202218280A-2-75-XG)
- DOI：10.7500/AEPS20230116002
  CLC：
- Received：16 January 2023，
  
  Revised：2023-05-21，
  
  Published Online：21 August 2023，
  
  Published：25 September 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
马智刚,卫志农,陈胜等.基于图计算的交直流混合配电网优化调度[J].电力系统自动化,2023,47(18):161-170.

MA Zhigang,WEI Zhinong,CHEN Sheng,et al.Optimal Dispatch of AC/DC Hybrid Distribution Network Based on Graph Computing[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(18):161-170.
马智刚,卫志农,陈胜等.基于图计算的交直流混合配电网优化调度[J].电力系统自动化,2023,47(18):161-170. DOI： 10.7500/AEPS20230116002.

MA Zhigang,WEI Zhinong,CHEN Sheng,et al.Optimal Dispatch of AC/DC Hybrid Distribution Network Based on Graph Computing[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(18):161-170. DOI： 10.7500/AEPS20230116002.

摘要

为应对含高比例光储的交直流混合配电网的统一建模和协同计算问题，构建了基于图计算的交直流混合配电网优化调度模型。首先，将交直流混合配电网中的设备抽象为图的顶点，建立了面向对象的交直流混合配电网图模型。其次，基于该图模型构建了含高比例光储的交直流混合配电网的协同调度模型，并推导了以顶点为中心的交直流混合配电网图计算方法，通过模型的分解和顶点并行计算提升模型的计算效率和可解性并保护用户隐私。最后，通过算例分析验证了所提方法的有效性。

Abstract

In response to the problem of the unified modeling and collaborative computation of AC/DC hybrid distribution network with a high proportion of photovoltaic and energy storage

an optimal dispatch model of the AC/DC hybrid distribution network based on graph computing is constructed. First

an object-oriented graph model of the AC/DC hybrid distribution network is built by abstracting the equipment in the AC/DC hybrid distribution network as the vertex of the graph. Then

this paper constructs a collaborative dispatch model of the AC/DC hybrid distribution network with a high proportion of photovoltaic and energy storage based on the proposed graph model. And the method for the vertex-centered AC/DC hybrid distribution network graph computation is derived. The method improves the computational efficiency and solvability of the model and protects the privacy of the users through the decomposition of the model and the parallel computation of the vertices. Finally

the effectiveness of the proposed method is verified by case analysis.

关键词

Keywords

references

张忠会，雷大勇，蒋昌辉，等 . 基于二阶锥规划和NNC法的交直流混合配电网双层规划模型及其求解方法［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 1 ）： 70 - 84 .

ZHANG Zhonghui ， LEI Dayong ， JIANG Changhui ， et al . A bi-level planning model and its solution method of AC/DC hybrid distribution network based on second-order cone programming and NNC method ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 1 ）： 70 - 84 .

张璐，许彪，唐巍，等 . 基于功率时空协同的交直流混合配电网调度计划日内修正策略［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 24 ）： 106 - 114

ZHANG Lu ， XU Biao ， TANG Wei ， et al . Intra-day correction strategy of dispatching plan for AC/DC hybrid distribution network based on spatio-temporal power coordination ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 24 ）： 106 - 114 .

卫志农，裴蕾，陈胜，等 . 高比例新能源交直流混合配电网优化运行与安全分析研究综述［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 9 ）： 85 - 94 .

WEI Zhinong ， PEI Lei ， CHEN Sheng ， et al . Review on optimal operation and safety analysis of AC/DC hybrid distribution network with high proportion of renewable energy ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 9 ）： 85 - 94 .

刘岩，张亚超，朱蜀，等 . 计及EV负荷-风电异质场景集的交直流混合配电网多目标分布式协同优化［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 10 ）： 218 - 226 .

LIU Yan ， ZHANG Yachao ， ZHU Shu ， et al . Multi-objective distributed cooperative optimization of hybrid AC/DC distribution network considering EV load-wind power heterogeneous scenario sets ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 10 ）： 218 - 226 .

赵晶晶，朱炯达，李振坤，等 . 考虑灵活性供需鲁棒平衡的两阶段配电网日内分布式优化调度［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 16 ）： 61 - 71 .

ZHAO Jingjing ， ZHU Jiongda ， LI Zhenkun ， et al . Two-stage intraday distributed optimal dispatch for distribution network considering robust balance between flexibility supply and demand ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 16 ）： 61 - 71 .

PATARI N ， VENKATARAMANAN V ， SRIVASTAVA A ， et al . Distributed optimization in distribution systems： use cases， limitations， and research needs ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2022 ， 37 （ 5 ）： 3469 - 3481 .

顾伟，楼冠男，柳伟 . 微电网分布式控制理论与方法［M］. 北京：科学出版社， 2019 .

GU Wei ， LOU Guannan ， LIU Wei . Distributed control theory and method of microgrid ［M］. Beijing ： Science Press ， 2019 .

边晓燕，孙明琦，赵健，等 . 基于一致性算法的源-荷协同分布式优化调控策略［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 4 ）： 1334 - 1347 .

BIAN Xiaoyan ， SUN Mingqi ， ZHAO Jian ， et al . Distributed coordinative optimal dispatch and control of source and load based on consensus algorithm ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 4 ）： 1334 - 1347 .

曹金声，曾君，刘俊峰，等 . 考虑极限场景的并网型微电网分布鲁棒优化方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 7 ）： 50 - 59 .

CAO Jinsheng ， ZENG Jun ， LIU Junfeng ， et al . Distributionally robust optimization method for grid-connected microgrid considering extreme scenarios ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 7 ）： 50 - 59 .

ZHANG T ， MU Y F ， ZHAO J B ， et al . Distributed OPF for PET-based AC/DC distribution networks with convex relaxation and linear approximation ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2022 ， 13 （ 6 ）： 4340 - 4354 .

HUANG S ， WU Q W ， ZHAO J ， et al . Distributed optimal voltage control for VSC-HVDC connected large-scale wind farm cluster based on analytical target cascading method ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2020 ， 11 （ 4 ）： 2152 - 2161 .

许刚，张丙旭，张广超 . 电动汽车集群并网的分布式鲁棒优化调度模型［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 3 ）： 565 - 578 .

XU Gang ， ZHANG Bingxu ， ZHANG Guangchao . Distributed and robust optimal scheduling model for large-scale electric vehicles connected to grid ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 3 ）： 565 - 578 .

姜涛，张东辉，李雪，等 . 含分布式光伏的主动配电网电压分布式优化控制［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 09 ）： 102 - 109 ．

JIANG Tao ， ZHANG Donghui ， LI Xue ， et al . Distributed optimal control of voltage in active distribution network with distributed photovoltaic ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 9 ）： 102 - 109 .

李军徽，马得轩，朱星旭，等 . 基于ADMM算法的主动配电网分层优化经济调度［J］. 电力建设， 2022 ， 43 （ 8 ）： 76 - 86 .

LI Junhui ， MA Dexuan ， ZHU Xingxu ， et al . Multi-level optimization of economic dispatching based on ADMM algorithm for active distribution network ［J］. Electric Power Construction ， 2022 ， 43 （ 8 ）： 76 - 86 .

贾善翔，彭克，李喜东，等 . 基于智能软开关的柔性互联交直流配电系统分布式优化［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 8 ）： 95 - 103 .

JIA Shanxiang ， PENG Ke ， LI Xidong ， et al . Distributed optimization of flexible interconnected AC/DC distribution system based on soft open point ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 8 ）： 95 - 103 .

张世旭，苗世洪，杨炜晨，等 . 基于自适应步长ADMM的配电网分布式鲁棒优化调度策略［J］. 高电压技术， 2021 ， 47 （ 1 ）： 81 - 92 .

ZHANG Shixu ， MIAO Shihong ， YANG Weichen ， et al . Distributed robust optimal dispatch for active distribution networks based on alternative direction method of multipliers with dynamic step size ［J］. High Voltage Engineering ， 2021 ， 47 （ 1 ）： 81 - 92 .

张蕊，李铁成，李晓明，等 . 考虑设备动作损耗的配电网分布式电压无功优化［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 24 ）： 31 - 40 .

ZHANG Rui ， LI Tiecheng ， LI Xiaoming ， et al . Distributed optimization for distribution networks volt/var control considering the operation cost of equipment ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 24 ）： 31 - 40 .

蒋玮，王铭华，陈锦铭，等 . 基于Neo4j图数据库的配电网供电可靠性计算［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 15 ）： 104 - 111 ．

JIANG Wei ， WANG Minghua ， CHEN Jinming ， et al . Calculation of power supply reliability for distribution network based on Neo4j graph database ［J］. Automation of Electrical Power Systems ， 2022 ， 46 （ 15 ）： 104 - 111 ．

FENG W ， YUAN C ， SHI Q X ， et al . Graph computing based distributed parallel power flow for AC/DC systems with improved initial estimate ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2020 ， 9 （ 2 ）： 253 - 263 .

党建，闫运江，贾嵘，等 . 基于图计算的配电网最大供电能力评估研究［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 3 ）： 1039 - 1048 .

DANG Jian ， YAN Yunjiang ， JIA Rong ， et al . Total supply capability evaluation of distribution network based on graph computation ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 3 ）： 1039 - 1048 .

韩赫，张沛超，柴博，等 . 基于图计算的区域热电系统建模与运行优化方法［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 19 ）： 7113 - 7125 .

HAN He ， ZHANG Peichao ， CHAI Bo ， et al . Modeling and operational optimization methods for district heat-electricity systems based on graph computing ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 19 ）： 7113 - 7125 .

FARIVAR M ， LOW S H . Branch flow model： relaxations and convexification—Part Ⅰ ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 3 ）： 2554 - 2564 .

李正天，叶雨晴，王子璇，等 . 基于柔性多状态开关互联的微配网一体化规划及运行评估［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （增刊2 ）： 487 - 495 .

LI Zhengtian ， YE Yuqing ， WANG Zixuan ， et al . Integrated planning and operation evaluation of micro-distribution network based on flexible multi-state switch interconnection ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ Supplement 2 ）： 487 - 495 .

钟磊，高红均，杨艳红，等 . 基于两阶段鲁棒博弈的交直流混合配电网调峰运行管控［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 15 ）： 5550 - 5564 .

ZHONG Lei ， GAO Hongjun ， YANG Yanhong ， et al . Load peak shaving operation management and control strategy of AC/DC hybrid distribution network based on two-stage robust game model ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 15 ）： 5550 - 5564 .

费有蝶，黄蔓云，卫志农，等 . 深度学习辅助的区域交直流配电网区间状态估计［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 1 ）： 101 - 109 ．

FEI Youdie ， HUANG Manyun ， WEI Zhinong ， et al . Deep-learning-assisting interval state estimation of regional AC/DC distribution network ［J］. Automation of Electric Power System ， 2022 ， 46 （ 1 ）： 101 - 109 ．

KARAGIANNOPOULOS S ， MYLONAS C ， ARISTIDOU P ， et al . Active distribution grids providing voltage support： the Swiss case ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 1 ）： 268 - 278 .

王家怡，高红均，刘友波，等 . 考虑风电不确定性的交直流混合配电网分布式优化运行［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 2 ）： 550 - 562 .

WANG Jiayi ， GAO Hongjun ， LIU Youbo ， et al . A distributed operation optimization model for AC/DC hybrid distribution network considering wind power uncertainty ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 2 ）： 550 - 562 .

马鑫，郭瑞鹏，王蕾，等 . 基于二阶锥规划的交直流主动配电网日前调度模型［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 22 ）： 144 - 150 .

MA Xin ， GUO Ruipeng ， WANG Lei ， et al . Day-ahead scheduling model for AC/DC active distribution network based on second-order cone programming ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 22 ）： 144 - 150 .

SUN F Z ， YU M ， WU Q W ， et al . A multi-time scale energy management method for active distribution networks with multiple terminal soft open point ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2021 ， 128 ： 106767 .

王文超，庞丹，成龙，等 . 考虑电价型需求响应的交直流混合配电网优化调度［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1675 - 1682 .

WANG Wenchao ， PANG Dan ， CHENG Long ， et al . Optimal dispatch approach for hybrid AC/DC distribution networks considering price-based demand response ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1675 - 1682 .

HAN D R . A survey on some recent developments of alternating direction method of multipliers ［J］. Journal of the Operations Research Society of China ， 2022 ， 10 （ 1 ）： 1 - 52 .

韩禹歆，陈来军，王召健，等 . 基于自适应步长ADMM的直流配电网分布式最优潮流［J］. 电工技术学报， 2017 ， 32 （ 11 ）： 26 - 37 .

HAN Yuxin ， CHEN Laijun ， WANG Zhaojian ， et al . Distributed optimal power flow in direct current distribution network based on alternative direction method of multipliers with dynamic step size ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2017 ， 32 （ 11 ）： 26 - 37 .

GUO Z W ， PINSON P ， CHEN S B ， et al . Chance-constrained peer-to-peer joint energy and reserve market considering renewable generation uncertainty ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 1 ）： 798 - 809 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Voltage Limit Violation Mitigation Strategy for Rural Low-voltage Distribution Network Based on Communicationless “AC-DC-Energy Storage” Coordination

Optimal Decentralized Coordinated Dispatch of Electricity-Carbon Considering Impacts of Bi-level Carbon Emission Trading Market

Power Restoration Method for Distribution Network Based on Optimal Configuration of Photovoltaic and Energy Storage in Extreme Disaster Scenarios

Related Author

JIA Yajun

LI Tao

XI Dongmin

ZHOU Jianqiao

JIN Zhijian

FAN Xinming

JIN Zijian

LIN Yujie

Related Institution

The Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion (Shanghai Jiao Tong University)

School of Electrical Engineering, Inner Mongolia University of Technology

Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd.

College of Electrical Engineering, Zhejiang University

Economic and Technology Power Research Institute of State Grid, Fujian Electric Power Co., Ltd.

⁰