Enhancement Method for Distributed Photovoltaic Hosting Capacity of Distribution Network Based on Chance-constrained Programming

WANG Qiangqiang; YAO Liangzhong; SHENG Wanxing; XU Yeyan; LIU Keyan; CHENG Fan

doi:10.7500/AEPS20230416003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Enhancement Method for Distributed Photovoltaic Hosting Capacity of Distribution Network Based on Chance-constrained Programming

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Enhancement Method for Distributed Photovoltaic Hosting Capacity of Distribution Network Based on Chance-constrained Programming
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 18, Pages: 132-141(2023)
- 作者机构：
  
  1.武汉大学电气与自动化学院,湖北省武汉市 430072
  2.交直流智能配电网湖北省工程中心(武汉大学),湖北省武汉市 430072
  3.中国电力科学研究院有限公司,北京市 100192
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Science and Technology Project Managed by the Headquarter of State Grid Corporation of China (Key Technologies for Safe Operation and Control of High-proportion Clean Energies in County Distribution Network, No. 5400-202255279A-2-0-XG)(5400-202255279A-2-0-XG)
- DOI：10.7500/AEPS20230416003
  CLC：
- Received：16 April 2023，
  
  Revised：2023-06-01，
  
  Published Online：31 July 2023，
  
  Published：25 September 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
王强强,姚良忠,盛万兴等.基于机会约束规划的配电网分布式光伏承载力提升方法[J].电力系统自动化,2023,47(18):132-141.

WANG Qiangqiang,YAO Liangzhong,SHENG Wanxing,et al.Enhancement Method for Distributed Photovoltaic Hosting Capacity of Distribution Network Based on Chance-constrained Programming[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(18):132-141.
王强强,姚良忠,盛万兴等.基于机会约束规划的配电网分布式光伏承载力提升方法[J].电力系统自动化,2023,47(18):132-141. DOI： 10.7500/AEPS20230416003.

WANG Qiangqiang,YAO Liangzhong,SHENG Wanxing,et al.Enhancement Method for Distributed Photovoltaic Hosting Capacity of Distribution Network Based on Chance-constrained Programming[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(18):132-141. DOI： 10.7500/AEPS20230416003.

摘要

分布式光伏密集接入配电网是未来配电网的一种结构形态，配电网分布式光伏承载力提升是未来配电网规划与运行的一个关键技术问题。以配电网分布式光伏承载力提升为目标，从源侧分布式光伏逆变器无功控制和网侧最小附加无功补偿以及网络重构协同优化角度，并综合考虑源荷双侧不确定性影响，提出一种基于机会约束规划的配电网分布式光伏承载力提升方法。建立了以分布式光伏接入容量最大以及投资运行总成本最小为目标的多目标机会约束规划模型，并提出采用基于拉丁超立方采样蒙特卡洛模拟(LHS-MC)嵌入改进初始种群生成策略的协同进化算法对模型进行寻优求解，提高了搜索性能和求解效率。最后，通过仿真验证了所提方法的有效性。

Abstract

The dense integration of distributed photovoltaic to distribution networks is one of the structural forms of future distribution networks

and the enhancement of distributed photovoltaic hosting capacity of distribution networks is one of the key technical issues for the planning and operation of future distribution networks. Aiming at enhancing the distributed photovoltaic hosting capacity of distribution networks

an enhancement method for the distributed photovoltaic hosting capacity of distribution networks based on the chance-constrained programming is proposed from the perspective of cooperative optimization among reactive power control of the distributed photovoltaic inverter on the source side

and the minimum additional reactive power compensation and network reconstruction on the grid side

as well as comprehensively considering the uncertainties of both the source side and the load side. A multi-objective chance-constrained programming model is established with the objective of maximizing the distributed photovoltaic hosting capacity and minimizing the total investment and operation costs. The co-evolution algorithm based on Latin hypercube sampling based Monte Carlo simulation (LHS-MC) embedded with an improved initial population generation strategy is used to search the optimal solution

in order to improve both the search performance and solution efficiency. Finally

the effectiveness of the proposed method is verified by simulations.

关键词

Keywords

references

王颖，文福拴，赵波，等 . 高密度分布式光伏接入下电压越限问题的分析与对策［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 5 ）： 1200 - 1206 .

WANG Ying ， WEN Fushuan ， ZHAO Bo ， et al . Analysis and countermeasures of voltage over-limit problem under high-density distributed photovoltaic access ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 5 ）： 1200 - 1206 .

孙媛媛，程凯强，许庆燊，等 . 考虑光伏出力相关性的主动配电网薄弱环节识别［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 15 ）： 96 - 103 .

SUN Yuanyuan ， CHENG Kaiqiang ， XU Qingshen ， et al . Identification of weak link for active distribution network considering correlation of photovoltaic output ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 15 ）： 96 - 103 .

方一晨，张沈习，程浩忠，等 . 含智能软开关的主动配电网分布式光伏准入容量鲁棒优化［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 7 ）： 8 - 17 .

FANG Yichen ， ZHANG Shenxi ， CHENG Haozhong ， et al . Robust optimization of distributed photovoltaic hosting capacity of active distribution network with soft open point ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 7 ）： 8 - 17 .

国家能源局 . 分布式电源接入电网承载力评估导则： DL/T 2041—2019 ［S］. 北京：中国电力出版社， 2019 .

National Energy Administration . Technical guideline for evaluating power grid bearing capability of distributed resources connected to network ： DL/T 2041—2019 ［S］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2019 .

王宣定，吴文传，刘镭，等 . 基于多参数规划的有源配电网分布式光伏容量评估方法［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 24 ）： 20 - 26 .

WANG Xuanding ， WU Wenchuan ， LIU Lei ， et al . Multi-parameter programming based capacity assessment method of distributed photovoltaic for active distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 24 ）： 20 - 26 .

KOIRALA A ， VAN ACKER T ， D’HULST R ， et al . Hosting capacity of photovoltaic systems in low voltage distribution systems： a benchmark of deterministic and stochastic approaches ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2022 ， 155 ： 111899 .

JAFARI M R ， PARNIANI M ， RAVANJI M H . Decentralized control of OLTC and PV inverters for voltage regulation in radial distribution networks with high PV penetration ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2022 ， 37 （ 6 ）： 4827 - 4837 .

邹宏亮，韩翔宇，廖清芬，等 . 考虑电压质量与短路容量约束的分布式电源准入容量分析［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 8 ）： 2273 - 2280 .

ZOU Hongliang ， HAN Xiangyu ， LIAO Qingfen ， et al . Penetration capacity calculation for distributed generation considering voltage quality and short circuit capacity constraints ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 8 ）： 2273 - 2280 .

余光正，林涛，汤波，等 . 计及谐波裕度-均衡度的分布式电源最大准入功率计算方法［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 9 ）： 1857 - 1865 .

YU Guangzheng ， LIN Tao ， TANG Bo ， et al . Calculation method of distributed generator maximum access power considering balance degree of harmonic margin ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 9 ）： 1857 - 1865 .

KAZEMI-ROBATI E ， SEPASIAN M S ， HAFEZI H ， et al . PV-hosting-capacity enhancement and power-quality improvement through multi-objective reconfiguration of harmonic-polluted distribution systems ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2022 ， 140 ： 107972 .

王江海，邰能灵，宋凯，等 . 考虑继电保护动作的分布式电源在配电网中的准入容量研究［J］. 中国电机工程学报， 2010 ， 30 （ 22 ）： 37 - 43 .

WANG Jianghai ， TAI Nengling ， SONG Kai ， et al . Research on admission capacity of distributed generation considering relay protection action in distribution network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2010 ， 30 （ 22 ）： 37 - 43 .

邓景松，王英民，孙迪飞，等 . 基于配电网电流保护约束的分布式光伏电源容量分析［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （增刊2 ）： 629 - 636 .

DENG Jingsong ， WANG Yingming ， SUN Difei ， et al . Capacity analysis of distributed photovoltaic generation based on current protection in distribution network ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ Supplement 2 ）： 629 - 636 .

郭小龙，毕天姝，刘方蕾，等 . 风、光高渗透率电网中考虑频率稳定的可再生能源承载力研究［J］. 可再生能源， 2020 ， 38 （ 1 ）： 84 - 90 .

GUO Xiaolong ， BI Tianshu ， LIU Fanglei ， et al . Estimating maximum penetration level of renewable energy based on frequency stability constrains in networks with high-penetration wind and photovoltaic energy ［J］. Renewable Energy Resources ， 2020 ， 38 （ 1 ）： 84 - 90 .

ABAD M S S ， MA J ， ZHANG D W ， et al . Probabilistic assessment of hosting capacity in radial distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2018 ， 9 （ 4 ）： 1935 - 1947 .

李振坤，鲍新雨，邵宇鹰，等 . 考虑多种调压措施的分布式光伏消纳能力研究［J］. 电力系统保护与控制， 2018 ， 46 （ 8 ）： 10 - 16 .

LI Zhenkun ， BAO Xinyu ， SHAO Yuying ， et al . Studying accommodation ability of distributed photovoltaic considering various voltage regulation measures ［J］. Power System Protection and Control ， 2018 ， 46 （ 8 ）： 10 - 16 .

谭笑，王主丁，李强，等 . 计及多约束的多分布式电源接入配电网最大承载力分段算法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 4 ）： 72 - 80 .

TAN Xiao ， WANG Zhuding ， LI Qiang ， et al . Segmentation algorithm for maximum hosting capacity of distributed generator accessing to distribution network considering multiple constraints ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 4 ）： 72 - 80 .

姚宏民，秦文萍，景祥，等 . 基于可能性理论的低压配电网分布式光伏承载能力评估方法［J/OL］. 高电压技术： 1 - 11 ［ 2023-05-30 ］. https：//doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.20221722 https://doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.20221722 .

YAO Hongmin ， QIN Wenping ， JING Xiang ， et al . Possibilistic theory-based assessment method for distributed PV hosting capacity of low-voltage distribution network ［J/OL］. High Voltage Engineering ： 1 - 11 ［ 2023-05-30 ］. https：//doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.20221722 https://doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.20221722 .

鞠冠章，李顺昕，赵敏，等 . 基于配网运行裕度的光伏最佳接入容量评估［J/OL］. 电力系统及其自动化学报： 1 - 9 ［ 2023-05-30 ］. https：//doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.001193 https://doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.001193 .

JU Guanzhang ， LI Shunxin ， ZHAO Min ， et al . Evaluation on optimal PV integration capacity based on distribution network operation margin information ［J/OL］. Proceedings of the CSU-EPSA ： 1 - 9 ［ 2023-05-30 ］. https：//doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.001193 https://doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.001193 .

刘科研，刘永梅，盛万兴，等 . 考虑电压约束的分布式电源接入配电网最大准入容量计算方法［J］. 电力自动化设备， 2016 ， 36 （ 6 ）： 81 - 87 .

LIU Keyan ， LIU Yongmei ， SHENG Wanxing ， et al . Maximal allowable DG penetration capacity calculation considering voltage constraints ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2016 ， 36 （ 6 ）： 81 - 87 .

董逸超，王守相，闫秉科 . 配电网分布式电源接纳能力评估方法与提升技术研究综述［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 7 ）： 2258 - 2266 .

DONG Yichao ， WANG Shouxiang ， YAN Bingke . Review on evaluation method and promotion technology of distributed generation acceptance capacity in distribution network ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 7 ）： 2258 - 2266 .

WANG S X ， CHEN S J ， GE L J ， et al . Distributed generation hosting capacity evaluation for distribution systems considering the robust optimal operation of OLTC and SVC ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2016 ， 7 （ 3 ）： 1111 - 1123 .

ASTERO P ， SÖDER L . Improving PV dynamic hosting capacity using adaptive controller for STATCOMs ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2019 ， 34 （ 1 ）： 415 - 425 .

YAO Y Y ， DING F ， HOROWITZ K ， et al . Coordinated inverter control to increase dynamic PV hosting capacity： a real-time optimal power flow approach ［J］. IEEE Systems Journal ， 2022 ， 16 （ 2 ）： 1933 - 1944 .

FU Y Y ， CHIANG H D . Toward optimal multiperiod network reconfiguration for increasing the hosting capacity of distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2018 ， 33 （ 5 ）： 2294 - 2304 .

蔡福霖，胡泽春，曹敏健，等 . 提升新能源消纳能力的集中式与分布式电池储能协同规划［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 20 ）： 23 - 32 .

CAI Fulin ， HU Zechun ， CAO Minjian ， et al . Coordinated planning of centralized and distributed battery energy storage for improving renewable energy accommodation capability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 20 ）： 23 - 32 .

王守相，王瀚樟，赵倩宇，等 . 面向配电网光伏接纳能力提升的分时电价优化方法［J/OL］. 电力系统自动化： 1 - 11 ［ 2023-05-31 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20230216.1012.004.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20230216.1012.004.html .

WANG Shouxiang ， WANG Hanzhang ， ZHAO Qianyu ， et al . Optimization method of time-of-use electricity price for improving photovoltaic hosting capacity of distribution network ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ： 1 - 11 ［ 2023-05-31 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20230216.1012.004.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20230216.1012.004.html .

CHIHOTA M J ， BEKKER B ， GAUNT T . A stochastic analytic-probabilistic approach to distributed generation hosting capacity evaluation of active feeders ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2022 ， 136 ： 107598 .

朱俊澎，黄勇，马良，等 . 基于不确定性最优潮流的配电网分布式发电消纳能力评估［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 14 ）： 46 - 54 .

ZHU Junpeng ， HUANG Yong ， MA Liang ， et al . Assessment on distributed generation accomodation capability for distribution network based on uncertain optimal power flow ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 14 ）： 46 - 54 .

国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会 . 光伏发电站接入电力系统技术规定： GB/T 19964—2012 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2013 .

General Administration of Quality Supervision ， Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Technical requirements for connecting photovoltaic power station to power system ： GB/T 19964—2012 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2013 .

高慧敏，章坚民，江力 . 基于二阶网损无功灵敏度矩阵的配电网无功补偿选点［J］. 电网技术， 2014 ， 38 （ 7 ）： 1979 - 1983 .

GAO Huimin ， ZHANG Jianmin ， JIANG Li . Optimal location of reactive power compensation for distribution network based on second order loss-reactive power sensitivity matrix ［J］. Power System Technology ， 2014 ， 38 （ 7 ）： 1979 - 1983 .

ZHENG W Y ， HUANG W J ， HILL D J ， et al . An adaptive distributionally robust model for three-phase distribution network reconfiguration ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 2 ）： 1224 - 1237 .

CHEN Y ， WEN J Y ， CHENG S J . Probabilistic load flow method based on Nataf transformation and Latin hypercube sampling ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2013 ， 4 （ 2 ）： 294 - 301 .

YU H ， CHUNG C Y ， WONG K P ， et al . Probabilistic load flow evaluation with hybrid Latin hypercube sampling and Cholesky decomposition ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2009 ， 24 （ 2 ）： 661 - 667 .

石可，陈皓勇，李鹏，等 . 基于协同进化的两种电力市场出清机制分析［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 9 ）： 68 - 74 .

SHI Ke ， CHEN Haoyong ， LI Peng ， et al . Analysis on two kinds of electricity market clearance mechanism based on co-evolution ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 9 ）： 68 - 74 .

DING T ， LI F X ， LI X ， et al . Interval radial power flow using extended DistFlow formulation and Krawczyk iteration method with sparse approximate inverse preconditioner ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2015 ， 9 （ 14 ）： 1998 - 2006 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Generalized Load Modeling and Parameter Identification for Distribution Networks Considering Fault Ride-through Capability of Distributed Photovoltaic

Moment Difference Analysis Theory and Its Application in Photovoltaic Curtailment Minimizing Decision for Distribution Networks

Direction Criterion for Phase-to-phase Short-circuit Faults in Distribution Networks with Photovoltaic Based on Negative-sequence Current Amplitude

Related Author

YIN Xiyu

CUI Han

CHEN Xiaoyue

DING Yujie

SONG Rui

LI Chunlai

HUANG Yu

ZHANG Xiaoxiao

Related Institution

Electric Power Research Institute of State Grid Qinghai Electric Power Company

Institute of Advanced Technology for Carbon Neutrality, Nanjing University of Posts and Telecommunications

NARI Group Corporation (State Grid Electric Power Research Institute)

School of Electrical Engineering, Beijing Jiaotong University

Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education (Tianjin University)

⁰