含光储充一体化电站的城市交直流混合配电网韧性提升策略

张博; 马梓耀; 王辰; 张璐; 唐巍

doi:10.7500/AEPS20221031019

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

含光储充一体化电站的城市交直流混合配电网韧性提升策略

学术研究 | 更新时间：2023-06-19

- 含光储充一体化电站的城市交直流混合配电网韧性提升策略
- Resilience Improvement Strategy for Urban AC/DC Hybrid Distribution Network with Photovoltaic-Storage-Charging Integrated Station
- 电力系统自动化 2023年47卷第12期页码：28-37
- 作者机构：
  
  1.中国农业大学信息与电气工程学院，北京市 100083
  2.国网北京市电力科学研究院，北京市 100075
- 作者简介：
  
  张博(1994—)，女，博士研究生，主要研究方向：交直流混合配电网故障恢复、电动汽车。E-mail：zhangbo1223@foxmail.com
  马梓耀(2000—)，男，硕士研究生，主要研究方向：交直流混合配电网可靠性规划。E-mail：maziyao2000@163.com
  王辰(1994—)，男，硕士，主要研究方向：交直流混合配电网可靠性评估。E-mail：chen_wang2022@126.com
  张璐(1990—)，男，通信作者，博士，副教授，博士生导师，主要研究方向：交直流混合配电网、电动汽车、配电网恢复力提升技术。E-mail：zhanglu1@cau.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2019YFE0118400)
- DOI：10.7500/AEPS20221031019
  中图分类号：
- 收稿：2022-10-31，
  
  修回：2023-03-03，
  
  网络出版：2023-05-04，
  
  纸质出版：2023-06-25
- 稿件说明：
移动端阅览
张博,马梓耀,王辰等.含光储充一体化电站的城市交直流混合配电网韧性提升策略[J].电力系统自动化,2023,47(12):28-37.

ZHANG Bo,MA Ziyao,WANG Chen,et al.Resilience Improvement Strategy for Urban AC/DC Hybrid Distribution Network with Photovoltaic-Storage-Charging Integrated Station[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(12):28-37.
张博,马梓耀,王辰等.含光储充一体化电站的城市交直流混合配电网韧性提升策略[J].电力系统自动化,2023,47(12):28-37. DOI： 10.7500/AEPS20221031019.

ZHANG Bo,MA Ziyao,WANG Chen,et al.Resilience Improvement Strategy for Urban AC/DC Hybrid Distribution Network with Photovoltaic-Storage-Charging Integrated Station[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(12):28-37. DOI： 10.7500/AEPS20221031019.

摘要

近年来，频发的极端事件给配电网带来了巨大损失，因此配电网韧性提升极为重要。随着分布式光伏、储能及电动汽车等直流源荷的大量增加，城市配电网的形态正在从交流向交直流混合配电网转变。直流线路具有互联灵活的优势，能够打破交流配电网辐射状运行瓶颈实现灾后灵活组网，可有效提升配电网韧性。针对含光储充一体化电站的城市交直流混合配电网，提出一种能够充分考虑柔性直流互联特性与调控能力的供电恢复策略。首先，考虑灾后关键负荷与就地资源分布，提出了以直流线路为核心的应急供电恢复拓扑生成方法；其次，基于交直流恢复拓扑，建立了一种配电网两阶段韧性提升优化模型，第1阶段以最大程度保障重要负荷供电为目标优化负荷恢复次序，第2阶段以网络损耗最小为目标优化光储充一体化电站应急电源功率。算例结果表明，所提策略能够充分利用直流灵活互联能力及光储充一体化电站功率支撑能力恢复关键负荷，两阶段故障恢复方法具有良好的可行性与适应性。

Abstract

In recent years

frequent extreme disasters have caused huge losses to the distribution network

so it is extremely important to improve the resilience of the distribution network. With the large increase of DC sources and loads such as distributed photovoltaic

energy storage and electric vehicles

the form of urban distribution network is transforming from AC distribution network to AC/DC hybrid distribution network. DC lines have the advantage of flexible interconnection

which can break the bottleneck in the radial operation of AC distribution networks and achieve flexible networking after disasters

thus effectively improving the resilience of distribution networks. Aiming at the urban AC/DC hybrid distribution network with photovoltaic-storage-charging integrated station (PSCIS)

a power supply recovery strategy that fully considers the characteristics of flexible DC interconnection and regulation ability is proposed. First

considering the distribution of critical loads and local resources after disasters

a topology generation method for emergency power supply recovery with DC lines as the core is proposed. Secondly

based on the AC/DC recovery topology

a two-stage resilience improvement optimization model for the distribution network is established. In the first stage

the load recovery sequence is optimized with the objective of maximizing the power supply of critical loads. In the second stage

the emergency power supply output of the PSCIS is optimized with the objective of minimizing the network loss. The simulation results show that the proposed strategy can make full use of the DC flexible interconnection capability and power support capability of PSCIS to restore critical loads

and the two-stage fault recovery method has good feasibility and adaptability.

关键词

Keywords

references

国家发展改革委 . “十四五”全国城市基础设施建设规划［EB/OL］.（ 2022-07-29 ）［ 2022-08-22 ］. https：//www.mohurd.gov.cn/gongkai/fdzPSCknr/zfhcxjsbwj/202207/20220729_767388.html https://www.mohurd.gov.cn/gongkai/fdzPSCknr/zfhcxjsbwj/202207/20220729_767388.html .

National Development and Reform Commission . National urban infrastructure construction plan for the “14th Five Year Plan ” ［EB/OL］. （ 2022-07-29 ）［ 2022-08-22 ］. https：//www.mohurd.gov.cn/gongkai/fdzPSCknr/zfhcxjsbwj/202207/20220729_767388.html https://www.mohurd.gov.cn/gongkai/fdzPSCknr/zfhcxjsbwj/202207/20220729_7673

TAN Y S ， DAS A K ， ARABSHAHI P ， et al . Distribution systems hardening against natural disasters ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 6 ）： 6849 - 6860 .

XU Y ， LIU C C ， SCHNEIDER K P ， et al . Microgrids for service restoration to critical load in a resilient distribution system ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 1 ）： 426 - 437 .

KAMRUZZAMAN M ， DUAN J J ， SHI D ， et al . A deep reinforcement learning-based multi-agent framework to enhance power system resilience using shunt resources ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 6 ）： 5525 - 5536 .

YUAN W ， WANG J H ， QIU F ， et al . Robust optimization-based resilient distribution network planning against natural disasters ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2016 ， 7 （ 6 ）： 2817 - 2826 .

WANG X ， LI Z Y ， SHAHIDEHPOUR M ， et al . Robust line hardening strategies for improving the resilience of distribution systems with variable renewable resources ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 386 - 395 .

ZHANG B ， DEHGHANIAN P ， KEZUNOVIC M . Optimal allocation of PV generation and battery storage for enhanced resilience ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 535 - 545 .

徐岩，张荟，马天祥，等 . 含分布式电源的配电网故障紧急恢复与抢修协调优化策略［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 22 ）： 38 - 46 .

XU Yan ， ZHANG Hui ， MA Tianxiang ， et al . Coordinated optimization strategy of fault emergency recovery and repair for distribution network with distributed generators ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 22 ）： 38 - 46 .

王红君，陈智晴，赵辉，等 . 考虑风光荷不确定性的配电网故障恢复策略［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 11 ）： 4356 - 4364 .

WANG Hongjun ， CHEN Zhiqing ， ZHAO Hui ， et al . Reconstruction strategies for fault recovery of active distribution network with distributed generation uncertainties ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 11 ）： 4356 - 4364 .

娄铖伟，张筱慧，丛鹏伟，等 . 含柔性软开关的有源配电网故障恢复策略［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 1 ）： 23 - 31 .

LOU Chengwei ， ZHANG Xiaohui ， CONG Pengwei ， et al . Service restoration strategy of active distribution network with soft open points ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 1 ）： 23 - 31 .

王颖，马佳骏，王小君，等 . 含智能软开关的配电网重要负荷恢复方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 8 ）： 104 - 111 .

WANG Ying ， MA Jiajun ， WANG Xiaojun ， et al . Critical load restoration method for distribution network with soft open point ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 8 ）： 104 - 111 .

宋毅，孙充勃，李鹏，等 . 基于智能软开关的有源配电网供电恢复方法［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 15 ）： 4390 - 4398 .

SONG Yi ， SUN Chongbo ， LI Peng ， et al . SOP based supply restoration method of active distribution networks using soft open point ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 15 ）： 4390 - 4398 .

唐巍，王辰，张璐，等 . 考虑敏感负荷需求和直流故障恢复能力的交直流混合配电网开关配置［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 5 ）： 210 - 218 .

TANG Wei ， WANG Chen ， ZHANG Lu ， et al . Switch allocation of AC/DC hybrid distribution network considering requirements of sensitive loads and DC fault restoration ability ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 5 ）： 210 - 218 .

SCIANO D ， RAZA A ， SALCEDO R ， et al . Evaluation of DC links on dense-load urban distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2016 ， 31 （ 3 ）： 1317 - 1326 .

郭强强，皮昊书，陈云辉 . 光储充一体化电站优化配置方法［J］. 电力与能源， 2022 ， 43 （ 1 ）： 61 - 64 .

GUO Qiangqiang ， PI Haoshu ， CHEN Yunhui . Optimal configuration method for PV-storage-charging integrated power station ［J］. Power & Energy ， 2022 ， 43 （ 1 ）： 61 - 64 .

林青瑜，洪智勇 . 光储充一体化电站关键技术设计［J］. 中国新通信， 2020 ， 22 （ 6 ）： 80 .

LIN Qingyu ， HONG Zhiyong . Key technology design of optical storage and charging integrated power station ［J］. China New Telecommunications ， 2020 ， 22 （ 6 ）： 80 .

何晨可，韦钢，袁丁，等 . 计及充换放储一体化电站的主动配电网故障恢复［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 13 ）： 32 - 38 .

HE Chenke ， WEI Gang ， YUAN Ding ， et al . Fault recovery of active distribution network considering charging-swapping-discharging-storage integrated power station ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 13 ）： 32 - 38 .

陈玮，周贤正，李晏君，等 . 考虑电动汽车配置的主动配电网鲁棒孤岛恢复［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （增刊1 ）： 58 - 67 .

CHEN Wei ， ZHOU Xianzheng ， LI Yanjun ， et al . A robust islanding restoration policy for active distribution network considering optimal allocation of emergency electric vehicles ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ Supplement 1 ）： 58 - 67 .

刘家妤，马佳骏，王颖，等 . 多源协同的智能配电网故障恢复次序优化决策方法［J］. 电力建设， 2020 ， 41 （ 6 ）： 100 - 106 .

LIU Jiayu ， MA Jiajun ， WANG Ying ， et al . Restoration sequence decision-making for smart distribution system considering multiple sources coordination ［J］. Electric Power Construction ， 2020 ， 41 （ 6 ）： 100 - 106 .

YAN J H ， HU B ， XIE K G ， et al . Dynamic repair scheduling for transmission systems based on look-ahead strategy approximation ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 4 ）： 2918 - 2933 .

CHEN B ， WANG J H ， LU X N ， et al . Networked microgrids for grid resilience， robustness， and efficiency： a review ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 1 ）： 18 - 32 .

WANG C ， JU P ， LEI S B ， et al . Markov decision process-based resilience enhancement for distribution systems： an approximate dynamic programming approach ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 3 ）： 2498 - 2510 .

ZHANG L ， WANG C ， LIANG J ， et al . A coordinated restoration method of hybrid AC/DC distribution network for resilience enhancement ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2023 ， 14 （ 1 ）： 112 - 125 .

CONG P W ， HU Z C ， TANG W ， et al . Optimal allocation of soft open points in distribution networks based on candidate location optimization ［C］// 8th Renewable Power Generation Conference （RPG 2019）， October 24-25 ， 2019 ， Shanghai， China ： 1 - 6 .

ZHANG L ， XU B ， CONG P W ， et al . Bi-level programming of AC/DC hybrid distribution network based on improved genetic algorithm ［C］// 2019 IEEE Congress on Evolutionary Computation （CEC）， June 10-13 ， 2019 ， Wellington， New Zealand ： 1213 - 1219 .

ZHANG L ， ZHAO C X ， ZHANG B ， et al . Voltage control method based on three-phase four-wire sensitivity for hybrid AC/DC low-voltage distribution networks with high-penetration PVs ［J］. IET Renewable Power Generation ， 2022 ， 16 （ 4 ）： 700 - 712 .

刘峻岐，蒋姝俊，王照琪，等 . 基于时空耦合关联分析的电动汽车集群可调度能力评估［J］. 电力建设， 2021 ， 42 （ 12 ）： 83 - 92 .

LIU Junqi ， JIANG Shujun ， WANG Zhaoqi ， et al . Dispatchable capability of eclectic vehicle clusters considering temporal-spatial characteristics ［J］. Electric Power Construction ， 2021 ， 42 （ 12 ）： 83 - 92 .

苏粟，韦存昊，陈奇芳，等 . 考虑道路抢修和负荷恢复的电动汽车分层调度策略［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 12 ）： 140 - 150 .

SU Su ， WEI Cunhao ， CHEN Qifang ， et al . Hierarchical scheduling strategy for electric vehicle considering road repair and load restoration ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 12 ）： 140 - 150 .

FARIVAR M ， LOW S H . Branch flow model： relaxations and convexification—part Ⅱ ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 3 ）： 2565 - 2572 .

TAYLOR J A ， HOVER F S . Convex models of distribution system reconfiguration ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2012 ， 27 （ 3 ）： 1407 - 1413 .

宋若晨，袁明瀚，仇成 . 上海城市配电网分层架构中应用“开关站链”模式的可靠性优化策略［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 11 ）： 4466 - 4472 .

SONG Ruochen ， YUAN Minghan ， QIU Cheng . Reliability upgrade strategy with application of switch station chain mode in layered architecture of Shanghai electricity distribution network ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 11 ）： 4466 - 4472 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

考虑经济性与韧性均衡的交直流混合配电网协调规划

非常规视角下电力系统抗毁性研究初探

计及时空灵活性资源协同的配电信息物理系统规划方法