考虑经济性与韧性均衡的交直流混合配电网协调规划

马梓耀; 张博; 张璐; 王照琪; 唐巍; 陈甜甜

doi:10.7500/AEPS20240707003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

考虑经济性与韧性均衡的交直流混合配电网协调规划

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 考虑经济性与韧性均衡的交直流混合配电网协调规划
- Coordinated Planning for AC/DC Hybrid Distribution Networks Considering Equilibrium Between Economy and Resilience
- 电力系统自动化 2025年49卷第6期页码：78-87
- 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.国网上海市电力公司电力科学研究院，上海市 200437
- 作者简介：
  
  马梓耀(2000—)，男，硕士研究生，主要研究方向：交直流混合配电网韧性规划。E-mail：maziyao2000@163.com
  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
  张璐(1990—)，男，博士，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
  唐巍(1971—)，女，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：城市/农村配电网规划、分布式光伏消纳控制、交直流混合配电网、微电网与乡村综合能源系统。E-mail：wei_tang@cau.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家电网有限公司科技项目(52094024001Y);整个规划期内第c种极端灾害发生的平均次数为：
- DOI：10.7500/AEPS20240707003
  中图分类号：
- 收稿：2024-07-07，
  
  修回：2024-09-29，
  
  网络出版：2024-11-27，
  
  纸质出版：2025-03-25
- 稿件说明：
移动端阅览
马梓耀,张博,张璐等.考虑经济性与韧性均衡的交直流混合配电网协调规划[J].电力系统自动化,2025,49(6):78-87.

MA Ziyao,ZHANG Bo,ZHANG Lu,et al.Coordinated Planning for AC/DC Hybrid Distribution Networks Considering Equilibrium Between Economy and Resilience[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(6):78-87.
马梓耀,张博,张璐等.考虑经济性与韧性均衡的交直流混合配电网协调规划[J].电力系统自动化,2025,49(6):78-87. DOI： 10.7500/AEPS20240707003.

MA Ziyao,ZHANG Bo,ZHANG Lu,et al.Coordinated Planning for AC/DC Hybrid Distribution Networks Considering Equilibrium Between Economy and Resilience[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(6):78-87. DOI： 10.7500/AEPS20240707003.

摘要

新型源荷广泛接入使交直流混合配电网成为未来配电系统发展的新形态，通过电力电子设备实现网络柔性互联、功率互济能够有效提升配电网韧性和减少极端灾害带来的巨大停电损失。针对由于维度、量级和尺度不同导致配电网经济性和韧性在规划模型中难以均衡的问题，提出一种基于纳什谈判的交直流混合配电网协调规划方法。首先，分析常态运行和极端灾害两种场景下直流网络对于经济性和韧性的影响；其次，刻画经济性和韧性指标并提出基于纳什均衡的经济性和韧性均衡方法；最后，以均衡后的经济性和韧性为目标函数，建立交直流混合配电网网架优化规划模型并进行求解。采用实际算例对所提方法进行仿真分析和对比验证。算例结果表明，所提方法能够充分发挥直流网络灵活互联优势，实现精准投资并提升配电网韧性。

Abstract

The widespread integration of new sources and loads makes the AC/DC hybrid distribution network a new form of distribution system development in the future. Implementing flexible network interconnection and power mutual assistance through power electronic devices can effectively enhance the resilience of the distribution network and reduce the huge power outage losses caused by extreme disasters. A Nash equilibrium based coordinated planning method for AC/DC hybrid distribution networks is proposed to address the problem of difficulty in balancing the economy and resilience of distribution networks in planning models due to differences in dimensions

magnitudes and scales. Firstly

the influence of DC network on the economics and resilience is analyzed in two scenarios of normal operation and extreme disaster. Secondly

the economics and resilience indicators are described and the method for balancing economics and resilience based on Nash equilibrium is proposed. Finally

the optimal planning model of AC/DC hybrid distribution network is established and solved by taking the balanced economics and resilience as the objective function. Simulation analysis and comparative verification of the proposed method are conducted using actual cases. Results show that the proposed method can give full play to the advantages of flexible interconnection of DC network and enhance the resilience of the distribution network within a reasonable investment limit.

关键词

Keywords

references

唐巍，张起铭，张璐，等 . 新型配电系统多层级交直流互联理念、关键技术与发展方向［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 6 ）： 2 - 17 .

TANG Wei ， ZHANG Qiming ， ZHANG Lu ， et al . Concept， key technologies and development direction of multilevel AC/DC interconnection in new distribution system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 6 ）： 2 - 17 .

ZHANG L ， LIANG J ， TANG W ， et al . Converting AC distribution lines to DC to increase transfer capacities and DG penetration ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 2 ）： 1477 - 1487 .

赖振宏，易皓，黄华，等 . 用于低电压问题治理的柔性交直流切换配电系统设计［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 6 ）： 123 - 132 .

LAI Zhenhong ， YI Hao ， HUANG Hua ， et al . Design of flexible AC/DC switching distribution system for solving low-voltage problems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 6 ）： 123 - 132 .

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 .

中华人民共和国住房和城乡建设部 . “十四五”全国城市基础设施建设规划［EB/OL］.（ 2022-07-29 ）［ 2024-05-22 ］. https：//www.mohurd.gov.cn/gongkai/zhengce/zhengcefilelib/202207/20220729_767388.html https://www.mohurd.gov.cn/gongkai/zhengce/zhengcefilelib/202207/20220729_767388.html .

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China . “ The 14th Five-Year Plan” national urban infrastructure construction plan ［EB/OL］. （ 2022-07-29 ）［ 2024-05-22 ］. https：//www.mohurd.gov.cn/gongkai/zhengce/zhengcefilelib/202207/20220729_767388.html https://www.mohurd.gov.cn/gongkai/zhengce/zhengcefilelib/202207/20220729_767388.html .

PANTELI M ， MANCARELLA P . The grid： stronger， bigger， smarter？： presenting a conceptual framework of power system resilience ［J］. IEEE Power and Energy Magazine ， 2015 ， 13 （ 3 ）： 58 - 66 .

张璐，唐巍，卢莹，等 . 面向新型源荷接入的交直流混合配电网关键技术研究综述［J］. 供用电， 2020 ， 37 （ 10 ）： 3 - 9 .

ZHANG Lu ， TANG Wei ， LU Ying ， et al . Overview of hybrid AC/DC distribution network key technologies facing novel source and load integration ［J］. Distribution & Utilization ， 2020 ， 37 （ 10 ）： 3 - 9 .

王皓靖，郭佩乾，时珊珊，等 . 中压配电网多台区柔性互联技术应用现状与展望［J/OL］. 电力系统自动化： 1 - 14 ［ 2024-04-02 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20240401.0952.002.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20240401.0952.002.html .

WANG Haojing ， GUO Peiqian ， SHI Shanshan ， et al . Application status and prospects of multi-substation flexible interconnection technology in medium voltage distribution networks ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ： 1 - 14 ［ 2024-04-02 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20240401.0952.002.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20240401.0952.002.html .

ZHANG L ， TANG W ， LIANG J ， et al . A medium voltage hybrid AC/DC distribution network and its economic evaluation ［C］// 12th IET International Conference on AC and DC Power Transmission （ACDC 2016）， May 28-29 ， 2016 ， Beijing， 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， USA ： 1213 - 1219 .

ZHANG L ， SHEN C ， CHEN Y ， et al . Coordinated allocation of distributed generation， capacitor banks and soft open points in active distribution networks considering dispatching results ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 231 ： 1122 - 1131 .

仲礼鹏，王梓耀，余涛，等 . 基于可靠性显式表达的交直流混合配电网规划方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 19 ）： 52 - 61 .

ZHONG Lipeng ， WANG Ziyao ， YU Tao ， et al . Planning method for AC/DC hybrid distribution network based on explicit expression of reliability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 19 ）： 52 - 61 .

ZHANG L ， CHEN Y ， SHEN C ， et al . Optimal configuration of hybrid AC/DC urban distribution networks for high penetration renewable energy ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2018 ， 12 （ 20 ）： 4499 - 4506 .

黄梦旗，李勇汇，曾海燕，等 . 计及高渗透率分布式电源的韧性配电网数据驱动鲁棒规划方法［J］. 电力建设， 2023 ， 44 （ 6 ）： 79 - 90 .

HUANG Mengqi ， LI Yonghui ， ZENG Haiyan ， et al . Data-driven robust planning method for resilient distribution networks considering high-permeability distributed generation ［J］. Electric Power Construction ， 2023 ， 44 （ 6 ）： 79 - 90 .

陈碧云，金洋，徐旗，等 . 计及灾后恢复全过程储能应急响应能力的配电网韧性规划［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 5 ）： 1855 - 1862 .

CHEN Biyun ， JIN Yang ， XU Qi ， et al . Resilience planning of distribution networks considering emergency response capability of energy storage throughout entire process of post-disaster recovery ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 5 ）： 1855 - 1862 .

张璐，黄睿，王照琪，等 . 考虑恢复力与经济性均衡的配电网移动储能优化配置策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 21 ）： 23 - 31 .

ZHANG Lu ， HUANG Rui ， WANG Zhaoqi ， et al . Optimal configuration strategy of mobile energy storage in distribution network considering balance between resilience and economy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 21 ）： 23 - 31 .

杨白洁，刘洪，葛少云，等 . 基于分布鲁棒机会约束的高韧性配电网多类型储能配置［J］. 电力自动化设备， 2024 ， 44 （ 7 ）： 45 - 53 .

YANG Baijie ， LIU Hong ， GE Shaoyun ， et al . Configuration of multi-type energy storage system in high resilience distribution network based on distributionally robust chance constraints ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2024 ， 44 （ 7 ）： 45 - 53 .

时珊珊，张琪祁，魏新迟，等 . 面向极限生存能力提升的城市配电网反脆弱规划方法［J］. 电力建设， 2024 ， 45 （ 1 ）： 56 - 67 .

SHI Shanshan ， ZHANG Qiqi ， WEI Xinchi ， et al . Anti-fragile planning of urban distribution network for survivability improvement ［J］. Electric Power Construction ， 2024 ， 45 （ 1 ）： 56 - 67 .

刘洪，李吉峰，葛少云，等 . 基于多主体博弈与强化学习的并网型综合能源微网协调调度［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 1 ）： 40 - 48 .

LIU Hong ， LI Jifeng ， GE Shaoyun ， et al . Coordinated scheduling of grid-connected integrated energy microgrid based on multi-agent game and reinforcement learning ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 1 ）： 40 - 48 .

付宇，白浩，李跃，等 . 面向高比例光伏消纳的低压交直流混合配电网时-空协调优化方法［J］. 南方电网技术， 2023 ， 17 （ 1 ）： 84 - 93 .

FU Yu ， BAI Hao ， LI Yue ， et al . Spatial-temporal coordinated optimization method of low voltage hybrid AC/DC distribution network for accommodation of high-proportion PVs ［J］. Southern Power System Technology ， 2023 ， 17 （ 1 ）： 84 - 93 .

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 .

唐学用，韩玘桓，李庆生，等 . 基于矩阵算法的主动配电网交直流混合网络供电恢复策略研究［J］. 电力大数据， 2019 ， 22 （ 10 ）： 43 - 50 .

TANG Xueyong ， HAN Qihuan ， LI Qingsheng ， et al . Research on power supply recovery strategy of AC/DC hybrid network based on matrix algorithm in active distribution network ［J］. Power Systems and Big Data ， 2019 ， 22 （ 10 ）： 43 - 50 .

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 .

史振利，魏业文 . 基于粒子群算法的主动配电网多目标优化调度［J］. 电子科技， 2022 ， 35 （ 9 ）： 7 - 14 .

SHI Zhenli ， WEI Yewen . Multi-objective optimization of active distribution network based on particle swarm optimization ［J］. Electronic Science and Technology ， 2022 ， 35 （ 9 ）： 7 - 14 .

WANG Z Q ， ZHANG L ， TANG W ， et al . Equilibrium allocation strategy of multiple ESSs considering the economics and restoration capability in DNs ［J］. Applied Energy ， 2022 ， 306 ： 118019 .

彭宇轩 . 供电走廊受限城市中心负荷直流代替交流可行性研究［D］. 长沙：长沙理工大学， 2022 .

PENG Yuxuan . Feasibility study on replacing AC with DC for load in restricted city center of power supply corridor ［D］. Changsha ： Changsha University of Science & Technology ， 2022 .

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

基于纳什均衡的光-储耦合制氢系统优化控制方法

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

地区间电力市场互联互通相关问题（二）基于双向差价合约的互联互通市场的纳什均衡分析