考虑分布式电源和多样性负荷主动特性的复杂配电系统动态随机规划模型与方法

Widespread integration of renewable energy and electric vehicles substantially promote city energy saving, but they also bring huge harm to traditional power grid's operation. In this respect, active/passive operation characteristics of source/grid/load in future system need to be fully coordinated, mathematical model of distribution system planning should be built and solution method be proposed, in order to enhance the system's acceptance level of low-carbon energy and improve operation reliability and efficiency. First, by building characteristic models of distributed generation, energy storage and diversify load, the constant reliability level source/grid/load confidence capacity assessment method was designed, and the distribution system power demand forecasting and balanced approach was proposed. Second, based on the electric vehicles travel model considering user's residence characteristic and charging habit, the stochastic optimization methods of electric vehicle charging facilities' locating and sizing for different road map was studied. Finally, based on the comprehensive coordination of distributed power output intermittency, load controllability and network contacts capacity, the complex distribution system stochastic dynamic programming method facing multi-target( power supply capacity, reliability, etc) was built.

可再生能源发电与电动汽车的广泛分布接入在大幅促进城市节能减排的同时，也将对传统电网运行带来巨大的不利影响。为此，充分协调未来系统中源/网/荷等元素的主/被动运行特性，建立配电系统规划的数学模型并提出求解方法，以期提升系统接纳低碳能源的能力和可靠高效运行的水平。首先，通过分布式电源、储能和多样性负荷的特性建模，构建恒定可靠性水平的源/储/荷置信容量评估方法，并提出配电系统电力需求预测与平衡方法。其次，面向用户投资回报、可靠性、资产利用水平、售电收益等多主体效益，提出基于机会约束规划的分布式发电与储能的最优接入容量与位置方法。再次，基于考虑用户职住特征与充电习惯的电动汽车出行仿真模型，研究针对不同路网的电动汽车充电设施选址定容的随机优化方法。最后，基于分布式电源波动性出力、负荷可控特性与网络联络容量的综合协调，构建面向供电能力与可靠性等多目标的复杂配电系统随机动态规划方法。

项目针对考虑分布式电源和电动汽车等主动负荷接入的复杂配电系统规划问题开展研究，重点形成了以下三方面成果：.（1）针对分布式电源出力的时序不确定性及相关性，提出了基于多变量联合分布概率序列与非参数核密度估计的配电网概率潮流计算方法和供电可靠性评估方法，提出了基于配电网供电可靠性不变原则的分布式电源置信容量评估技术，提出了以配电网供电可靠性提升与单位负荷供电成本降低为目标的分布式电源选址定容方法，系统解决了分布式电源接入的技术评估与规划问题。.（2）针对采用慢充模式的电动私家车，提出了一种考虑充电设施充裕性的用户出行与充电需求时序交互分析方法，提出了电动汽车充电负荷的主动控制能力评估方法，构建了汽车车主、聚集商和电网调度之间的调频竞标模型，提出了考虑分布式电源出力不确定性的有序充电调峰优化方法，系统解决了电动私家车充电负荷预测分析、主动控制能力评估、调频调峰优化等问题。针对采用快充模式的电动汽车，提出了基于动态交通仿真及事故影响的高速公路充电站优化规划方法，提出了基于出租车随机概率行为及其对时间价值高敏感特征的城市路网快充电站多目标规划方法。针对慢充快换模式可很好利用蓄电池可控性的特点，建立了基于电池组状态分群与递推的换电站时序响应能力区间评估模型，并提出了基于有序充电策略的站内备用电池组、充电设备、换电设备综合优化配置方法。.（3）针对分布式电源与多样性负荷接入场景，提出了基于分布式电源置信容量与加权Voronoi图层次性/方向性改进的目标年变电站选址定容方法，提出了基于不同发展阶段分布式电源渗透率变化场景下源网荷匹配的变电站建设时序动态扩展规划模型和方法。针对主动配电系统的分布式电源与网络结构协同规划过程中难以同时考虑它们在运行环节交互作用的问题，提出了一种考虑多主体利益均衡及规划运行交替优化的数学模型和求解算法。