采用三相模型的智能中低压配电网的评价与优化

As an increasing number of renewable single-phase distributed generation (DG) installed within consumers' premises/community and connected to the domestic electricity supply network, and an increasing popularity of household electric vehicle (HEV), the imbalance between three-phases will be more prominent in smart medium-low voltage distribution network. In order to analyze, evaluate and optimize the imbalanced three-phase medium-low voltage distribution network, we try to study the following issues in the project. 1) To improve deterministic three-phase power flow calculation method for distribution network through establishing accurate component models with full consideration to the non-ideal factors, and building a unified "three-phase four-wire" model, which can describe medium-low voltage distribution network with various topologies. 2) To study the method for calculating probability three-phase power flow of distribution network by describing the random factors using appropriate probabilistic model and reasonably handling the correlation of random variables between different phases. 3)To build deterministic and probability evaluation methods for distribution network by giving the quantitative indexes. 4)Relying on home energy management system, to establish an optimal model, which takes three-phase equalization as the main object and takes into account the load shifting, energy consumption reduction and voltage quality improvement, so as to realise an integrated management for DG, HEV and adjustable household appliances.

随着家庭/小区单相可再生分布式电源的大量接入以及家用电动汽车的普及，未来的智能中低压配电网中三相不平衡问题将更为突出。为了分析、评价和优化三相不平衡的中低压配电网，本项目拟针对以下问题展开研究：1）充分考虑非理想因素，建立精确的元件模型，构建统一的、能描述中低压配电网各种拓扑结构的 "三相四线"模型，完善配电网三相确定性潮流的计算方法；2）采用合适的概率模型描述配电网中的随机因素，合理处理不同相之间的随机变量的相关性问题，开展配电网三相概率潮流计算方法的研究；3）提出定量指标，构建配电网的确定性评价方法和概率性评价方法；4）依托家庭能量管理系统，建立以三相均衡化为主、同时计及削峰填谷、减少电能损耗、提高电压质量的优化调度模型，实现对分布式电源、电动汽车及可调家用电器的综合管理。

随着家庭/小区单相可再生分布式电源的大量接入以及家用电动汽车的普及，未来的智能中低压配电网中三相不平衡问题将更为突出。为了分析、评价和优化三相不平衡的中低压配电网，本项目对以下问题展开了研究：1）充分考虑非理想因素，建立了精确的元件模型，构建了统一的“三相四线”模型，开展了中低压配电网三相潮流计算方法的研究；2）为提高潮流计算效率，开展了配电网三相线性潮流计算方法的研究；3）提出了定量指标对三相配电网展开评价；4）依托家庭能量管理系统，建立了以三相均衡化为主、同时计及削峰填谷、提高电压质量的优化调度模型。本项目摒弃了以往基于理想接地假设而进行Kron 简化的、将单相潮流简单扩展到三相潮流计算的框架，详细给出了包含中性点的线路及配电变压器的完整模型，建立了基于“三相四线”框架的中低压网络统一模型，该模型能囊括不同电压等级、不同线制下配电系统的多种结构，同时能够考虑系统各接地点的接地阻抗。对负荷和分布式电源进行了详细分类，并针对三相分布式电源采用了更贴近实际的三相功率之和恒定的控制方式。采用基于注入电流的牛顿–拉夫逊法对所建立的精细化模型的潮流方程进行求解。采用2 种简化方法对统一描述的星形和三角形接法的ZIP 负荷模型进行线性化处理，提出了相应的线性三相潮流求解算法。将仿射矩阵求逆方法和线性三相潮流算法相结合，提出了配电网区间线性三相潮流的非迭代仿射求逆计算方法。采用概率、区间和模糊模型对系统中存在的不同类型变量分别建立其不确定性模型，提出了考虑多重混合不确定性的线性三相潮流算法。提出了采用三相不平衡度、电压合格率和负荷平坦度指标对配电网进行评价。以家庭用户用电成本最小和负荷曲线平坦度最优为目标，构建了基于分时电价和蓄电池实时控制的家庭能量管理系统优化调度策略。项目成果将为智能配电网的规划和运行提供技术支撑。