基于双向辅助服务的主动配电网与微电网互动优化运行

With the increasing penetration of distributed generation (DG), the role transition of power grid from electricity provider to energy service provider and the development of electricity market, microgird (MG) which contains DG and load will extensively exist as an independent interest subject in the future active distribution network (ADN). The continuous power supply ability of controllable DG in MG brings new opportunity to increase the resilience of ADN, while the consumption of renewable DG also brings challenge to ADN operation. This project studies the interactive operation of ADN and MG from the view of ancillary service, aiming at reacting to the opportunity and challenge efficiently. This research project consists of three parts: 1) Build the bi-directional ancillary operation model between ADN and MG, and reveal the mechanism of ancillary operation processes; 2) Build the day-ahead and intra-day interactive operation model of ADN and MG based on bi-directional ancillary service to describe the deal and dispatch strategies of each interest subject; 3) Study the reconfiguration and simplification strategies of the interactive operation model, and propose the solution method combining mathematical programming and intelligent optimization under the framework of game theory. This project will provide necessary theoretical supports for renewable energy consumption, ADN reliability enhancement and the development of electricity distribution market.

随着分布式电源（DG）渗透率的逐步提高、电网向综合能源服务角色的转变和电力市场的发展，DG连同负荷构成微电网（MG）独立主体的接入形态将在未来主动配电网（ADN）中广泛存在。MG中可控DG的持续供电能力将为提升ADN的运行弹性带来新的机遇，同时可再生DG的消纳又将给配网运行带来挑战。本课题从电力市场辅助服务的视角研究ADN和MG多利益主体的互动运行，以应对新形势下的机遇和挑战，具体包括：1）分别构建MG提升ADN运行弹性和ADN促进MG中可再生能源消纳的辅助模型，并挖掘双向辅助机理；2）从日前和日内两个时间尺度建立基于双向辅助服务的ADN和MG互动运行模型，以描述各利益主体的辅助服务交易和调度策略；3）提出互动运行模型的重构与简化技术，在博弈论框架下结合数学规划和智能算法建立模型求解方法。本课题将为促进分布式可再生能源消纳、提升ADN运行可靠性和促进配电侧电力市场的发展提供必要的理论支撑。

分布式电源（distributed generation, DG）在配电网中的接入是建设新型电力系统的重要途径。随着DG渗透率的逐步提高和电力市场的发展，DG、负荷及储能等灵活性资源构成微电网（microgrid, MG）的接入形态将在未来主动配电网（active distribution network, ADN）中广泛存在。MG中可控分布式电源的持续供电能力将为提升主动配电系统的运行弹性带来新的机遇，同时可再生分布式电源的消纳又将给配网运行带来挑战。本课题从辅助服务的视角研究主动配电系统和微电网等多利益主体的互动运行，以应对新形势下的机遇和挑战，具体包括以下方面研究：.（1）微电网对提升主动配电网弹性的辅助机理研究。考虑负荷功率的不确定性，建立了微网形成的鲁棒优化模型；基于可靠性指标解析计算方法，研究了故障后微网负荷恢复的能力，量化分析了微网对于提升主动配电网弹性的辅助作用。.（2）主动配电网对微电网中分布式电源消纳的辅助机理研究。建立了考虑移动氢储能的主动配电系统优化调度模型；提出了改进型直流潮流模型，并建立了分布式电源规划模型，量化分析了主动配电网对微电网中分布式电源消纳的辅助能力。.（3）主动配电网与微电网互动运行的模型重构及求解方法研究。提出了基于精确潮流方程的微电网形成线性规划模型；提出了集成集中式最优潮流和分散控制模型的三阶段主动管理方案，对最优潮流模型进行了二阶锥松弛，并采用模型预测控制框架进行求解。.（4）电力市场环境下主动配电网与微电网的互动优化运行。建立了不确定性分层管理的联合优化运行策略，以分摊微网和主动配电网的不确定性消纳风险；对电力和氢市场进行了有机融合，通过市场化互动运行降低可再生能源发电机组的不确定性，并提出了基于合作博弈的市场出清算法。.本课题将为促进分布式可再生能源消纳、提升主动配电系统运行可靠性和促进配电侧电力市场的发展提供必要的理论支撑。