在可再生集成电网中，通过协调最优策略进行电力分配系统管理以满足需求

《Renewable Energy Focus》：Power distribution system management using coordinated optimal strategies to meet demand in a renewable integrated grid

　　B.V. Surya Vardhan | Ishan Srivastava | Anshuman Swain 印度卓越能源中心，能源典范，浦那，412307，印度 **摘要** 随着多种可再生能源的整合，电网的能源管理面临诸多挑战。可再生能源的发电量具有较高的不确定性，因此根据这些不确定性来规划电力系统至关重要。本文提出了一种策略，帮助运营商运营和管理电力系统。该策略的核心是在可再生能源的主动孤岛运行与馈线重构之间进行协调，以满足需求。所设计的算法旨在降低电力系统的运营成本，其约束条件来源于分布式能源资源（DER）的运行特性。该问题通过YALMIP建模，并使用GUROBI在MATLAB中求解。与不采用主动孤岛运行和馈线重构的方案相比，采用这些措施的主动功率调度方案可降低16.3%的运营成本，同时处理时间也减少了11.1%。在负荷高峰期，通过协调可再生能源的主动孤岛运行与馈线重构，可以改善电压状况，从而减轻系统的压力。 **引言** 分布式能源资源（DER）在电网中的渗透使其管理变得复杂。近年来，像印度这样的发展中国家的DER渗透率显著增加。虽然DER的整合在提高电网可靠性和减少碳排放方面具有优势，但也打破了现有的电网运营政策。DER在电网中的占比足以对印度电力行业政策产生重大影响。如果对这些资源管理不善，可能会导致供需平衡失调，进而引发系统故障和停电。为了有效应对这些变化，亟需先进的算法[1]。许多研究人员尝试采用不同方法解决拥塞管理和有功功率调度问题。然而，分布式发电和蓄电池技术的出现为相关研究带来了新的挑战[2]。Bollen等人[2]分析了可再生能源整合对电力质量的影响，[3]探讨了间歇性能源集成导致的电压和频率问题，[4][5]研究了可再生能源对电力系统灵活性的影响，[6]讨论了日前调度（DAS）的相关内容，但未涉及孤岛运行对DAS的影响[6]。Zhao等人[8]研究了分布式发电（DG）和微电网（MG）的DAS，但未探讨电压控制技术（如电压-无功控制VVC）的整合效果[8]，[9]讨论了直流微电网的经济和环境成本[9]，[10]展示了小型光伏系统与电网的集成方案[10]，[11]通过技术经济分析验证了微电网的可行性[11]，[12]探讨了多微电网系统的优化方法[12]，[13]研究了集成储能系统的DAS效果[13]。馈线重构可能影响电网的电压状况，[14][15]分析了其对配电系统运营商（DSO）的影响[14][15]，[14][15]未讨论VVC技术在DAS中的应用[14][15]。Vardhan等人[16]提出了基于预测负荷曲线和间歇性的有功功率调度方法[16]，[1]分析了孤岛运行模式下的DAS[1]，但未探讨馈线重构对DAS的影响[16]。在现代电力系统中，主动孤岛运行和DAS是关键问题。本研究将这些因素结合起来，提供了详细的技术分析，突出了该方案的优势。一种基于等效负荷因子的建模方法能够在可变负荷条件下同时实现DG分配和网络重构，与全时间序列优化相比，计算时间减少了三个数量级[17]。在凸形混合整数线性规划（MILP）框架中结合电压依赖型负荷模型（ZIP表示）和DG运行模式（恒压和恒流），显著提高了重构精度，并保持了算法的可计算性[18]。文献[19]提出了一种高效且稳健的线性优化框架，有效考虑了负荷变化和DG不确定性，实现了能耗降低、精度提升和计算性能优化[19]。文献[20]展示了配电网络重构中不同半径约束的表述方法，表明适当的建模显著提高了分析和启发式方法的求解精度和效率[20]。与现有研究相比，本文提出的框架包含了日前调度和网络重构策略，为电力分配提供了有效解决方案[20]。虽然这些策略在以往的研究中已单独实施，但其综合效果尚未被分析[20]。文献[21]提出了一个两阶段最优调度框架，结合数据驱动的SoC优化和深度强化学习进行调度，有效管理储能系统特性和短期可再生能源不确定性，从而提升运营效率和计算性能[21]。文献[22]基于二阶锥规划提出了交流/直流混合配电系统的两阶段日前和日内调度框架，考虑了动态热容量、软式开断点和网络重构，以增强可再生能源渗透率、减少损耗并保持系统稳定运行[22]。这些基于多阶段调度的方法具有很大的潜力。本文的创新之处在于研究了网络重构、主动孤岛运行和日前调度的综合策略，取得了良好的效果[22]。未来可进一步深入研究，例如结合多阶段日前调度、梯度投影和开关交换方法进行网络重构[23]以及强化学习[23]。