【MPCE】天津大学 张世达，葛少云，王成山等：考虑储能系统灵活性的净零配电系统光伏接入容量可行域解析刻画方法

【MPCE】天津大学 张世达，葛少云，王成山等：考虑储能系统灵活性的净零配电系统光伏接入容量可行域解析刻画方法
如何描述净零配电系统中的光伏多点承载能力？
配电系统的光伏承载能力是引导光伏安全有序接入的重要依据。现有光伏承载能力研究中多关注所有备选节点接入容量求和最大值。但这些描述方式无法全面地表征光伏多点接入承载能力，也无法体现不同位置最大接入容量的相互制约关系。此外，现有研究中光伏承载能力的评估主要围绕系统安全性展开，如节点电压约束等。然而，为了构建“净零能耗或碳排放”的配电系统，配置一定数量的光伏是必要的。对于“净零”配电系统，可行的光伏接入容量不仅要满足网络安全约束下的上限，还要满足净零约束下的下限。因此，本文提出了光伏接入容量可行域模型来描述净零配电系统的光伏多点承载能力。
光伏接入容量可行域边界可以采用仿真方法或多目标优化方法求解。然而，它仅在样本点处提供准确解，难以直接应用（如判断方案是否在可行域内）。因此，采用解析方法得到光伏接入容量可行域边界的表达式具有重要的价值。基于线性潮流模型，本文构建了含网络安全约束、净零约束、网络损耗、储能系统运行约束的配电系统日前运行模型。在此基础上，利用基本可行解方法得到目标变量（各节点光伏接入容量）与被约束变量（节点电压、储能功率、碳排放量等）之间的仿射关系，进而得到目标变量的可行域。光伏接入容量可行域如图1所示。
如何在求解过程中计及交流潮流网络损耗约束？
随着光伏并网容量的增加，配电系统的反向潮流也随之增加，可能导致较大的电能损失。为避免网络损耗过大，导致配电系统运行效率低下，需要增加网络损耗约束。本文设计了如图2所示的验证和调整流程来确保得到的可行域满足交流潮流网络损耗约束。具体来说，在利用线性化网损求得解析的可行域边界表达式之后，检验可行域的所有极点的交流潮流网络损耗，当不满足约束时，调整网损约束并重新求解可行域边界。
净零配电系统光伏接入容量可行域的刻画效果如何？
本文利用4节点系统、IEEE 33节点系统和IEEE 123节点系统验证了所提光伏接入容量可行域刻画方法的有效性和可扩展性。得到的可行域是一个高维空间中的多面体，网络安全约束对应可行域的上界，而能量/碳排放净零约束对应可行域的下界，这两个边界可能在某些情况下相交。当系统规模较大时，可行域的形态可能会变得更加复杂。
作者介绍
张世达
博士研究生，天津大学电气自动化与信息工程学院，主要研究方向包括配电系统规划运行的可行域方法。
葛少云
博士，教授，天津大学电气自动化与信息工程学院，主要研究方向包括城市电力系统规划、电力系统的优化运行与控制和电力市场。
刘 洪
通信作者，博士，教授，天津大学电气自动化与信息工程学院，电气工程系主任，主要研究方向包括配电系统仿真分析与规划运行、分布式能源/储能的接入模式与优化配置、电动汽车充换电设施规划与有序充电策略、区域/用户侧综合能源系统仿真分析与规划运行。
侯国成
硕士研究生，天津大学电气自动化与信息工程学院，主要研究方向包括配电系统优化运行。
王成山
博士，教授，中国工程院院士，天津大学电气自动化与信息工程学院，主要研究方向包括电力系统安全性分析、城市电网规划、分布式发电系统与微电网。
团队介绍
天津大学智能电网教师团队经过多年的发展，已经形成了一支架构梯次合理、理底深厚、实践经验丰富的创新队伍，入选第二批“全国高校黄大年式教师团队”。团队成员中包含教授近20名，副教授近30名，其中，中国工程院院士2名，拥有长江、杰青等国家级人才称号的成员6名。近五年承担国家级科研项目60余项，发表SCI/Ei检索论文数百篇，授权发明专利百余项。成果在全国各省/区/市均获得广泛应用，总共获得国家科技奖励10余项，省部级科技奖励数十项。