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摘 要

大规模新能源接入配电网对系统的灵活性提出了更高的要求，在配电网规划中有必要对系统的灵活性做出评估。本文选取最大供电能力和配电网与主网交换功率这两个灵活性评价指标，评估和分析大规模新能源接入下配电网的灵活性，对两个指标分别建立了混合整数二阶锥规划模型进行求解。

最大供电能力反映了系统的供电灵活性，本文用新能源各典型出力场景下最大负荷放大倍数的期望值来表示最大供电能力，模型中考虑了网络重构和新能源的安装位置、配置容量对该指标的影响；配电网与主网交换功率灵活性反映了配电网运行的灵活性调节能力，模型中通过储能装置的优化调度，对不同时段与主网的交换功率进行调节，在分时电价下实现一天内的购电成本最低，结合该模型对各时段内配电网与主网交换功率可调节的灵活性范围进行了求解。

本文选取94节点配电系统作为测试算例，基于MATLAB和Yalmip平台进行编程并调用CPLEX求解器进行求解，求解结果验证了两个指标模型的正确性。对算例的后续分析表明分布式新能源的接入增加了配电网的供电能力灵活性，储能装置为配电网与主网的交换功率提供了灵活性的调节空间。

关键词：灵活性指标，最大供电能力，交换功率灵活性，二阶锥规划

Abstract

Large-scale new energy access to distribution network puts forward higher requirements for system flexibility, and it is necessary to evaluate the flexibility of the system in distribution network planning. This paper selects two flexibility evaluation indexes: total supply capability and the exchange power between the distribution network and the main network. The two indicators evaluate and analyze the flexibility of distribution networks under large-scale new energy access, two mixed integer second-order cone programming models are established to calculation them.

Total supply capability reflects the power supply flexibility of the system, this article uses the expected value of the maximum load magnification in the typical scenarios of new energy sources to represent total supply capability, the model considers the impact of network reconfiguration, new energy installation locations and configuration capacity on the index; the exchange of power flexibility between the distribution network and the main network reflects the flexibility adjustment capability of the distribution network. Through the optimized scheduling of the energy storage device in the model, the exchange power of the main network is adjusted at different time periods, the cost of electricity purchase within one day is the lowest under the time-of-use price, in combination with this model, the flexibility of the exchange power between the distribution network and the main network in each time period can be solved.

In this paper, the 94-node distribution system is selected as a test case. The program is based on MATLAB and Yalmip platform and the CPLEX solver is invoked to solve the problem, the correctness of the two indicator models are verified by the solution. Subsequent analysis of the example shows that the access of distributed new energy increases the flexibility of the power supply capacity of the distribution network, the energy storage device provides flexible adjustment space for the exchange power of the distribution network and the main network.

KEY WORDS: flexibility index, total supply capability, exchange power flexibility, second-order cone programming

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文的主要研究工作 2

第二章 灵活性指标的选取与求解方法 3

2.1 本文选取的灵活性指标 3

2.1.1 最大供电能力 3

2.1.2 配电网与主网交换功率 3

2.2 二阶锥规划模型简介 4

2.3 本章小节 5

第三章 考虑分布式新能源接入的配电网最大供电能力求解 6

3.1 指标概述 6

3.2 最大供电能力求解模型 6

3.2.1 目标函数 7

3.2.2 约束条件 7

3.3 算例分析 11

3.3.1 测试平台与算例参数 11

3.3.2 算例结果分析 12

3.3.3 分布式新能源对最大供电能力的影响 15

3.4 本章小结 16

第四章 配电网与主网交换功率灵活性 18

4.1 指标概述 18

4.2 配电网与主网交换功率优化调度模型 18

4.2.1 目标函数 19

4.2.2 约束条件 19

4.3 算例分析 21

4.3.1 测试平台与算例参数 21

4.3.2 算例结果分析 23

4.3.3 配电网与主网的交换功率灵活性范围 25

4.4 本章小结 26

第五章 总结与展望 27

5.1 主要研究工作 27

5.2 研究创新点 27

5.3 展望 28

致谢 29

参考文献 30

绪论

课题研究的背景和意义

近些年来，能源安全和气候变化问题日趋严峻，我国政府大力推行节能减排措施。在此背景下，新能源的大规模利用已经成为了实现社会可持续发展的必要举措。在配电网层面将会有大规模新能源的接入和利用，而可再生能源的间歇性和随机性特征使得整个系统的不确定性大大增强，其来源几乎覆盖了整个配电网络。灵活性特指配电网应对变动，消除其不利影响的能力，已成为配电网规划和运行所关注的热点问题。

传统的配电网规划通常是从经济性的角度出发，考虑在满足系统正常运行条件、保证供电质量的前提下，使系统总体的投资运营成本最小化；而配电网的灵活性规划指的是在规划过程中，考虑各方面不确定性因素对未来配电网运行带来的影响，相比较现有的规划方案，它能更好地适应众多的变化因素，使得规划方案在总体上达到最优。

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