【面向低碳电力系统的配电优化方法探究7700字（论文）】

面向低碳电力系统的配电优化方法研究内容摘要：新时代低碳高端升级模式可以推进互联网电子产业向高端转型，分布式电子制造技术和节能技术的广泛应用需要地毯电力系统优化配电方法以促进电力稳定运行。配电网发电过程中的放电碳势难以准确计算，是对配电网优化系统提出的重大挑战。引入放电碳势理论，监测配电网系统中碳流量的分布规律，启动储能元件放电碳势测试模块，通过IEEE33节点系统启动并验证低碳优化运行模式配电网规划的模块，可为配电网低碳等效操作系统的安装提供有效的借鉴和参考。关键词：低碳电力；放电碳势；电力系统目录TOC\o"1-3"\h\u86661绪论 442731.1研究背景及意义 464781.1.1研究背景 4281571.1.2研究意义 467921.2国内外研究现状 4293261.3主要研究内容 5310352电力系统中的放电碳势流分析方案 54892.1配电系统中放电碳势流的分布特点 5304402.2储能元件的放电碳势流分析模型 6315513面向低碳的电力系统优化运行模型 7212313.1目标函数 7127233.2约束条件 7266544优化模型的求解方法 8424.1单个时间内优化问题的简化求解方法 8112134.2多时段耦合问题的简化方法 1072955算例分析 10170975.1基础边界条件 11115815.2优化结果 1217047参考文献 1432343致谢 15

1绪论1.1研究背景及意义1.1.1研究背景在这之前，双碳供电系统在宏观化发展和规划层面的研究较为广泛，或者从一个角度评价双碳能源供应系统系统的设计，用于生成索引系统，或启动计划步骤。相对的，在寻求双碳供电系统的过程中，基于低碳辅助分析的供电系统高效运行研究较为匮乏，主要原因是配电效率很大程度上取决于主网的供电情况。放电碳势流理论的引入为分析电场中的放电碳势提供了一种新的策略，放电碳势流量被认为是与电流中的流动动力相连接的正常流动网络，用于表示一个支路流动能量对应的放电碳势量。经过进一步研究理论体系、评价方法和计算流量的方法得到了改进，观察基于任何已知电流系统的内部的carbon在任何节点上都可使用。在双碳初期，或主网运行状况发生变化后，可以实时识别与该供电系统相关的节点可能发生的碳变化，并给出该配电的实用建议有据可依，才能获得双碳优化绩效。电子产业是第一经济经济产业，新时代随着全球电力转型提速，电力“四化融合”持续推进中国从高速增长向高水平发展的转变，也对变革提出了新的要求，现如今，电子工业发展的总体目标是构建清洁、双碳、安全、高效、灵活、智能的现代电气产业体系。随着智能电网技术的迅速发展，各种分布式电源装置在配电服务领域得以普及。从低碳改善的角度来看，能源供应可以将双碳预期作为绩效效率的衡量标准。1.1.2研究意义如果改变主网的运行条件，可以发现电气元件上的放电碳势使用连接到系统节点的供电系统碳势是可以变化的，即使配电系统从大容量接收大量电力，该阶段供电的电网排放的碳也会不同。这使得配电系统中电力消耗引起的高压侧放电碳势的确切数量总是难以确定，并稳定低碳供电系统的低碳供电系统以获得最佳性能。因此，非常有必要将碳流排放理论引入供电系统。接入新能源以实现主动管控的配电系统形成智能电网，有助于推进和改善生态环境、生活环境，减少碳排放，有效控制碳排放量，在关注经济成本的同时，考虑运营成本以及对环境污染造成的影响，借助于可再生能源提升新能源消纳能力、应用能力对于低碳用电具有社会经济效益。1.2国内外研究现状国外早在2006年，国际上已经开始研究主动配电网，综合大量响应负荷形成庞大的配电系统，以协同优化配电网络的各组成部分提高渗透率，注重安全性能和经济效益[1]。国外相关的实质性研究侧重于评估和运行项目，欧美发达国家注重低碳电力系统的配电方式探索，类似工程还包含有欧盟的示范工程，日本横滨的示范工程[2]。国内有关低碳电力系统配电优化方案的研究当中，借助于结合电力市场开发具有竞争实力的优化方案，保障电力供应的稳定性，确保负荷资源的等效费用特性，结合优化负荷曲线，降低运行风险，实现经济调度，合理规划电网，结合不同市场条件有序管理用电，不断改进电力应用措施[3]。目前国内的配电优化调度方案当中，考虑碳排放以及运行成本，联合调度构建低碳电力调度模型，在偏向经济成本的同时，以降低碳排放量[4]。实现机组发电量与综合收益最大化的最优配置。目前，优化方案主要借助于ADS优化调度运行方式得以实现优化调控[5]。国内学者有关橱内ADN内部储能单元的可控负荷电源测、网测的资源，研究当中注重配电系统智能管控形成最优潮流模型，从而衡量DG对供电网络体系最终造成的影响。结合分布式电源优化数据模型以实现全网可运行的再生能源利用价值，实现电源和需求的电能交互，旨在确保发电成本与配电系统安全性能最佳综合考虑优化调动模型[6]。优化储能系统配置当中结合电压质量，考虑到风电协调随机性以及运行效率的同步提升，模型调度以机会约束作为前提，优化运行配电网络，协调电力资源的网测和协调原则[7]。从总体模型而言，蓄电池和可控负荷会影响成本收益运行维修。综上所述，目前相关配电网数学模型综合考虑的因素仍不够全面，需要纳入更多变量以强化蓄电池渗透率，保障配电网优化调度，推动配电网系统的发展，目前有关市场竞争当中需求响应的研究仍在进行中。1.3主要研究内容本设计将着手于配电网的低碳电力系统，基于碳硫排放理论对配电网优化运行方法进行研究。具体研究内容可分为以下几点：1.调查研究课题概况。阅读大量中外文文献，尽可能全面地了解所研究课题的背景、国内外研究现状、已有的研究方法以及提出的未来研究前景等；2.对配电系统的碳排放流模型进行分析；3.了解储能元件的碳排放流分布特点；4.通过定义目标函数、补充约束条件，得出模型；5.将碳排放流模型简化为单时段和多时段优化问题进行求解；6.通过改进节点系统，验证所提方案的优越性。2电力系统中的放电碳势流分析方案2.1配电系统中放电碳势流的分布特点根据可用的搜索结果，从节点流出的所有能量的碳流密度等于可能的碳节点的碳流密度，因此在任何电流势下的电场中分布碳流的方法可以达到目的。与传输端相比，大多数配电系统具有显著的径向特性。从潮流读数来看，配电系统不存在线路电抗远大于电阻的特性，这使得供电系统的电流计算，尤其是网络配电损耗，只能靠计算数据得出结果。从排放流量计算的角度来看，供电系统的开环运行消除了网络中的电流环流。在这种情况下，配电系统的网络损耗不影响碳节点系统，所有节点放电碳势流碳等于一个大网络的潜在碳节点。如果系统出口区域存在共享生产单元和节能，则共享生产单元和可用节能所在节点的可能碳受到单元制造商和储能的影响，但处于水下节点，如果不是其他共享单元和存储容量，所有其他较低功率的碳等于这个可能的碳。因此，对于径向配电系统，可采用逐次计算法计算放电碳势流量，保留矩阵求逆函数，简化分析和数量计算。2.2储能元件的放电碳势流分析模型在配电方面，除配电外，能源效率也越来越高，其运营目标主要是剪纸填空，增加负载能力。从低碳的角度来看，充电系统和电力输出也会对排放碳的电力供应产生影响。节能装置充电时，电力收集系统也是放电碳势收集系统；当能量存储释放时，释放过程是注入先前带电的碳释放到能量分布中的过程。考虑转换效率节能。为了提供针对低碳目标的能效分布的完整概览，有必要建立放电碳势流来检查充电和放电模式以及节能特性的质量。供电系统中使用的供电系统可以在插座中，也可以在充电器中。以电动机为例，通常涉及供电对象的以下参数：最大充电功率（PImax）、最大输出（POmax）、最大充电量（Qmax）、总容量。(η)、响应时间(τ)、配电系统中储能元件产生的能量(Ps)和储能系统的充电状态(SOC)。为简单起见，本文发现能量守恒具有三个有源电路（Ps），并且能量守恒的响应时间正在迅速从顺从（输出）能量区域同时转变为准离网状态。在充电的情况下，储能可以作为充电，其碳的电特性与节点实时可能的碳和充电功率有关，充电模式下的累积电量和碳流量可以通过阅读获得；其中，节能将被视为一个分布式组件，该单元可能的碳的响应是平衡节能放电碳势流量的主要问题。对储能元件研究可以得知，充电状态的储能元件，流入其中的电量和碳会随着时间的推移而积累。令Q0和F0代表上一次（时间T0）储能装置从插座换到充电点时的剩余电量和碳流量。根据充电区域的描述，在储能设备排放的时刻，放电碳势可以通过以下公式计算：电力和碳流会随着时间的推移而建立。令Q0和F0分别代表上一次（时间T0）储能从插座变到充电点时的剩余能量和碳流量根据付费状态的定义，有：SOC=Q0/Qmax。如果储能装置在时间T0到时间T充电，然后放电，则放电碳势量可通过以下公式计算：（1）从某种意义上说：()seT表示储能充电时的放电碳势量和充电时碳流动时的放电量；将式(1)中的关键词转换为短词，上式可以表示为。（2）式中：ei(N)表示第N次充电后储能从充电点转换到输出点的放电碳势机会；Pi和ei分别是充电时的充电功率和碳效率；Δt是一个很长的时间。3面向低碳的电力系统优化运行模型3.1目标函数假设配电系统中有K个分布式发电机组和M个储能特征。完美的工作模式旨在降低T期的总放电碳势价格，具体表现为：（3）公式：ET代表连续T释放碳的成本；PGk,t,eGk,t分别表示共享发电单元在时间尚未输出的功率和可能的碳单位；PG0,t,eG0,t分别表示来自主网络的有功功率和该大型网络在第t天可能的碳。如上所述，碳流是电流供给的函数，节点碳势受电流分布的影响。目的函数中看到的Gk，t的可能碳仅由电源中的单元参数决定，而eG0，t仅由主网的运行条件决定，两者均不受性能影响。配电系统的上下文，则公式（3）所示的目标函数是线路的函数。3.2约束条件1）潮流方程障碍。首先，模块在任何给定时间都需要满足流量方程供电系统。这是：（4）式中：Pi,t,Qi,t分别表示节点i在第t时刻注入有功和无功功率；Ui，t、Uj，t分别表示节点i和节点j在第t-时刻电导；Gij、Bij分别表示第i、j个序列的模式和假设；θij,t表示节点i和j之间的角度差。2）线路潮流约束（5）其中，S在t时刻的l条支路获取的复功率，Smax是第l条传输的最大功率。3）电压约束（6）上式中分别是i节点上的电压上下限。4）分布式电源发电功率约束：（7）分布式电源爬坡约束。（8）P分别代表每个时段机组向下向上调节的最大出力。运行中的储能元件的约束条件，储能元件的功能约束主要分为两类：能量约束和电量使用。其中，强制供电对电动汽车电源的充放电功率限制。对于第m个存储容量，有：（9）式中：m表示第m个储能元件，t表示第t时段，Psm,t为充电功率；PImax,m为最大充电功率，POmax,m为最大放电功率。约束条件划分为两部分，以确保储能元件获取充电（10）4优化模型的求解方法4.1单个时间内优化问题的简化求解方法上面模块的主要功能是检测共享单元的输出结果和每个周期内储能的性能，查看分配单元的输出顺序，查看作为发电机或发电机的节电情况。作为配电优化措施，为了通过放电碳势流量分析得到完整的解决方案。从低碳性能的角度来看，在每种情况下，优化模式都可以根据以下提示进行简化：1）可以使用改性碳单元的专用动力单元。如果系统中与分布式单元相连的节点的可能碳大于或等于分布式电源单元的可用碳，对系统产生良好的低碳效益，则分布式组件必须并网在不影响供电的情况下供电，电量和数量都可以泄露。同样，如果连接到系统中分布式单元的节点的可能碳低于分布式电源组件的潜在碳，则必须将分布式组件从电网中移除。2）与分布式单元类似，储能的运行状态也与其可能的碳节点相关联。如果当前条件下可用存储容量的节点的碳水平高于碳抵消能量的碳水平，并且储能容量中存储的能量不为零，则储能潜力为。置于放电状态；如果潜在碳低于当前条件下的碳补偿能量储备，且储能的储能效率未达到最大值，则安装储能元件。处于充电状态；如果可用节能能力的节点的碳抵消等于当前的节能能力。特别是如果储能组件中的能量为零，则无法提取储能，无法通过公式（2）计算放电碳势量，碳容量毫无意义。此时能量储备将放置在带电区域状态，以确保在下一个排放季节可以使用该碳，并确定储能元件的性能。基于以上分析，对同步解法进行简化解法的具体步骤为：1）读取当前数据负载、储能容量、碳流量数据，共享之前数据的输出单元。2）假设所有储能项目都处于准离网状态，上述模块可以通过调用通用软件进行配置，得到主网各分布式和正常功率的输出。3)根据放电碳势流量计算方法计算供电系统各节点可能产生的碳。4）当节能源可用时，比较节能对象可能的碳esm与可能的碳ei节点的排放量，以查看节能对象的运行状况：或esm<ei，一个节能-保存对象已安装。到退出状态；如果缺少esm或esm>ei，则对充电器应用节电；如果esm=ei，则储能对象仍处于电网状态之外。5）当所有电源的配置确定后，将放置在充电区域的储能设备放置在充电器上，等于充电功率最大的负载；充电区安装节能装置。相当于分布式机组，放电碳势是主要排放；系统解除节能断电离网状态。6）记住目前通用的软件优化模式优化模式，找到每个分布式酱的功率，主网的注入功率，储能元件的充电（输出）功率，调整功率分配。配电系统中每个节点的碳流量输出取决于计算方法。7）比较处理后得到储能的节点的放电碳势量以及从设备的储能潜力中减去碳，检查是否符合步骤四）的句子。如果不满意，再次执行步骤4）至6）；当满意时，答案是完整的。8)按格式(3)计算此时的放电碳势量作为本期末。并调整储能、碳流数据并将输出数据单元分配到下一个处理时间。具体设计流程如图1所示：本时段优化开始本时段优化开始读取系统上一时段边界条件储能电量为0假定储能元件离网，求解优化模型与节点碳势储能放电碳势高于所在节点碳势将储能元件置于充电状态求解优化模型与节点碳势储能装置运行状态与其所在节点碳势是否符合要求本时段优化结束将储能元件置于放电状态是是否图1模型求解流程图4.2多时段耦合问题的简化方法一般来说，多时间优化问题的解决需要考虑时间之间的积分问题。对于本文描述的优化修改，仅分配单元的输出顺序和储能容量紧密连接，可以根据以下提示减少多次耦合问题：1）考虑控制.配电系统中的配电系统大部分部件都是燃气的，这类机组具有首站和高档的能力，如果足够长，有：PDGkmax=PUGkmax=PGkmax。模型中的爬坡本身在此时不会发生功用。2）考虑到蓄电装置变速的效率和条件也很突出，在存在节电系统下不需要单独电源的强制设计，单独的节电功能，按公式（9）和（10）不时调整，以达到充放电使用的生产限制要求。综上可见，考虑到分布式发电和节能的特点，采用的优化模式下的时间之间交互作用对响应模式没有显著影响，仍需要更新耦合边界条件，以达到运行结果优化的目的。5算例分析5.1基础边界条件本文可读模型采用修改后的IEEE33节点系统，如图2所示。系统中增加了三个分布式气体单元G1、G2和G3，以及储能电池组S。图2参考系统根据标准系统参数，额定电压为12.6kV，系统最大负载为3715kW。系统中各个参数分配单位如表1所示：表1分布式燃机的运行参数参数名称G1G2G3最大输出功率150200100最小输出功率000结组碳势(kgCO2/kWh)0.550.60.65系统中的充电电源S设定为50kW，最大输出功率为50kW，充输出功率为75%，最大存储容量为1000kWh。第一种情况，储能充电容量为20%，碳流量为105kgCO2，等效放电碳排放强度为0.7kgCO2/kWh。差分优化选项是分布式燃气轮机的运行状态和每天24小时内的存储容量，总共24小时。完美的工作期望是全天最低的全碳排放系统，系统中节点1（主网）在每个给定时间的可能碳值，如图3所示：图3接入系统的节点碳势5.2优化结果该模型使用MATLABR2013a并调用CPLEXfix，分布式燃气轮机各时段的出力如图4所示：图4分布式燃气出力曲线从上面的结果可以看出，在第1到第9次和第20到第24次（称为大网低碳时间，下同），来自主网的电功率非常高。低碳电力的一小部分。随着碳电力的发展，主网碳的效率有所下降。同时，分布式机组的引入取代了低能耗大功率网络的使用。供电系统。因此，分布式燃气轮机在低碳高压期间不向系统投入能量。从10倍到19倍（所谓的高碳时间网络，下同），大网的碳足迹开始增加，说明大网的热能在电力中的比例开始增加。此时增加。为了减少全系统的碳排放，分布式燃气轮机将根据其排放强度和主碳网络从高处减少使用高碳热能的能力，逐渐增加网络排放量。图5储能元件优化运行结果图5显示了系统蓄电对象的有效优化效果。从图中可以看出，在高压低碳时代，储能处于充电区，吸收低碳电力。高碳电力随着时间的推移使用效率会降低。-减少碳排放。此外，从节能潜力的碳排放变化也可以看出：当能量储备处于充电状态时，其碳排放潜力高于可用的碳电流，因此其充电过程中的碳排放持续增加。减少。如果碳的排放是能量储备低于当前可能的碳的潜力（11到19倍），则能量储备将在输出中，其碳排放量将保持不变，第20次，电流的潜在碳将处于放电状态。随着较低的放电碳，能量存储恢复到充电，并根据方程计算输出碳。(2)。根据该模型的计算计算，如果某次蓄电时的可用碳小于0.55kgCO2/kWh，则该蓄电可应用于充电区。充电和放电效率对输出碳的影响，储能的潜在碳电荷会在充电开始时随时间增加，然后根据碳逐渐减少。主网的能力。调整后系统碳排放强度平均用电量与主网碳效率对比如图6所示。图6系统优化运行结果从图6可以看出，在主网低碳时期（前9次和第19次到24次），系统充分吸收了主网低碳电力，电力平均碳排放强度主网消耗和容量全面下沉，在高碳网络（大到19）期间，系统充分利用了自身的低碳资源，获取历史最高点的低碳优化系统，以达到全时段优化的目的。结论现有配电系统升级系统无法准确界定大电网碳抵消的强度，即大电网碳可以完成，因此难以找到以低碳目标为导向的共享电力和节能的供应系统作为工作模式。本文将电能中的碳流理论应用于配电系统，研究了配电系统中放电碳势流计算的性质，根据储能运行工况，定义了储能的充出力对系统放电碳势的影响及分析方法，以及储能的放电碳势流量计算模块具有组织性。此外，以配电系统低放电碳势为目标，启动面向低碳的配电系统运行模式，并对低碳目标下的配电和储能运行规划进行评估，定义结果模型，描述的过程已经过IEEE33节点系统的验证。默认情况下，以非开关电消耗为端口，在高碳和低碳存储期间，可以降低电力系统模型系统的放电碳势强度，以及充分利用系统中的低碳资源。本文在配电网碳补偿方面的努力可为低碳发电领域的研究人员提供新的见解，并鼓励围绕配电网和用户开展低碳研究。参考文献[1]梁作宾,高山,王庆,杜鹏,代勇,高运兴,叶俊.低碳背景下基于自适应鲁棒优化的含源配电系统规划方法[J].电网与清洁能源,2021,37(12):70-80.[