考虑分布式电源集群划分的配电网储能规划方法研究.pdfVIP

摘要

伴随着我国经济水平的急速增长，全球化石能源的日趋紧张，以煤炭和石油为中心

的一次能源供需问题逐渐严峻，致使对化石能源的合理高效使用提出了更高的要求。在

新的环境下我们要以多能互补、源网荷储协同互动的思想加快以新能源为主体的新型电

力系统的转型升级。同时，为了满足用户的电力需求，需保证以分布式电源(Distributed

Generation，DG)发电为主体，源网负荷存储协同运行的配电网拥有安全稳定的运行能力。

研究分布式电源集群优化，对提高分布式电源渗透率和改善配电网电能质量等具有重要

实际意义。在这样的背景下，本文的研究工作如下：

首先，针对配电网中接入调压设备的多元化与分布式最优控制方式，构建了多个调

节装置与分布式算法的数学模型。在此基础上设计了基于分布式电源集群划分的电压调

节策略。该策略旨在减少电压波动和功率变化量，同时确保集群内各节点电压不越限。

调压结束后，考虑全网电压质量，通过集群间的电压调节实现全网调压，为后续集群划

分以及储能系统（Energystoragesystem,ESS）的选址定容提供了良好的理论基础。

其次，为了最大化可再生能源的消纳水平，对各节点依照电气耦合程度进行集群划

分。由此提出由模块度、无功平衡度和有功平衡度所组成的综合电气距离指标。选用基

于灰狼优化算法（GreyWolfOptimizer,GWO）改进的K-means算法，将能够互相快速

调压的节点划分为同一集群。优化后的K-means算法保留了高效性，避免了局部最优等

缺点，使得集群划分结果满足最优化电压调节的目标。

最后，以配电网集群划分为基础，构建了基于集群划分的配电网储能选址定容规划

模型。上层规划将集群作为基本单元，以最小化配电网净成本为目标，确定各集群的储

能容量和功率接入；下层规划以集群内节点为基本单元，以最小化配电网和集群之间传

输网损为优化目标，优化集群内各节点的储能接入位置。该模型利用双层循环迭代的方

式进行求解，通过集群划分结果证明，相较于传统的集中式配置储能，基于集群划分配

置储能能够提升经济性、降低网损，并增强系统运行的稳定性。

关键词：集群划分；双层规划；配电网；选址定容；K-means算法

Abstract

WiththerapidgrowthofChinaseconomiclevelandtheincreasingshortageofglobal

fossilenergy,theproblemofprimaryenergysupplyanddemandcenteredoncoalandoilis

becomingmoreandmoreserious,whichputsforwardhigherrequirementsfortherationaland

efficientuseoffossilenergy.Inthenewenvironment,weshouldacceleratethetransformation

andupgradingofthenewpowersystemwithnewenergyasthemainbodywiththeideaof

multi-energycomplementarityandsource-grid-load-storagesynergy.Atthesametime,inorder

tomeetthepowerdemandofusers,itisnecessarytoensurethatthedistributionnetworkwith

distributedgeneration(DG)generationasthemainbodyandsourcenetworkloadstorage

cooperativeoperationhassafeandstableoperationability.Itisofgreatpracticalsignificance

tostudytheoptimizationofdistributedpo