潮流计算

电力系统最优潮流计算是典型的非线性非凸问题，线性化潮流模型主要用于将原始最优潮流问题转化为凸优化问题。配电网覆盖范围广，设备众多，模型参数维护困难，已有的基于数据驱动的线性化潮流模型多基于完备的系统量测数据，而实际中考虑经济性安装的测量单元，无法覆盖所有设备，系统量测通常是部分可观测的。为解决量测的部分可观测性问题，提出一种数据驱动线性潮流模型，并基于此构建基于数据驱动的线性化最优潮流模型，该模型对量测中的不良数据具有鲁棒性。通过对不同部分可观测场景的测试，验证了所提模型的有效性。

针对采用传统牛顿-拉夫逊法对电-气综合能源系统进行状态评估与安全校核时潮流计算不易收敛的问题，提出了一种基于改进连续牛顿法的电-气综合能源系统潮流计算方法。将电-气综合能源系统非线性潮流模型转化为常微分方程模型，使用梯形积分法进行大步长隐式积分以保证数值稳定；使用改进欧拉法进行小步长显式积分以估计迭代误差，以Richardson外推修正迭代结果并自适应更新迭代步长。通过电-气综合能源系统中的仿真测试表明，所提方法在病态潮流初值场景下的鲁棒性优于传统算法，并可作为采用传统算法不收敛时的潮流结果校核工具。

分布式资源的碳排放特性差异导致配电网各节点碳排放强度存在时空差异性，为有效支撑配电网低碳分析优化以及用户侧低碳核算与交易，建立了有源配电网电碳耦合模型，基于潮流追踪对有源配电网碳排放流情况进行定量分析研究，将碳排放成本纳入配电系统经济成本中。以电力系统总经济成本最小为目标，通过IEEE 33节点算例进行仿真分析，验证了所述方法的可行性和有效性。

现有概率最优潮流计算侧重于概率计算方法的设计和改进，难以从本质上提高概率最优潮流的计算效率。为此，以交直流新能源电网为研究对象，考虑风电、光伏发电的不确定性，建立交直流互联新能源电网概率最优潮流模型。首先，提出一种改进凸松弛技术处理非线性非凸潮流方法，将其转化为凸规划形式下的概率最优潮流模型；其次，利用Nataf变换处理非正态分布随机变量间的相关性，进而采用结合拉丁超立方采样技术的蒙特卡罗模拟法（monte carlo simulation，MCS）进行求解以降低MCS的计算量；最后，通过改进的IEEE 39节点、118节点以及500节点系统验证所提方法的有效性。

随着终端数量和业务需求的增长，2018年5月建设了新一代主配一体化电网运行智能系统。 主配一体化OCS综合利用多种通信方式，与GIS、OMS、配用电等系统交互数据，实现对配电系统的监测与控制，支撑配电网“可观、可测、可控”。 系统的规划按照一体化电网运行智能系统（OS2）的总体架构、标准和功能要求开展建设，实现一体化、模块化、智能化。系统配置了SCADA、WEB浏览服务、配网仿真、馈线自愈、配网潮流计算等高级应用。

目前柔性直流输电系统是远海风电并网的典型方案，而整流站采用DRU（二极管不控整流单元）可以进一步提升直流系统的经济性和可靠性。因此提出基于构网型风电机组和DRU的海上风电交流系统稳态潮流计算方法。描述了基于DRU的海上风电并网系统拓扑结构，介绍了风电机组采用Q-f（无功功率-频率）下垂控制的构网型控制策略，提出了稳态潮流计算方法。该方法根据DRU换流站交流母线的无功功率不平衡量来进行潮流迭代，并计及构网型风电机组的Q-f下垂控制特性。在海上风电低频交流汇集送出系统和海上风电中频交流汇集直流送出系统中，分析了基于构网型风电机组和DRU的海上风电交流系统的稳态运行特性，验证了所提方法的有效性。

高渗透率分布式光伏(distributed photovoltaic, DPV)的接入增加了电力系统的运行风险。针对出力分布呈现形态复杂的特征，首先，提出一种基于改进近邻传播聚类的自适应高斯混合模型，优化了分布式光伏联合出力概率拟合迭代过程。然后，提出基于改进三阶多项式正态估计过程的Nataf变换方法，结合半不变量和Cornish-Fisher级数展开，实现分布式光伏出力相关性条件下的概率潮流计算。最后，采用电压越限和线路重过载指标计算电力系统运行风险。基于修改的IEEE 14节点电力系统，对不同分布式光伏渗透率的接入场景进行仿真。以蒙特卡洛模拟作为对比，结果表明所提方法在电网状态变量的概率分布计算上具有更高的精度，并验证了评估结果能够有效反映不同分布式光伏渗透率对电力系统风险水平的影响。

电-氢能源系统（IEHS）的合理规划对能源结构转型具有重要意义，充分利用氢储能的可移动特性可降低IEHS综合成本，提出一种考虑氢能储运特性的配电网集群划分与氢能系统规划策略。首先，将氢能系统拆分为多个氢能子系统（HES），建立多个HES之间的气氢拖车交通运输及储运成本模型；其次，基于电力-交通网架结构与新能源分布情况提出配电网集群划分方法；最后，根据集群划分结果，建立HES双层选址定容模型，该模型以IEHS年综合成本最低为目标，分层解决单个集群内HES的容量配置问题、各集群内部HES选址定容及气氢拖车配置问题。结果表明：提出的策略可以减小氢能储运压力、降低IEHS综合成本，提升风、光消纳水平，加快系统潮流计算迭代收敛速度。

能量路由器(energy router,ER)作为新兴电力电子设备，可以实现电能在电力系统中的灵活分配。分析ER对系统的影响，研究以ER为配电枢纽的交直流混合配电网潮流计算方法，对实现配电网的优化运行具有重要意义。文中首先基于改进交替迭代法建立ER的稳态潮流模型，并对ER直流端口采用下垂控制策略，结合传统解耦法，提出一种适用于含ER的配电网交直流解耦迭代潮流计算方法。以含有多个ER的IEEE 14节点和IEEE 69节点配电系统为算例进行仿真计算，验证所提方法的正确性与收敛性。为分析ER对系统运行的影响，对不同场景下IEEE 69节点测试系统进行仿真计算，证明ER在系统中可以支撑节点电压，减小系统运行损耗。

考虑到光伏逆变电源接入低压配电网的多样接入方式和复杂控制策略，建立了光伏逆变电源的三相电压与功率相对于中性点的控制模型。在此基础上，进一步提出了一个综合考量平衡端点相位不对称性以及光伏逆变电源接入因素的低压配电网三相潮流计算模型。为了验证该模型的有效性和准确性，在经过修正的IEEE 13节点测试系统上进行了仿真实验。仿真结果表明：所构建的模型能够精确、高效地计算包含光伏逆变电源在内的低压配电网三相潮流，为低压配电网的规划与运行提供了有力的理论支持和技术手段。