基于Voronoi图的多站融合变电站选址定容优化

多站融合变电站是支撑泛在电力物联网建设的基础保障,其发展也给传统变电站规划带来新的挑战。考虑多站融合变电站高效连接储能、数据中心负荷、电动汽车充电负荷、新能源微电网等多元主体的服务特性,提出一种多站融合变电站选址定容优化规划方法。考虑变电站服务主体的个性化需求,结合Voronoi图理论,以多维度负荷距成本最小为优化目标,建立优化模型及其求解方法流程。结合某地区电网规划实例,仿真分析多站融合变电站选址定容优化规划方案,并与传统规划方案进行成本比对,验证了模型的有效性。结果表明:所提的多站融合变电站选址定容优化模型有利于促进配网中站、源、荷、储、充多资源的紧密协同。     

体系架构下的多微电网系统能量管理与贡献度评估

体系(system of systems,So S)是系统科学与复杂性科学在研究特定体系问题时产生的新领域,体系特性与多微电网所呈现的特性十分契合。基于此,该文构建多微电网SoS架构并建立多微电网系统双层能量管理模型与多微电网体系涌现功能的贡献度评估模型。结合列约束生成算法求解双层能量管理模型得到考虑源荷不确定性时各子微电网调度计划及多微电网系统最小运行成本。贡献度评估模型根据多微电网系统最小运行成本求得多微电网涌现收益并结合shapely值法将涌现收益分配给各子微电网,最后计算各子微电网真实运行成本与各子微电网对涌现功能的贡献度。结果表明,所建模型不仅实现多微电网整体运行成本最小,而且确保各子微电网独立性和隐私保护,贡献度评估结果能为运行管理者构建多微电网SoS架构实现优化运行提供参考。     

考虑需求响应特征的多站融合协同优化调度

多站融合是新型的变电站模式,对多站融合中的需求响应资源进行合理调控能够有效缓解供需不平衡,提高电力系统综合运行效率,实现资源优化配置。基于多站融合的一般形式,建立了数据中心的负荷模型、电动汽车充电站模型以及储能电站模型。从充电费用、削峰填谷和配电网损耗3个方面建立了基于需求响应资源的多元多目标协同优化调度模型,为简化问题的求解复杂度,将多个子目标组合转化为单目标模型,采用基于粒子群算法的带权重极小模理想点法求解该多目标优化问题。通过算例分析比较了几种不同优化方案下的计算结果,验证了所提模型的有效性。     

基于高斯-柯西变异帝国竞争算法的微电网优化调度

为提高微电网运行经济性,建立了以微电网综合运行成本最小为目标函数的微电网优化调度模型。利用高斯变异和柯西变异对帝国竞争算法进行改进,采用高斯-柯西帝国竞争算法对微电网优化调度模型进行求解,并与其他优化算法对比分析。结果表明,高斯-柯西帝国竞争算法求解的微电网综合运行成本为4 485.62元,低于其他优化算法;调度方案能够优化微电网系统内各分布式电源出力,合理与上级配电网交换电能,使微电网综合运行成本最小。验证了模型的正确性及求解方法的优越性。     

微电网多目标优化运行研究

包含分布式电源的微电网以其灵活、清洁、经济的能源供需模式,成为了智能电网建设的一个重要组成部分。为充分发挥微电网中分布式电源的经济性和环保性,建立微电网优化运行的多目标函数模型,在此基础上分析多目标优化问题的求解算法。在粒子群优化算法中加入子种群杂交操作,使其适用于多目标优化问题的求解,并将其应用于微电网的优化运行。以发电成本、环境成本和甩负荷补偿成本为子目标函数,进行仿真验算。算例结果表明所述算法可实现微电网多目标优化运行。     

含风电机组的配电网无功优化补偿

根据风电机组各运行状态发生的概率,计算出风机有功输出的期望,来近似代替随机变化的输出功率.用最大、一般和最小负荷运行方式代替规划时期的运行状况.建立了最大负荷方式下电容器投资成本最小、节省电能损失费用和静态电压稳定性最大的多目标优化模型,运用NSGA-Ⅱ算法进行求解;一般及最小负荷方式下以节省电能损失费用最大为目标进行优化.三种运行方式通过补偿后节省的资金最多来协调,得出电容器的最优配置,实现整体最优.算例验证了模型和算法的可行性.     

基于分解的智能优化算法在电力系统无功优化中的仿真研究

电力系统无功优化是一个多目标优化问题,在传统无功优化模型的基础上,建立了以有功网损最小和无功补偿成本最少为目标函数的多目标无功优化仿真模型.采用MOEAD算法求解多目标无功优化模型.仿真结果表明,采用MOEAD算法求解多目标无功优化问题,能够有效降低有功网损,减少无功补偿成本,而且计算速度快、计算性能好.     

考虑微电网群和系统经济运行的配电网储能优化配置

针对不同的配电网运行情况,考虑微电网群的运行策略以及子微网的协作运行对配电网的影响,建立了配电网储能配置的选址和定容两阶段优化模型。其中,第一阶段的选址模型在日运行时间尺度上,以配电网系统运行成本最小为目标,利用GAMS软件求解储能的位置、个数以及充放电策略;第二阶段的容量优化模型以年作为时间尺度,以配电网中储能投资运行维护年成本最小为目标,利用嵌套储能寿命计算的粒子群算法在MATLAB软件中求解。算例证明在不同的运行场景下,考虑微电网群和系统经济运行的配电网储能优化配置方法可以有效减少配电网的运行成本和储能的投资维护成本,提高系统经济性。     

多站融合场景下的系统配置及协调运行策略

为解决在场地条件、功能融合、业务需求等约束条件下多站(电动汽车充电站、5G通信基站、数据中心、分布式光伏、储能站)的规模优化设计和协调运行问题,提出多站融合场景下各站的配置方法和协调运行策略。首先,深入分析目前各站发展资源需求和站间功能融合可能性。以提升现有变电站闲余场地利用率为目标,以各站为配置对象,明确了各站的配置原则,提出了站间功能融合方案。然后,为支撑该功能融合方案,建立各站的容量优化配置模型和站间的协调控制策略。最后,采用YALMIP/CPLEX对所建立的优化模型进行求解,并通过典型算例验证了配置方法和协调控制策略的有效性。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的多站融合系统运行优化

为优化多站融合系统的运行,以提高系统运行经济性、环保性、消纳率为优化目标,对多站融合系统进行研究分析。构建包含光伏电站、风机、储能电站以及多种负荷的多站融合系统优化模型并建立约束条件。改进了NSGA-Ⅱ算法,在传统NSGA-Ⅱ算法的基础上引入量子搜索以进一步提高搜索能力,在算法中利用蒙特卡洛模拟生成随机参数,从而求解包含多重不确定性的运行优化问题。以某地多站融合数据为例进行仿真分析,并与传统的粒子群算法以及未改进的NSGA-Ⅱ算法进行对比,算例验证所提方法能够提升多站融合系统的运营效益。     

考虑先进绝热压缩空气储能的风力发电系统成本/供电可靠性评估

风电的随机性会使得电力系统受到影响,先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)技术具有大容量、低成本、高效率的特性,可作为平衡风力发电随机性的储能系统。为此,首先,考虑风力发电的随机性与AA-CAES电站的运行特性,构建AA-CAES电站运行与风力发电系统发电功率模型,采用蒙特卡洛仿真法对风力发电机的运行情况进行仿真;然后,将用户作为市场元素,计算可中断供电负荷的赔偿费用,并以系统综合成本与断电赔偿费用之和的总费用最小为目标,采用动态规划法优化AA-CAES电站的压缩/膨胀功率,建立含AACAES的风力发电系统的成本/可靠性评估模型;最后,通过仿真验证所提规划方法并分析AA-CAES电站容量对系统经济性及供电可靠性产生的影响。结果表明,当系统容量规模增加时,存在一个最优容量配置使得系统的总费用最低。     

考虑库存电池的光储换电站优化充电策略

库存电池数量对电动汽车换电站的运行有重要的影响,但已有针对换电模式的研究忽略了这一因素,导致优化结果的可行性难以得到保证。为此,提出了将库存电池纳入光储换电站模型的优化充电策略,对库存电池数量进行规划并研究基于库存电池的优化运行问题。首先,建立光储换电站的数学模型;然后,将库存电池按照调度周期初始状态分为库存耗尽电池(DB)、满容量电池(FB),结合二者与换电行为之间的时间耦合性,提出基于库存电池充换电约束的充电模型;最后,在总成本中计入充电成本和库存电池购置成本,建立优化充电策略的混合整数线性规划模型。算例结果表明：库存DB数量的递增会减少充电策略对换电时间的依赖性并降低所需库存FB数量的最小值,但追求充电成本最小化会导致库存电池的成本过高;基于模型所得最优库存电池数量在充分利用分时电价的基础上控制了电池数量,同时实现了储能的最大化利用。     

基于改进FPA-LHS算法的并网型微电网容量优化配置研究

随着分布式电源的迅猛发展,微电网逐步成为了能源供应的重要方式。而风能和太阳能受环境影响较大,具有出力不稳定的特点,并网后会对电力系统的稳定运行造成影响,因此对并网型风/光/储微电网的容量进行优化配置成为了微电网规划的研究热点。为此,首先选取磷酸铁锂电池为储能装置,构建了风/光/储微电网的出力模型;然后以最小系统年等额成本、最小系统年碳排放总额和最小系统外购电比例为优化目标,建立了并网型风/光/储微电网容量的多目标优化模型;随后对FPA-LHS算法进行改进,并运用改进FPA-LHS算法对多目标优化模型进行求解,得到了优化后的配置方案;最后通过与其他优化算法的计算结果进行对比,验证了改进FPA-LHS算法的有效性。     

考虑环境效益的抽水蓄能电站日运行方式优化

随着能源短缺和气候环境的恶化,节能减排和可持续发展已逐步深入到电力系统生产运行的各个方面。分析了抽水蓄能电站的环境效益,以系统发电成本和污染物排放的综合费用最低为目标,建立了计及环境效益的抽水蓄能电站日运行方式优化模型。通过对抽水蓄能电站运行容量和备用容量的划分,以最大化调峰效益安排其抽水发电位置,并求解各运行方式下的系统运行成本,寻得最优运行方式。最后通过算例验证了本文模型和方法的合理性。     

基于NSGA-Ⅲ与模糊聚类的光储式充电站储能系统优化运行方法

针对光储式充电站运行成本高、电网侧负荷波动水平较大的问题,提出一种基于参考点约束的非支配排序遗传算法(nondominated sorting genetic algorithmⅢ,NSGA-Ⅲ)与模糊聚类结合的优化算法用于储能系统优化运行.首先,在分析光储式充电站系统结构的基础上,以电网侧负荷方差最小、储能系统运行维...     

储能电站在多站融合场景下的运行策略优化

为降低多站融合的运行费用,提升多站融合的经济性,充分发挥储能电站的价值,保证储能电站经济运行,构建储能电站的寿命模型、边缘数据中心和充电站的负荷模型、电储能交易模型,采用双层优化方法,通过粒子群优化算法,提出储能电站在多站融合中发挥多重功能的复杂场景下优化运行策略。结果表明：在电价相同的连续时段组内,储能电站以相同的倍率充放电为最佳运行策略;在不同电价的时段组间,储能电站的最佳运行策略由分时电价、电池寿命特性和多站负荷特性共同决定。通过算例验证了目前常见的运行策略并非最佳。     

考虑车辆充电调度机制的电动公交车充电站规划

针对电动公交车充电站的最佳充电容量难以确定及其充电效率低的问题,提出了一种在站址既定情况下考虑车辆充电调度机制的电动公交车充电站优化规划方法。首先,根据电动公交车的发车状态模拟电动公交车日常运行中的电能消耗,生成电动公交车的总运行负荷时序曲线;然后,基于生成的运行负荷时序曲线,构建充电需求度指标,制定电动公交车的充电调度机制;最后,在满足电动公交车充电需求的同时兼顾充电站精细化规划的要求,建立以充电能力最强、投资运行成本最小、光伏能源综合利用指标最大为优化目标的充电站多目标优化规划模型,并采用小生境多目标粒子群优化算法对该模型进行求解,以确定电动公交车充电站的充电桩数量以及光伏发电系统和配电变压器的容量。工程实例分析结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于碳捕集与液态CO2储能的综合能源系统优化调度

针对综合能源系统在新能源消纳方面的不足,提出一种基于碳捕集与液态CO2储能的综合能源系统。首先,分析了液态CO2储能实际运行特点以及碳捕集装置综合灵活运行方式的“削峰填谷”特性;其次,建立考虑液态CO2储能与碳捕集装置不同运行方式的综合能源系统;最后,以系统总运行成本最小为目标函数建立优化调度模型,并通过负荷率、能源利用率等评价指标衡量调度结果。算例分析表明,该优化模型可提高能源利用率,缓解系统调峰压力,实现系统运行的经济性和低碳性。     

碳中和愿景下考虑电氢耦合的风光场站氢储能优化配置

由于新能源出力具有波动性和间歇性,其直接接入电网会影响电力系统的安全稳定。为促进可再生能源消纳,可通过发展电氢耦合的氢储能系统解决此问题。为此,针对发电侧新能源风光场站的氢储能容量优化配置问题,以氢储能投资成本最小、系统累计跟踪计划误差最小和二氧化碳减排量增量最大为目标,以场站弃电率和实际场地面积为约束,构建了氢储能多目标优化配置模型。采用带精英策略的非支配排序的遗传算法和熵权法相结合的综合算法求解模型的最优折衷解。最后,以中国甘肃某风光场站为例,验证了所提模型与算法的有效性。结果显示:面向200 MW光伏和400 MW风电的可再生能源基地,200 kW电解槽、6 kg储氢罐及200 kW燃料电池的最佳配置数量分别为268、291和222个,所提氢储能系统积极响应了调度指令并大幅度降低了弃电率。     

含P2G和混合电储能的矿山综合能源系统多目标优化调度

为了提高分布式光伏消纳能力、优化矿山能源利用效率,提出一种基于电转气(P2G)技术和煤层气发电技术的光-储-气-废弃矿井抽蓄多能耦合矿山综合能源系统(MIES),该系统将弃光电量通过电解水制CH4作为煤层气发电的补充,并采用混合电储能平抑光伏出力波动.在对多能耦合MIES进行分析的基础上,构建矿山电、气、热、冷不同能源转换装置的数学模型,并以总运行成本和弃光电量最小为目标,建立MIES协调优化调度模型.不同运行场景下的调度结果表明,所提模型能实现协调调度,提高弃光电量的消纳,降低总运行成本.对不同储能模式下P2G和混合电储能装置之间互补协调能力的分析结果表明,所提模型能提升系统运行灵活性,实现能源最优经济利用.