基于集群的主动配电网双层分布式优化调度策略研究

随着主动配电网中大量分布式能源资源的接入,传统的集中式调控架构体系将无法有效处理这些分布式单元,因此有必要对主动配电网分布式资源集群优化调度开展研究。以基于多智能体架构的主动配电网为研究对象,根据“群内自治、群间协调”的分级调控思想,提出一种基于“源-荷”集群功率偏差的双层分布式优化调度策略。在上层全局优化阶段,提出基于“源-荷”集群功率偏差的改进一致性算法对各集群间进行分布式协调优化;在下层局部优化阶段,基于分布式一致性算法对各分布式单元进行协调优化,获取最优效益下“源-荷”需求,同时对所提策略的收敛性进行证明。通过IEEE 33节点系统验证所提策略的有效性和合理性。     

维持局部孤网稳定切换的网源荷分布式协调控制方法

由于土地、发电资源等条件的限制,现代大型城市主要由外部电网进行负荷供电,形成大型受端城市电网。大型受端城市电网与主系统解列后,功率不平衡会导致频率下降,甚至可能引发网络崩溃,维持其稳定切换以形成局部孤网供电具有重要的理论和现实意义。网源荷协调控制是维持局部孤网稳定切换的关键,然而,对于局部孤网,尤其是非计划形成的局部孤网,是较难实现集中式协调调控的。鉴于此,引入分布式多代理系统,提出一种无需集中控制器的网源荷分布式协调控制方法。有别于依赖集中控制器、且通信结构复杂的传统集中式控制方法,分布式协调控制在仅依靠相邻节点通信的状况下,通过改进的平均一致性算法获取电网运行全局参数,实现网源荷全局协调控制。该控制方法能够较好地适应网络结构变化,挖掘网源荷协调潜能。同时,提出的改进平均一致性算法具有更好的收敛性能,为局部孤网切换时的频率和电压控制提供快速全局数据支撑。基于PSCAD/EMTDC和Matlab仿真平台,在典型工况下对网源荷协调控制策略进行分析和验证,结果表明所提出的改进平均一致性算法和分布式网源荷协调控制方法能够维持局部孤网稳定切换。     

计及灵活性储备的含风电多微电网系统分布式协调调控策略

高比例风电的接入和需求响应技术的应用对分布式架构下的多微电网系统有功功率动态平衡提出了更高的要求,有必要充分利用灵活性资源对系统进行协调调控.提出一种新颖的灵活性电池储备模型对多微电网系统灵活性备用容量进行评估,定义虚拟灵活性电池储备模型对风电场备用与需求响应负荷备用进行评估,充分挖掘其调频的潜在能力.在此基础上,基于一致性算法求解该模型下各微电网的功率分配,提出计及灵活性储备的含风电多微电网系统分布式协调调控策略,实现分布式架构下灵活性资源的协调优化.通过华东某地区实际数据验证了所提策略的有效性.算例结果表明,协调优化源-荷灵活性储备资源在保障风电消纳的同时,实现了分布式架构下系统的动态功率平衡.     

基于一致性原理和梯度下降法的微电网完全分布式优化调度

针对基于经典一致性算法的微电网优化调度中存在需要集中处理器对可控单元进行信息采集并做求和处理等问题,提出一种基于一致性原理和梯度下降法的完全分布式优化调度策略。该算法的一致性原理由一致项和调整项两部分组成。其中,一致项选择增量成本作为一致性算法的状态变量进行迭代计算,调整项根据功率偏差进行修正,使其满足约束条件。通过将梯度下降法和一致性原理相结合,实现微电网发电成本的优化并提高收敛速度。并且通过可控单元与相邻可控单元之间局部信息交互更新参数,应对拓扑结构的灵活变化。最后基于IEEE-14节点系统和IEEE-39节点系统仿真验证所提方法的有效性和可行性。     

主动配电网源–荷–储分布式协调优化运行(一):基于一致性理论的分布式协调控制系统建模

针对可再生能源高渗透率主动配电网调度运行中出现的网络拓扑多变、通信信息量大、集中计算困难等问题,提出一种基于多智能体的配电网源–荷–储完全分布式协调控制建模方法。首先,分析了配电网集中控制协调优化存在的问题,并提出集中–分区分布式、集中–单元分布式、完全分布式3种分布式协调控制建模方案。在此基础上,结合配电网的网络结构与通信方式,选择基于一致性理论的完全分布式方案构建配电网多智能体分布式协调控制系统。最终,以主动配电网内可再生能源及主动负荷运行效益最大化为目标建立协调运行模型,并结合模型定义一致性变量以便后续采用一致性协调算法进行完全分布式求解。     

考虑噪声和环境的微电网分布式经济调度策略

随着微电网的迅速发展,其运行和经济优化控制越来越受到人们的关注。传统的经济优化控制为集中式控制,其面临着单点故障,资源消耗大等问题。分布式控制可以很好地解决上述问题,并可以结合一致性算法解决微电网中的经济调度问题。系统调度过程需要通信网络完成信息的交互,然而通信网络通常会受到噪声的影响,针对此问题,本文提出了一种基于有限时间一致性的完全分布式经济调度策略来应对噪声的干扰,并以分布式系统的发电成本和环境污染排放最小为目标,通过引入一致性增益函数来抑制噪声,实现系统的完全分布式环境/经济优化调度。算例仿真表明：本文所提出的完全分布式调度策略在保证一致性收敛的同时,可以抑制噪声的干扰并且达到了较好的优化效果。     

主动配电网源–荷–储分布式协调优化运行(二):考虑非理想遥测环境的一致性算法

为实现主动配电网源–荷–储分布式协调优化,提出一种完全分布式协调的鲁棒一致性算法。在主动配电网完全分布式控制模式下,通过智能体间信息交互,采用一致性算法完成迭代计算,使得主动配电网内各源、荷、储的边际成本或边际效益趋于一致,以实现源–荷–储运行的分布式优化。首先,考虑非理想的遥测通信环境,针对遥测过程中可能出现的量测误差、遥测信道干扰、遥测数据传输时延等问题,提出基于增益调整函数的鲁棒一致性协调算法,并证明该算法的均方差一致收敛性。同时,算法通过引入功率调整项实现系统有功功率缺额的实时检测,使各项运行约束条件得以满足;通过基于节点重要度改进的状态转换矩阵缩短收敛时间,提高响应速度。最终,算例仿真验证该一致性算法的有效性。     

基于源网荷储优化的电力系统协同控制方法

受重复放电影响,电力系统各区域的调频控制偏差与电压基频波动较大,为此提出基于源网荷储优化的电力系统协同控制方法.采用多维小波分解方法分解电网系统各发电机组的调频信号频谱,降低重复放电对各区域的影响.根据分解结果结合电力系统电路构成获得微分方程,并对微分方程进行推算与Park变换.在此基础上,提出电力系统协同控制模型的构建目标,考虑源网荷储优化拓展元素构建电力系统协同控制模型.模型主要以源网荷储优化思想作为框架,对源网荷储电力系统协同优化元素进行拓展,实现多源横向互补与源网荷储纵向协调.结果 表明,源网荷储优化力度在30％～60％时,电压基频越来越稳定,并且调频控制偏差较小,说明所提方法实现了性能突破.     

基于自适应步长ADMM的配电网分布式鲁棒优化调度策略

以光伏、风电为代表的分布式电源具备较强的不确定性,其规模化、分散式地接入配电网,为系统资源的统一调控带来了严峻挑战。为实现配电网多类型分布式资源的协调调控,提出一种基于自适应步长交替方向乘子法的配电网分布式鲁棒优化调度策略。首先,构建配电网多层级代理系统,为配电网优化调度提供分布式运营架构。其次,建立基于可调鲁棒算法的配电网优化调度模型,提出鲁棒成本系数优化分配方法,实现调度策略保守性及经济性的合理平衡。在此基础上,基于自适应步长交替方向乘子法建立配电网分布式优化模型,并完成调度策略的高效求解。基于改进IEEE-33节点系统的仿真结果表明,所建立的分布式优化模型具备优越的收敛性能,所提鲁棒成本系数优化分配方法可有效提升调度策略的经济性。     

含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频研究

针对新能源在电网中渗透率不断提高导致系统调频容量和频率响应能力不足的问题,提出一种含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。首先,建立了电解铝工业负荷、废旧矿井抽蓄电站和超级电容频率响应模型。然后,基于模型预测控制理论,以系统状态量和控制量的加权函数最小为目标,设计区域信息互动的分布式模型预测控制器,并提出含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。最后,将分布式模型预测控制器应用在所提源-荷-储协同控制方法中,并在改进的IEEE标准两区域LFC模型中进行仿真。结果表明所提方法可以缩短频率恢复时间,减小最大频差值,改善系统调频动态性能。     

A Hybrid Agent-based Model Predictive Control Scheme for Smart Community Energy System with Uncertain DGs and Loads

A multi-agent consensus-based market scheme is proposed for the cooperation of community and multiple microgrids (MGs) in a distributed, economic and hierarchal manner. The proposed community-based market framework with frequency regulation (FR) market is formulated as a two-level scheduling problem: the global decision-making process of community agent (CA) to participate in the FR market and the interaction and control process of local MGs to achieve collaboration in response to the global target with efficient pricing rules. Specifically, the model predictive control (MPC) is integrated with the consensus-based theory to allow MG to obtain an economic and reliable dispatch in the presence of uncertainties of distributed generators and loads. Thanks to the distributed nature of the proposed scheme, its robustness to communication issues has been strengthened and a win-win situation for all energy stakeholders can be achieved. The robustness of the proposed scheme is investigated in various conditions, including different implementation strategies, communication topologies, and the level of uncertainties.     

基于连续时间投影梯度算法的分布式电源功率协同控制

集中式控制方法难以满足未来电网分布式电源大量接入以及即插即用的技术要求。为进一步提升分布式控制方法的实用性,提出一种基于连续时间投影梯度算法的分布式电源功率协同控制方法。相比于目前基于一致性算法的控制方法,所提控制方法不需要假设系统负荷总量已知,不用人为设计算法初值,仅利用投影算子对分布式电源出力进行约束,即可自动运行到经济调度的最优点,显著提高了分布式控制方法的实用性。最后,算例验证了所提方法的有效性。     

考虑源荷功率随机性和相关性的主导节点选择与无功分区方法

为保持自动电压控制(AVC)系统的可靠运行,无功分区方案需适应较长时间段内源荷功率的随机变化.为此,提出一种考虑源荷功率随机性和相关性的主导节点选择与无功分区的协调优化方法.模型考虑了源荷功率的随机性和相关性及其变化时无功分区的平衡要求,并提出了考虑分区最大无功需求的场景压缩技术以实现源荷功率典型场景的模拟;采用基于目标相对占优的免疫遗传算法对模型进行求解.以IEEE 39节点系统仿真验证所述方法的有效性,仿真结果表明分区方案可以充分满足源荷功率随机变化下的无功平衡要求.     

在线有功调度协调控制系统的研究与开发

分析了当前稳态在线有功调度在安全性、经济性和频率质量方面存在的问题。指出在线有功调度过程中的临时调度指令、机组执行计划中的偏差等不确定因素是造成这些问题的原因。提出基于全局协调的时空分解是解决问题的有效途径。将在线有功调度过程按目标、时间、空间3个尺度进行分解协调,在时间尺度,考虑机组响应能力限制;在空间尺度,保证各区域发供电平衡和输电安全;并建立保优控制环节作为协调过程的辅助。相关模型已在河南电网进行初步现场试验,试验结果表明应用全局协调的时空分解理论指导在线有功调度有利于系统的安全性、经济性和频率质量的提高。     

基于分布式光伏和ZIP负荷协同的系统频率控制方法

为挖掘未来高比例可再生能源电力系统中的各种频率调节资源,利用降压节能技术,提出了一种基于分布式光伏和ZIP负荷的“源-荷”协调的频率控制方法。通过ZIP负荷近区光伏的频率-无功下垂控制,实现了并网节点电压调整,间接控制了ZIP负荷的有功消耗,具备本地快速响应特性和灵活调节能力。改进的IEEE 14节点系统仿真算例结果验证了所提方法的有效性和优越性,为提升高比例可再生能源电力系统的频率调控能力提供了一种快速有效方法。     

基于多智能体一致性算法的微电网分布式分层控制策略

在含有分布式电源的微电网中,下垂控制会导致系统频率、电压偏离额定值,需要上层控制环节来消除偏差。然而分层控制中大多数控制策略都需要集中式的控制中心,对通信依赖度高,具有一定的局限性。文中结合微电网分层控制的基本框架,以实现每一层的分布式控制为目标,提出了基于多智能体一致性算法的分布式分层控制策略,以维持微电网系统频率和电压的稳定,以及实现有功、无功负荷在分布式电源间的灵活分配。文中提出的控制策略采用完全分布式的控制方法,在每一层控制中均不需要集中式的控制中心,适用于拓扑结构多变的微电网。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台验证了该控制策略的有效性。     

高比例可再生能源电力系统的输配协同优化调度方法

随着可再生能源的高比例接入和主动配电网技术的发展,传统的输配割裂的调度模式容易导致输电网与主动配电网间发、用电计划制定协调性不足,难以充分消纳集中式与分布式的可再生能源。为解决上述问题,提出一种针对高比例可再生能源电力系统的输配电网分层分布式多源协调优化调度体系,充分尊重并利用各利益主体的自主运行特性,实现分散自治、协同优化。输电网层面,利用改进区间法处理可再生能源不确定性,构造能量和备用协调优化模型。配电网层面,设置局部调度层,利用场景法对含储能系统的分布式可再生能源进行联合出力优化,将配电网层子问题构建为动态经济调度模型。在此基础上,利用目标级联法进行输配调度迭代求解,各层间仅需交换部分边界功率信息进行协调,最终获得输配协调的最优调度策略。算例结果表明调度计划的制定兼顾了输、配电网发电资源,有助于提高电网运行经济性和可再生能源消纳能力。     

电化学储能参与调频市场的贡献评估方法

电化学储能参与调频服务市场、秒级响应联络线功率偏差,而衡量联络线功率偏差控制的指标CPS1和CPS2是由分钟级的联络线偏差电量累计值计算得到的,难以客观评价储能对调频的贡献。为此,提出了一种电化学储能参与调频服务市场的贡献评估方法。该方法将区域控制偏差作为反映储能电站调频作用的影响变量,通过建立“储能电站调频功率”与“区域控制偏差ACE”间的关联性,得到储能调频对区域控制偏差的作用值,进而构建衡量储能对系统调频贡献程度的指标;基于置信水平,分析储能对调频贡献程度指标的分布情况,确定储能在调频市场的贡献及经济效益。根据某省级电网的实际运行数据进行测算的结果表明,该方法能准确衡量储能的调频贡献,为科学合理地制定储能参与调频服务机制提供依据。     

基于深度强化学习的微能源系统优化调度

微能源系统是城市配网终端的重要聚合部分,其应对源荷随机特性的能力为城市配网稳定运行提供了有效支撑。针对城市工业园微能源系统提出一种考虑源荷随机波动的动态调度方法。考虑工业园多种可调度资源对微能源系统的经济调度构建数学模型,然后将构建的微能源系统经济调度模型表示为具有连读动作调节的深度强化学习（DRL）模型,最后采用双延迟深度确定性策略梯度算法获取DRL模型下的动态连续调度策略。所提方法不仅避免对源荷随机波动的不确定性进行建模,同时也避免了离散Q学习的可调节设备出力不连续性。仿真结果表明所提出的动态调度方法具有更好的经济性和自适应性。