基于改进化学反应优化算法的电动汽车与可再生能源多目标协同调度

为减小可再生能源出力波动对电网的影响以及加快电动汽车的普及速率,以最小化可再生能源的出力波动和最大化电动汽车用户收益为目标函数,计及电池储存电量约束、充放电功率约束和充放电次数约束等条件,建立了同时计及可入网电动汽车、风力发电和光伏发电系统的多目标协同调度模型。提出了基于虚拟理想分子的多目标改进化学反应优化算法(chemical reaction optimization algorithm,CROA),并用该算法对模型进行了求解,针对化学反应算法收敛速度慢、精度低的缺陷,在算法中融入了粒子群优化算法的更新模式。算例结果表明,通过合理安排电动汽车的充放电可以有效平抑可再生能源的出力波动和增加电动汽车用户的收益。通过比较验证了基于虚拟理想分子的多目标改进CROA具有较强的寻优能力。     

基于智能电网的动态经济调度研究

智能电网中大规模电动汽车(plug-in hybrid electricvehicle,PHEV)和可再生能源(renewable energy resource,RES)发电的接入,使得电网由传统的自上而下的集中控制转变为分布式控制,潮流也从单一流动转变为双向流动,直接影响传统发电机组的功率输出。电动汽车能够向电网提供辅助服务(vehicle to grid,V2G),改变了传统经济调度单一的发电商利益模式。车主充电行为的随机性和可再生能源发电的间歇性也加大了对电网调节能力的要求。为此文章构建了基于智能电网的动态经济调度模型,该模型包含电动汽车和可再生能源发电,以发电成本(含电动汽车入网服务成本)和车主充电成本最低、环境污染最小和等效负荷率最高为优化目标,在满足用电需求的前提下,动态调节电动汽车充放电时间和功率,匹配负荷和可再生能源发电波动。最后以10机组系统为例对该模型进行了分析,证明了所提模型的合理性和有效性。     

基于大规模V2G的区域电源低碳优化策略

碳达峰背景下可再生能源占比增加会降低系统灵活性、提高经济成本,并对电网运行稳定性造成冲击。随着电动汽车规模的扩大,其大规模接入电网时也会因充电不确定性而影响电网的稳定性。V2G(vehicle-to-grid)技术的实施使电动汽车规模化参与调峰辅助服务成为可能,故应将其纳入到未来的电力系统规划中。在考虑大规模电动汽车参与V2G调峰的基础上,重点研究了季节因素对电动汽车参与V2G出力的影响。以系统运行成本最小、电网侧负荷波动最小、用户侧经济收益最大建立了多目标规划模型,来优化电源结构,减少电源侧碳排放,提高系统整体经济效益。以我国河北省区域作为算例,设置不同情景进行研究分析。结果表明,规划期内V2G参与比例为70%时结果最优,电源侧碳排放降低3.45%,风、光消纳量提高10.18%,能够有效推动电源结构转型。     

电动汽车入网技术在配电网的应用研究

该文提出了适合于电动汽车入网技术在配电网应用的多目标、多约束优化模型,该模型从技术和经济角度出发,综合考虑电网侧和车主的双方利益,以节点电压偏移和电网有功损耗最小、电动汽车入网服务成本和车主充电成本最低为优化目标,并以电网的安全经济运行和车主的行车需求建立了约束条件.采用含约束处理的NSGA-Ⅱ算法来求解该模型.对一个实例进行仿真,说明电动汽车入网技术在配电网的应用效果.     

基于需求响应的电动汽车充放电电价与时段研究

大规模电动汽车无序充放电将会对电网负荷造成"峰上加峰"的不良影响,因此合理引导充放电行为至关重要。首先,计及电动汽车反向入网(vehicle-to-gride,V2G)情况,在综合考虑电动汽车用户成本和电网公司利益的基础上,制定了电动汽车充放电电价上下限。然后,以电网负荷峰谷差率最小和电动汽车用户参与V2G成本最低为目标,建立了充放电时段优化模型。最后,用NSGA-II算法对该模型进行寻优求解。算例表明,通过价格型需求侧响应的引导策略,对实现系统负荷"削峰填谷"和提高电动汽车用户收益具有一定效果。     

电动汽车充放电多目标优化调度策略研究

电动汽车作为新型负荷接入电网给原有的配电网带来一系列问题,有效的控制策略可以减小电动汽车充放电对电网的影响。针对电动汽车的入网情况和现有的分时电价制度,从配电网方面考虑以最小化配电网负荷均方差与最小化系统负荷峰谷差为目标函数建立电网负荷波动的数学模型。兼顾电网和用户双方共同的利益,在用户侧方面以电动汽车用户充放电成本最低作为优化的目标函数建立多目标的电动汽车优化调度模型。基于某商用楼宇负荷进行算例仿真,采用常惯性粒子群算法进行求解。仿真结果表明,分时电价引导下的调度策略可以减小峰谷差,提高用户的经济性。增大平均电价情况下调峰效果显著,用户成本会因平均电价上浮而增高。     

计及电动汽车入网的电价联动模型

电动汽车不同的充放电控制与利用策略对电网负荷曲线产生不同的影响,从而影响到峰谷分时电价政策的制定与实施。提出计及电动汽车入网的电价联动模型。首先,应用蒙特卡洛模拟法模拟一定数量电动汽车充放电功率曲线;然后,供电侧基于用户需求响应调整销售侧峰谷分时电价,以优化用户负荷曲线;最后,将用户响应后的用户负荷曲线与电动汽车充放电功率曲线叠加得到新的电网负荷曲线,在此基础上,调整发电侧峰谷上网电价,以平衡用户侧削峰填谷及电动汽车入网给发、供电侧带来的效益。结合实际数据,设置3种电动汽车入网方式和2种充放电电价模式对模型进行仿真,结果验证了模型的有效性。     

电动汽车提供备用服务的地区电力市场模型

地区电力市场模型将有效解决众多分布式可再生能源(DRES)与电力用户的电力交易问题,而且随着电动汽车的普及与电动汽车入网(V2G)技术的成熟,电动汽车为城市电网提供旋转备用更具经济性。文中对地区电力市场进行了描述,并在此基础上利用基于市场的控制方法,提出了电动汽车参与地区电力市场提供备用服务的交易方法;将系统备用需求分为发电侧需求和用户侧需求,使其各自参与备用市场购买备用以实现利润最大化,并满足系统功率的稳定性。以光伏发电为例,建立了光伏发电概率预测模型,验证了通过购买适当的备用容量,光伏发电商能获得更高利润,并降低其发电不稳定对系统的影响。算例表明地区电力系统运行中心可以通过调节惩罚系数协调各市场成员的备用需求量,对系统的功率误差进行控制。     

面向微网运营商的电动汽车参与需求侧响应调控策略

需求侧响应是未来协调系统供需平衡的重要手段,电动汽车作为一类特殊负荷,鼓励其参与需求侧响应是提高用户响应水平以及提高系统运行经济性的有效途径。鉴于此,该文从微网运营商的角度出发,在考虑可再生能源出力以及负荷不确定性条件下,以系统运行成本最小为目标构建了适用于不同需求侧响应策略的电动汽车参与需求侧响应调控策略随机优化模型。在IEEE-6节点配电网系统中对上述模型进行了仿真,结果显示,电动汽车参与需求侧响应能够有效减少系统运行总成本,其中实施基于激励的响应机制具有更好的经济效益。     

特约主编寄语

为实现碳达峰、碳中和的目标,中央财经委员会第九次会议提出"构建以新能源为主体的新型电力系统"的任务,必将进一步助推可再生能源、电动汽车和储能等行业的迅猛发展.储能是应对可再生能源随机性、间歇性的有效措施,而分布式储能是电动汽车的自然属性.电动汽车和用户侧储能可参与用户侧的削峰填谷、分布式可再生能源消纳、需求响应、调峰、调频辅助服务、现货市场平衡等多种应用,为消纳高比例可再生能源提供了重要的灵活调节资源.     

换电站与电网协调的多目标双层实时充放电调度方法

大规模电动汽车无序充电会对电网安全经济运行及换电站经济运营产生严重的负面影响。计及未入网电动汽车充换电预测,考虑电力网络运行、大规模电动汽车用户充换电需求等约束,建立了换电站与电网协调的多目标双层实时充放电调度模型,其中上层模型以电网负荷波动最小和上下层调度偏差最小为目标,由上层调度机构安排各换电站实时充放电计划;下层以各充放电装置响应上层计划为目标,同时满足用户充换电需求,将大规模混合整数非线性规划问题转化为非线性多目标规划问题和大规模混合整数线性规划问题。采用基于Zaslavskii混沌映射的改进NSGA-Ⅱ和YALMIP/CPLEX求解方式对上下层问题分别进行迭代求解滚动优化。以IEEE 30节点系统为例,验证了所构建模型的正确性和有效性。     

基于多群组均衡协同搜索算法的电动汽车充放电多目标优化

大规模电动汽车无序充电将会给电网安全运行带来巨大压力,合理利用V2G(vehicle to grid)技术制定最优充放电策略可以有效改善电网运行状况。在满足电动汽车充电需求的基础上,基于经典电池损耗模型和分时电价,以日负荷曲线波动最小和计及电池放电成本的用户充电成本最小为目标建立了电动汽车充放电多目标优化模型,采用多群组均衡协同搜索算法(EMGSS)进行帕累托前沿和最优折中解的求取,以滚动优化的方式满足综合考虑日间/夜间不同的随机的充电需求并进行优化计算,最大限度地实现电网侧和用户侧的双赢。通过仿真案例验证了该模型可以有效地平抑日负荷曲线波动并且降低用户充电成本。     

基于主从博弈的含电动汽车虚拟电厂协调调度

电动汽车作为配电网中最为重要的主动负荷,其充电优化管理成为目前售电侧开放下的重点研究领域之一。而虚拟电厂作为电网分布式能源管理的重要解决方案,其传统定义侧重于在发电侧聚合小容量分布式能源以提高可再生能源在电网中的消纳程度。结合售电侧开放下的电力市场改革需求,文中提出以虚拟电厂作为售电实体参与电动汽车充电管理的协调调度优化模型。在能量市场交易模型中,虚拟电厂作为分布式能源与电动汽车的聚合代理商参与电力市场电能申报与交易;在主从博弈模型中,虚拟电厂通过主从博弈制定合理的售电价格引导电动汽车的有序充电入网,并通过协调调度集中整合优化分布式能源。算例分析表明,通过虚拟电厂的集中优化管理可以有效实现分布式能源与电动汽车的能源互补并提升整体运行经济性。     

考虑V2G模式的配电网风光-电动汽车协同调度优化研究

风光组合发电的自然间歇性与随机性给电网的安全稳定运行带来极大挑战,同时也制约了风、光发电产业的发展。为减小地区电网负荷峰谷差,增强对可再生能源的接纳能力,以地区电网等效负荷波动最小和用户充电成本最低为目标,建立考虑电动汽车与电网互动(Vehicle-to-Grid,V 2 G)模式并计及风电和光伏出力的多目标协同调度模型,以合理安排电动汽车的充放电行为。定义了各目标的隶属度函数,通过运用最大模糊满意度法,将该多目标优化问题转化为单目标非线性优化问题,并运用纵横交叉优化算法(CSO)进行求解,得到最优调度方案。算例结果验证了模型的有效性和求解方法的可行性。     

基于微网的电动汽车与电网互动技术

随着电动汽车的渗透率越来越高,其无序充放电行为会给电网的正常运行带来负面影响。电动汽车与电网互动(V2G)是一个很好的解决办法。基于微网的V2G模式被用于电动汽车与电网之间的能量交换,并建立了以微网负荷波动最小、可再生能源利用率最大及车主获得的收益最大为优化目标的多目标优化模型。针对该优化模型的求解,首先提出了变阈值优化算法,并在此基础上进行了改进,提出了充放电速率可调优化算法。优化结果证明了这两种算法能够通过合理的调度来提高可再生能源利用率,改善微网内部电量供应和需求不平衡问题以及增加电动汽车车主的收益。     

考虑用户综合满意度的居民区电动汽车充放电优化策略

当前电动汽车充放电研究缺乏对用户侧,特别是用户出行便利性与收益的考量。为此,分析居民区电动汽车用户的出行特性和出行需求,建立了包含用户出行便利度和充放电经济度的用户综合满意度模型,以此模型为目标提出了最大化用户综合满意度的电动汽车充放电优化策略,并使用遗传算法对其求解,通过算例仿真验证了所提模型的有效性。利用该模型还研究了电动汽车规模化入网对电网负荷波动的影响,基于某居民区负荷数据进行仿真计算,对比分析了不同峰谷电价对电动汽车充放电优化策略的影响,结果表明:通过峰谷分时电价引导电动汽车入网可降低负荷峰谷差,且随着峰谷电价差的增加,更多的用户为电网提供削峰填谷辅助性服务,负荷峰谷差和均方差随之降低。     

含风电的多种形式储能协调调度多目标优化模型

随着大规模储能的日渐广泛应用,其灵活的出力调节能力为含大规模风电接入的电网优化调度运行提供了解决思路。针对电力系统中储能以电源侧、电网侧以及用户侧等多种形式并存的情况,提出多种形式储能协调调度多目标优化模型。该模型考虑风储一体化电站、电网侧电池储能电站和电动汽车参与系统调度运行,深入挖掘多种形式储能的互补调节能力,促进风电消纳;电池储能电站面向电网调控运行,在参与系统调峰的同时提供备用,充分利用储能的可调空间优化系统运行。考虑到不同形式储能的利益主体不同,构建以风储一体化电站上网收益最大、系统总运行成本最小、电动汽车车主支付费用最小的多目标优化调度模型。最后基于十机算例系统的仿真实验说明：所提模型能兼顾各形式储能投资主体的利益,提高风电的消纳能力。     

风光储电动汽车换电站多目标运行优化

针对可再生能源与电动汽车充换电负荷之间的协调优化问题,建立了含风光储发电单元的电动汽车换电站多目标运行优化模型。采用多种群和动态自适应策略,提出了一种改进的动态多种群多目标粒子群算法,对这一多维、多约束、非线性的多目标优化问题进行求解。以某地区实际电网数据进行算例仿真,验证了模型和算法的有效性。结果表明,优化后的风光储电动汽车换电站不仅可以实现可再生能源的就地消纳,而且有助于减小负荷峰谷差。     

基于混合整数线性规划的家庭微电网能量优化研究

灵活互动的智能电网鼓励用户侧与电网的积极互动,在互动中促进用户与电网企业的互利共赢。实时电价可作为电网企业发布系统调节需求的一种方式。同时,光伏系统、储能系统与电动汽车为家庭积极响应电网调节提供了可能。在实时电价的环境下,在含有光伏系统、储能系统和电动汽车的家庭微电网中,以蓄电池和电动汽车作为家庭中参与能量优化的主要对象,首先建立了蓄电池的充放电模型和电动汽车的充电模型;其次建立了以家庭微电网系统总运行费用最小为目标的能量优化模型,并采用了混合整数线性规划法对模型进行了求解。最后仿真验证,该模型能够有效地减少系统运行费用。     

《电源学报》2018年第3期“储能关键技术及应用专辑”专辑征稿启事

正储能技术是电力系统能源结构优化及电能生产消费变革的重要支撑技术,可以改变电能生产、输送与消费必须同步完成的传统模式,是智能电网的重要组成部分,涉及其建设的各个主要环节。随着风能、太阳能等可再生能源的快速发展,这些间歇性、波动性能源的大量接入给电网安全、稳定运行带来了一系列前所未有的挑战,储能在接纳间歇性可再生能源入网方面将发挥不可或缺的重要作用。储能技术为解决大电网的调频调峰、发电侧的可再生能源友好接入、用户侧的需求响应与削峰填谷及孤网运行、缓冲电