基于HSA的家庭能量管理系统优化调度研究

针对家庭能量管理系统的经济性与环保性,本文基于和声搜索算法,提出了一种家庭能量管理系统的优化调度方法。以减少用户的用电成本和碳排放量为目标,将家庭负荷分为可调度负荷、不可调度负荷和储能负荷等,根据光伏发电预测值、不可调度负荷预测值、室外温度采集值以及用户设置的舒适度条件,建立了家庭能量管理系统数学模型,并采用改进的和声搜索算法对模型进行优化求解,得到了各时段可调度负荷的工作状态以及蓄电池和电动汽车的充放电功率。仿真结果表明,该方案有效减少了用户的用电成本和碳排放量,实现了电网需求侧节能减排。该研究为智能电网环境下家庭能量管理系统的建设提供了一定的参考价值。     

计及电动汽车充电与可再生能源协同调度的负荷特性分析

电动汽车与可再生能源的协同调度是促进可再生能源消纳、平抑可再生能源并网带来的波动、减少电动汽车无序充电对电网影响的有效手段。本文以降低光伏发电入网后电网的净负荷波动为目标,建立电动汽车与光伏发电协同调度的数学模型。同时,针对现有的研究缺乏对电动汽车有序充电后的电网和电动汽车负荷特性进行定量分析的问题,提出特性评价指标,用于定量分析电动汽车响应调度后电网的负荷特性,并评估协同调度的效果和影响。最后,采用天津市某区域的数据进行仿真分析,结果表明,本文所提出的协同调度模型在不同光伏渗透率下均能有效地平抑可再生能源波动,减少负荷峰谷差。     

基于双重粒子群算法的电动汽车参与配网优化调度

研究电动汽车参与含分布式光伏电源的配电系统的协同调度问题. 首先,建立了分布式光伏和电动汽车充电负荷的数学模型,给出了两种协同调度策略:电动汽车充电位置优化和电动汽车充电时段优化. 优化模型以配电系统网损最小为目标,分别就充电地址不固定和固定两种情况进行优化. 然后,使用蒙特卡洛法对电动汽车充电负荷情况进行模拟,使用双重粒子群算法对优化模型进行最优求解. 最后,用一个33节点系统作为算例系统对所提出的调度策略进行仿真验证,证明了优化策略能平抑电网波动,减少配电系统网损.     

基于多用户共享的家庭能源管理系统

多用户共享蓄电池下家庭能源管理系统(HEMS)的电气设备运行调度,可以使电费减少。首先,对家庭中柔性负荷和储能设备进行建模,目的是使得家庭设备运行调度模型的用电费用最小,建立具有经济性的目标优化模型。数学建模的过程中考虑了光伏(PV)发电和储能设备的影响,并允许向大电网出售剩余电力。其次,对小区的每一个用户先分别计算各自独立的一天用电费用,再计算多用户共享下的一天费用。最后,通过仿真对比二者优化调度结果的费用,以验证优化方法的正确性和经济性。     

基于差分进化算法的多目标优化V2B2模式的调度策略

分布式可再生能源的配置提高了家庭微电网的调度空间,有利于能源结构的改善,但同时也对主电网的稳定性构成了挑战。针对这一现状,提出了一种基于差分进化算法的多目标优化V2B2模式的调度策略。该方法基于电动汽车的移动性,利用电动汽车和蓄电池的充放电功率,实现了2个不同地理位置下微电网的统一调度,在优化用电成本的基础上,着重于光伏发电的储存和使用,由此降低光伏波动对主电网的影响。采用上海地区相关数据进行实验,结果证明,该方案在降低用电成本、提高光伏自消耗率以及降低负荷峰谷差方面均取得了良好的效果。     

基于IPSO算法的建筑级综合能源系统优化调度

为节约建筑级综合能源系统的运营成本,提高电网供电的可靠性,本文提出了一种基于随机权重粒子群算法的建筑级综合能源系统优化调度策略,构建了建筑级综合能源系统优化调度模型,以运行能源成本最小化为目标函数,采用随机权重粒子群算法对模型进行求解,并引入实际算例进行仿真,对基于规则的控制策略和优化调度控制策略进行比较。仿真结果表明,与基于规则的控制策略相比,本文提出的优化调度策略可以显著降低运行能源成本,对电网的削峰填谷起到一定的促进作用。该研究为建筑级综合能源系统优化调度问题提供了理论依据。     

离散二进制粒子群算法与模糊控制混合运行的家庭能量管理算法

能源互联网是解决未来电网大规模分布式电源接入,提高新能源渗透率、电网经济性及可靠性的重要手段。未来家庭能源网络作为能源互联网的一种子网,主要由分布式电源、储能系统、电动汽车、智能家电与传统电器组成。目前,家庭能量管理策略上主要采用以混合整数线性规划(MILP)为代表的最优化算法和以模糊控制为代表的控制算法,但两种方法都存在着一定的弊端。考虑到家庭能源网络内设备特性不一,仅采用一种控制方式有失偏颇。在分析家庭系统内不同能量设备的应用现状的基础上,提出采用最优化算法与控制算法混合运行的家庭能量管理策略,并针对不同策略之间的兼容性做出了优化。为验证算法的优化效果,利用真实历史数据分析了混合运行下的算法表现,并与单独控制时家庭运行成本做出比较,验证了算法的有效性。     

计及置信区间的微电网协同调度研究

针对分布式电源大量接入电网对生产运行造成较大影响的问题,本文对并网运行模式下微网经济负荷协同分配进行研究。通过建立计及光伏发电和风力发电随机性的微电源、储能装置、大电网和负荷的数学模型,并从置信区间角度描述光伏机组及风力发电机组运行出力的随机性,建立了基于置信水平的机会约束优化调度模型。采用改进多目标粒子群算法对模型进行求解,从而对各电源出力优化配置。仿真结果表明,与不考虑置信区间的调度模型相比,综合成本下降了1.87%;与常规多目标粒子群相比,综合成本下降7.53%。该研究有效节省综合成本,提高协同调度效率,为实际工程应用提供了理论依据。     

柔性负荷聚合商参与电力系统的多时间尺度协同优化调度策略

随着电动汽车(EV)、分布式储能和温控负荷等柔性负荷接入新一代电力系统,为电网调度提出了新的挑战和机遇。基于多种柔性负荷的响应特性,计及风电和负荷预测不确定性所需的系统旋转备用,提出了一种柔性负荷聚合商参与电网调控的多时间尺度优化调度方法。首先,建立了不同柔性负荷模型,在日前阶段,考虑了EV优化充电和分布式储能电价差套利的柔性负荷聚合商运行约束,建立了以日前系统运行经济性最优为目标的调度模型;在日内阶段,考虑了系统旋转备用成本及温控负荷的约束,建立了日内调度模型。最后,以改进的8-bus电力系统算例分析,得出了柔性负荷聚合商参与电力系统的日前-日内协同调度运行计划及承担备用方案,验证了优化方法的有效性和可行性。     

考虑电能共享的楼宇虚拟电厂协调优化调度

为促进楼宇节能,实现不同楼宇内分布式能源的协调控制管理,首先搭建包含风电、光伏、储能设备、电动汽车以及柔性负荷的楼宇虚拟电厂框架,并阐述虚拟电厂内能量与信息的流向;然后,构建楼宇虚拟电厂的协调优化调度模型,以净成本最低为目标函数,并考虑不同楼宇间电能的优化共享;最后,以一个包含居民楼、商业楼、办公楼的楼宇虚拟电厂为例,...     

分布式储能参与电压暂降补偿的优化配置与控制策略

针对分布式储能参与电网电压暂降补偿的补偿服务,提出了分布式储能优化配置模型、分布式储能与动态电压补偿器联合补偿的控制策略.首先,以最小化分布式储能安装成本与敏感负荷的电压越限成本为目标,建立了分布式储能双层优化配置模型.然后,以分布式储能、动态电压补偿器的补偿成本和敏感负荷的电压满意度为目标,建立了分布式储能与电压动态补偿器联合补偿的控制模型.采用随机变异的粒子群算法求解分布式储能优化配置模型与联合补偿的控制模型.最后以IEEE 33节点系统进行算例仿真.仿真结果表明,所提方法能减少储能容量的配置,同时联合补偿策略能提高补偿效果和减少补偿设备的投资.     

基于CS-PSO算法的电池储能系统多目标优化运行策略

为了充分发挥储能系统在智能配电网中的积极调节作用,提出了一种统一为成本量纲的电池储能系统多目标优化运行模型。该模型以一个完整调度周期的配电网购电成本、网络损耗费用及电压调节费用均最小为目标函数,以电池储能系统的充/放电功率为控制变量,并确保储能系统在整个调度周期的能量守恒及容量约束。再应用层次分析法计算各子目标权重,化多目标函数为单一综合目标函数。针对所提出的电池储能系统优化运行模型,提出一种改进的混合粒子群优化算法—纵横交叉粒子群优化(CS-PSO)算法。将纵横交叉算子引入粒子群算法,并采用交叉搜索的方法以维护种群多样性,再以电池荷电状态为粒子位置矢量元素,实现完整调度周期内储能系统优化运行策略的求解。最后,对含高渗透率分布式发电单元和电池储能的IEEE34节点算例进行仿真,对比分析了3个单一单目标与本文多目标的优化结果以及3种智能优化算法的计算性能,还分析了储能系统优化运行对系统电压质量的影响。仿真分析结果表明:多目标优化能够充分利用储能系统为配电网提供多种服务,使配电网获得最大综合效益;CS-PSO算法在求解非线性规划问题时具有很好的收敛特性及较高的计算效率,从而验证了所提模型及算法的有效性。     

考虑可再生能源消纳的建筑综合能源系统日前经济调度模型

“双碳”战略目标下,随着以新能源为主体的新型电力系统与分布式智能电网建设的不断推进,具有随机性特点的可再生能源发电大规模并网消纳问题日益凸显。本文面向建筑综合能源系统提出一种日前经济调度模型,旨在利用其多元化负荷需求与灵活性调节的特点,在满足用能需求与电网交互的基础上最大程度实现可再生能源的就地消纳。首先,根据建筑能耗特性,通过配置地源热泵等具有高能效比的电制热设备来解耦热电联产“以热定电”的运行模式、并引入含有蓄电池和储热罐的混合储能装置来进一步增强系统调节能力。然后,考虑供需平衡、设备出力、储能运行、联络线交换功率等约束条件,以含有机组启停、弃风弃光损失等费用在内的总运行成本最小为目标函数,建立日前经济调度模型,并调用CPLEX求解该混合整数线性规划问题。最后,根据设置的不同场景,以系统运行成本、能源利用率和可再生能源消纳能力为评价指标进行算例仿真。仿真结果表明：相较于传统的热电分供模式,设置地源热泵和混合储能系统的综合能源系统可以降低约50%的运行成本,能够提高近50%的能源利用率,且可以完全消纳可再生能源,并随着能量转换装置能效比的提升能够进一步的降低运行成本,具有较好的可操作性与社会经济效益。     

考虑需求侧协同响应的社区综合能源系统低碳经济调度

针对含电-热-冷-气子系统的综合能源系统中潜在的可调度资源,基于能源集线器,构建了包含燃气轮机发电系统、储能、需求侧响应模型在内的社区综合能源管理系统数学模型。该模型根据电、热、冷、气负荷需求特性的不同,分别建立相应需求响应模型。从社区能源运营商的角度出发,以包含系统运行成本和环境成本的系统总成本最低为目标函数,建立社区综合能源系统日前优化调度模型,采用Yalmip工具箱和Cplex求解器对算例进行求解,得到各个设备的最佳出力。仿真结果表明,对比未考虑需求侧协同响应的场景,电、热、冷、气需求侧响应参与调度可以优化负荷曲线,降低系统能耗,减少CO2排放,并使系统经济性达到最优。     

可再生能源供电系统电源容量的优化配置

可再生能源发电的研究对智能电网建设具有重要意义.研究了含风力发电机、光伏阵列和小型抽水蓄能电站的可再生能源供电系统电源容量优化配置问题.在分析和建立可再生能源发电和储能装置模型的基础上,计及全年风光资源和负荷数据,建立了基于等年值经济成本最小的数学模型,采用遗传算法进行求解.算例结果表明,该方法求得的优化方案具有较强的适应性,可以提高可再生能源发电的能源综合利用率,降低投资成本.     

电动汽车接入对光储电站电压质量的影响

电动汽车具有负荷和移动储能的双重特性,合理利用电动汽车的移动储能特性可以改善电压质量,减少电网储能装置的配置,提高能源的利用率。首先,建立了基于光储电站的微电网系统;然后,以光储电站母线电压为控制对象,提出了电动汽车的控制策略;最后,用MATLAB/Simulink对电动汽车接入电网改善电压质量的可行性进行了分析和验证。     

计及源荷不确定性和多类储能响应的园区IES多目标优化调度模型

考虑综合能源系统形态与运行特点的变化,提出一种计及源荷不确定性和多类储能需求响应的综合能源系统多目标调度模型.首先,建立综合能源系统分布式风电和电热气负荷不确定模型以及确定电、气、热多类储能激励和价格需求响应模型;其次,以电、气能源购买、弃风和环境污染成本等多目标函数优化,在源荷侧不确定性和多类储能需求响应下,考虑多类能源功率平衡、冷热电系统之间转化耦合等约束条件,建立综合能源系统源荷储多目标优化调度模型,并采用多目标粒子群优化算法(PSO)对所构建模型优化求解;最后,采用园区能源系统算例对文中模型进行仿真,结果表明其正确有效,该模型可为园区综合能源源荷储需求互济服务提供新的策略.     

含多种可再生能源和冷储能装置的冷电联供系统经济优化调度模型研究

基于能源互联网理念的提出和可再生能源的快速发展,计及储能装置的运行特性,考虑冷电联供的经济性,兼顾系统的环保性和节能性,以综合成本为目标,搭建了含风电、光电等多种可再生能源和冷储能装置的冷电联供系统优化调度模型。基于对冷负荷需求和风电、光电出力的日前预测,采用自适应布谷鸟算法求解模型,得到不同运行方案下各机组的最佳调度方案。通过算例仿真发现,含有多种可再生能源和冷储能装置的冷电联供系统可以充分发挥可再生能源发电特有的经济、环保优势,减少了一次能源的消耗。仿真结果验证了模型的有效性。     

考虑多源联合调度特性的微网经济评估方法

针对分布式能源接入电网存在短期波动率大的问题,通过搭建含风/光/燃/储4种能源的微网系统,提出了一种包含风力发电系统、光伏、小型燃气轮机、储能系统的经济评估方法。首先,采用年等值分析方法,考虑设备级投资对经济评估影响;其次,采用全寿命周期成本模型,研究分布式电源利用率、储能系统的充放电特性及多能源联合调度特性对经济评估影响;最后,采用改进的全局粒子群算法考虑电网间功率交换特性对整个微网系统进行经济评估。结果表明,考虑多源联合调度特性对微网进行经济评估使得经济效益达到最优,同样证明此方法适合不同类型能源、不同容量能源配置的微网系统经济评估。     

考虑可再生能源的冷热电联供系统环境经济调度模型

随着对节能减排的广泛关注,为了减少能源的消耗,冷热电联供系统（CCHP）、可再生能源发电在全球得到了广泛的应用,但传统冷热电联供系统经济调度忽略了污染物排放对环境的影响。为此,考虑各机组运行的环境成本,提出考虑可再生能源的冷热电联供系统环境经济调度模型;考虑可再生能源的随机性,在目标函数中加入可再生能源备用容量补偿成本,借助排污系数法将机组运行的环境成本并入机组运行总费用目标函数中,从而将环境经济调度模型从多目标优化转为单目标优化问题。基于Matlab优化工具箱以IEEE-14节点系统为例进行系统仿真,验证了优化模型的有效性和实用性。