微电网多目标动态优化调度模型与方法

为实现微电网系统运行的经济和环境双重优化目标,以独立的系统仿真模块和运行优化模块为核心,建立了微电网多目标动态优化调度的一般模型.仿真模块使用能量模型对系统调度方案的经济、环境指标进行评估,运行优化模块则使用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ,结合仿真模块的评估结果对调度方案进行优化.在NSGA-Ⅱ中引入了初始点引导技术和去重操作,有效地改善了算法的收敛性能和Pareto前沿的分布特性.将该模型和方法应用于典型风光蓄柴微电网系统的日前优化调度,证实了所建模型和所提方法的有效性.     

考虑电动汽车充电和需求侧响应的光伏微电网多目标优化调度

本文针对考虑电动汽车充电和需求侧响应的光伏微电网优化调度问题展开研究。首先,对包含电动汽车充电装置的光伏微电网的典型结构及其组成单元功能进行简要分析。在此基础上,以系统的总运行费用及与电网的交换电量最小为目标,综合考虑功率平衡、储能的荷电状态、可转移负荷的时间范围、电动汽车的充电时间等约束条件,构建了在分时电价和需求侧响应机制下的光伏微电网多目标优化模型。其次,针对模型具有多目标、多约束和非线性等特点,提出了基于非支配排序遗传算法的优化求解策略。最后,利用实际的光伏微电网结构和运行数据,在Matlab平台上对不同折旧成本时的优化方案进行仿真分析,获得光伏微电网优化调度问题的多组Pareto最优解集。通过分析选取的典型调度方案,验证优化模型的合理性和有效性。     

包含风光燃蓄的独立微电网优化调度

针对独立微电网优化调度问题进行研究。阐述了微电网的架构和组成。分析了风力、光伏、燃料电池发电及蓄电池储能特性,提出考虑燃料电池发电费用的优化调度模型。通过NBAT算法求解模型。最后结合算例,得到最优解集;并从中选取调度方案,分析相应的组件功率,验证所建模型的合理性。     

含微电网的配电网优化调度

提出一种含微电网的配电网优化调度方法。首先根据多时间尺度微电网不平衡能量预测评估出未来调度周期微电网对外的最大输出功率和最大输入功率两个评估指标;然后以最大输出功率和最大输入功率为微电网与配电网交互功率约束条件的上、下限值,建立以运行成本最小为目标的配电网经济优化有功调度模型,并提出了求解该模型的最小费用最大流计算方法;最后在经济优化有功调度的基础上进行配电网无功优化。仿真算例表明,与基于微电网单一日前调度计划曲线的主动配电网优化调度方法相比,该模型与方法能够充分考虑微电网对外呈现的功率允许调节裕度,从而更有效地减少系统运行成本,降低网损,提高电压合格率。     

基于改进布谷鸟算法的微电网源-荷-储功率优化调度

为实现微电网源网荷储的最优匹配,提出了一种计及需求侧响应的微电网有功功率调度模型。首先综合考虑系统运行约束、蓄电池运行约束和引入负荷响应补偿的用户满意度,以微电网经济性和环保性最优为目标函数,构建了包含风光发电、储能单元和负荷的微电网功率调度模型。进一步改进了布谷鸟搜索算法,并在4个典型场景下求解所提出的调度模型。通过算例验证模型和所提方法的有效性,结果表明：负荷响应与储能可以有效降低微网运行成本,通过可移负荷跨时段平移,实现负荷削峰填谷;同时,模型能根据不同的满意度要求提供相应的经济优化调度方案;此外,通过对比粒子群算法与布谷鸟算法,进一步验证了改进的布谷鸟算法性能更优。     

基于区间数的改进NSGA-Ⅱ算法在微电网优化调度中的应用

针对分布式电源出力和负荷波动随机性等不确定因素对微电网运行稳定性和经济性的影响,提出在微电网的优化调度中结合有功和无功优化,以满足安全性和可靠性要求。引入区间数来表述含不确定因素的优化调度目标函数及约束条件,并建立以微电网发电费用、电压偏差量和网损为优化目标的动态多目标优化调度模型。同时提出一种基于区间数的多属性决策NSGA-Ⅱ算法来求解上述模型中的线性多目标函数,从而得到整个调度周期内的多目标优化调度Pareto最优解。最后利用17节点微电网仿真系统进行了仿真计算,计算结果表明本文方法可以协调优化调度问题中的经济性、安全性和可靠性,同时相比单一的有功或无功优化调度可以得到更优的微电网运行费用。     

考虑交互功率控制和双边竞价交易的多微电网双层优化调度

多微电网的协调优化与控制是保证多微电网系统高可靠运行的有效途径。提出一种考虑交互功率控制和双边竞价交易策略的多微电网双层优化调度模型。上层以微电网与配电网交互功率和交互功率波动最小化为目标。下层以多微电网系统的综合成本最低为目标,并采取双边竞价交易策略协调多个微电网之间的公平交易和功率分配。通过实际算例验证了该优化模型能够降低多微电网系统与配电网交互功率和交互功率的波动,所设计的交易策略能降低多微电网系统综合成本。     

以换电站为负荷的微电网系统建模与优化

建立以换电站为负荷的微电网系统稳态模型,结合各发电单元和换电站的特点,以微电网系统运行成本最低为目标,以满足用户需求、发电单元和充放电功率平衡为约束条件,对微电网系统运行进行优化。采用粒子群优化算法进行模型求解,将微电网系统的运行成本设为适应度函数,将各发电单元出力及微电网与主网间的功率交换设为粒子位置。算例分析表明,通过对各发电单元出力进行优化,可以降低微电网运行成本,并充分发挥微电网削峰填谷能力。     

基于智能单粒子算法的微电网经济调度

为充分消纳可再生能源,以分时电价为杠杆,通过经济调度手段,对微电网内分布式发电资源进行优化配置。在综合考虑各类分布式电源发电成本和环境成本的基础上,计及热电联供收益、电能交易收益、电价补贴等多项运行收益,建立微电网多目标经济函数。考虑储能系统在不同时间断面上的耦合性问题以及时移特性,结合分时电价、净负荷曲线进行预调度。考虑微电网实时调度的快速性要求,运用智能单粒子算法搜索调度变量的最优解,并与常规粒子群算法进行对比。算例分析了基于冬季典型日数据的微电网调度方案和各项经济指标,结果表明微电网调度模型、调度策略和优化算法合理有效。     

计及分布式储能的微电网群经济调度

为提高微电网群调度效率、减少微电网运行成本,首先构建了计及分布式储能的微电网群优化调度模型。该模型以包含风、光、储的3个子微网和网侧储能所构成的交流微电网作为调度对象。在满足功率平衡等约束条件下,对负荷侧储能充放电次数和单位时间内充放电功率进行限制;在考虑主网分时电价、系统发电成本,网侧储能放电成本条件下,采用遗传算法进行求解,得到计及分布式储能的微电网群经济调度方案,最终得到优化后的经济成本。算例计算结果表明,该运行调度模型可有效提高微电网群经济效益,从而验证了该模型的有效性。     

变电站站用电系统中的微电网应用

针对目前微电网容量配置存在的问题,提出一种新的微网容量配置多目标优化方法,对微电网规划中的分布式电源容量和储能系统容量进行联合求解,同时进行优化配置。以1 000 kV变电站站用电系统为例,运用微电网规划设计软件DGPO分别对以光储微网系统、风储微网系统、风光储微网系统等3种系统作为变电站站用电系统的补充电源方案进行设计,推荐采用一种并网/离网运行的光储微网系统作为变电站站用电系统的补充电源。     

考虑储能调度的可再生能源独立微电网电源规划

可再生能源发电的随机性以及储能调度的时序性,是对微电网电源规划的最大挑战,文章研究独立微电网中风/光/储能和可控电源的组合优化规划方法。以风电和光伏的历史数据挖掘为基础,建立马尔科夫链-蒙特卡洛模型,模拟风电和光伏出力时间序列;文中提出一种能够有效模拟源/储/荷日级调节行为,计算简单的运行调度策略,从而大幅降低了微电网长期运行模拟的计算量,构建了综合考虑可靠性和经济性的独立微电网电源优化配置模型,采用启发式搜索与自适应惯性权重粒子群算法相结合的电源优化配置求解算法进行求解,并以巴基斯坦某社区型独立微电网作为算例验证了所提模型和算法的有效性。     

微电网复合储能多目标优化配置方法及评价指标

复合储能在微电网功率平衡、平滑可再生能源波动、提升电能质量等方面发挥多重作用,针对包含光伏发电、风力发电和典型负荷的微电网,提出一种合理配置复合储能容量的方法。针对复合储能优化配置,以装置成本最低、功率匹配最佳、可再生能源输出功率平滑度最好建立复合储能多目标优化数学模型,采用自适应惯性权重的粒子群算法求解复合储能多目标函数最优解;针对子目标函数权重系数的确定,提出目标函数适应度离差排序法;提出了定量评估微电网储能多目标优化效果的参数指标,并以此为依据,对比了微电网内蓄电池单一储能多目标优化与复合储能多目标优化结果。最后,通过MATLAB编程进行实例验算,验证了方法的合理、有效性。     

分时电价机制下计及用户需求响应的微网优化调度模型

为充分利用分时电价特点解决微网优化调度问题,提出基于用户需求响应的微网系统模型,在此基础上,综合考虑微网系统各部分运行特点及成本,构建分时电价机制下微网系统优化调度模型。采用遗传算法优化分布式电源出力、储能系统充放电策略以及微网与主网的能量交互,促进主网的削峰填谷,实现电力资源高效配置。最后以某微网系统典型负荷日运行调度为例,验证了所提模型的有效性。     

考虑储能系统调度的交直流混合微电网中互联变流器容量配置

互联变流器是交直流混合微电网中交直流两侧进行功率交换的关键设备,有协调分配交直流两侧功率和提高系统电能质量的作用,在微电网设计阶段,确定互联变流器的配置容量是工程建设的关键环节。文章针对交直流两侧分布式电源、储能系统及负荷在抽样时刻的状态,基于两侧储能系统的灵活调度分析了网间互联变流器的功率流动情况,得到抽样时刻互联变流器的理论传输功率约束。从经济性和电压偏差2个方面建立交直流混合微电网中互联变流器的双目标容量配置模型,采用多目标粒子群算法对其进行求解寻优,得到互联变流器的最佳容量。最后,通过MATLAB编程进行实例验算,验证了所提模型及求解方法的有效性。     

光储气微网优化运行研究

对于天然气与新能源发电协同运行的研究有利于提高风、光电的消纳比例。但新能源与天然气互补组成的微网系统仍存在可靠模型约束条件考虑欠缺及相应算法精度有待提高的问题。为解决该问题,依据微网系统实际运行工况和运行方式,建立了一种以经济运行为目标,包含光伏发电、储能系统、天然气发电的微网协同优化运行模型。针对模型求解算法精度较低的问题,将狼群算法的搜索策略及速度公式进行了改进,提出结合狼群搜索及淘汰机制的狼群-粒子群混合算法,加快了对模型求解的收敛速度,并提高了算法的寻优精度。最后对所搭建的模型进行计算求解。求解结果表明,改进的混合算法能够提高微网内各系统间的协同效果,降低了微网波动对配电网的影响,具有较好的应用前景。     

基于风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出了含风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度模型。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与系统优化调度。以风-光-蓄联合出力最大、广义负荷波动最小和火电机组运行成本最小作为目标函数,建立多目标优化调度模型,通过多目标处理策略,使目标函数简化为2个,以降低问题维数;在求解阶段,利用分层求解思想,将模型划分为两层,分别采用混合整数规划方法和机组组合优化方法进行求解。10机测试系统仿真结果表明:所建模型可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组的调峰压力,大幅降低风电反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

基于储能的可再生能源微网运行控制技术

建立了包括光伏、风电、储能和能量管理系统(EMS)的典型微网结构,给出了基于储能的微网组网方案和运行控制方式,分析了储能在微网离网运行、并网运行及无缝切换等过程中的控制作用。基于LCL滤波器的储能电压源型变换器,提出了包含逆变器滤波电感电流环、滤波电容电压环和并网电感电流环的三环控制策略,通过保持内部两环的稳定性实现微网运行模式的平滑转换。最后,搭建了微网研究与测试平台,验证了上述控制策略的有效性。     

多模式下风电直流微网功率协调控制策略研究

直流微电网系统的功率平衡是电网安全稳定运行的重要保证。综合考虑微网的运行方式和换流站功率裕量,将含有全功率笼型异步风电机组、储能蓄电池、交直流负载的直流微电网系统分为5种运行模式,即并网运行模式、限流运行模式、短时故障运行模式、孤岛减载运行模式和孤岛降功率运行模式。针对以上5种运行模式,提出一种基于多变量的功率协调控制策略。该策略根据并网变流器电流、蓄电池荷电状态以及直流电压的变化量自动协调各端换流站的工作方式,保证各工况下微网内部的功率平衡和直流母线电压的稳定。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台中进行了仿真实验,验证所提出功率协调控制方法的有效性和可行性。     

基于CEQ(λ)强化学习算法的微电网智能发电控制

针对微电网孤岛运行模式下新能源发电强随机性导致的系统频率波动,提出了基于多智能体相关均衡强化学习(Correlated Equilibrium Q(λ),CEQ(λ))的微电网智能发电控制方法。在所搭建含有光伏发电、风力发电、小水电、微型燃气轮机和飞轮储能的微电网负荷频率控制(Load frequency Control,LFC)模型基础上,以频率偏差作为状态输入,提出了一种微电网孤岛运行模式下的CEQ(λ)智能发电控制器。仿真结果显示,与PI控制、单智能体R(λ)控制相比,CEQ(λ)控制器具有更好的在线学习能力,能显著增强孤岛微电网的鲁棒性和适应性,有效提高了频率的考核合格率。