基于议价能力的风-光-CHP多主体优化运行策略

针对综合能源系统中主体的个体理性未被充分考虑,以及电力系统越来越重视可再生能源消纳和降低碳排放量的问题,提出了一种考虑议价能力的风-光-热电联产(combined heat and power, CHP)多主体能源系统优化运行策略。首先将综合能源系统划分为风电主体、光伏主体和热电联产(combined heat and power, CHP)主体,构建其合作运行模型,并在CHP主体中增加电制氢技术和阶梯型碳交易机制;然后,基于纳什谈判理论建立了风-光-CHP多主体合作运行模型,并由于所提合作运行模型的非凸性,将其分解为系统运行成本最小化问题(P1)和交易支付问题(P2);在P2中,提出考虑经济和环境增幅的议价能力模型,各主体根据自身议价能力来实现收益的公平分配;最后,为了保护各主体合作时的隐私,采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM),对P1和P2进行分布式求解。结果表明：考虑议价能力的风-光-CHP优化运行策略不仅可以实现合作收益的公平分配,而且能有效缓解弃风、弃光和碳排放问题。此外,验证了电制氢技术相比...     

基于纳什谈判理论的风-光-氢多主体能源系统合作运行方法

以可再生能源制氢为特征的能源系统将是今后能源互联网建设的重要方向之一。该文针对风-光-氢多主体能源系统的合作运行展开研究。首先,考虑主体间的电能交易建立各主体的优化运行模型,然后基于纳什谈判理论建立风-光-氢多主体合作运行模型,接着将其等效为联盟效益最大化和电能交易支付谈判两个子问题。为保护各主体隐私,运用交替方向乘子法提出上述两个子问题的分布式求解方法。最后通过算例验证所提合作运行模型以及分布式算法的有效性。仿真结果表明通过风-光-氢多主体的合作运行,可以较大幅度提高各主体的运行效益以及合作联盟的整体效益。此外,风光发电上网电价的降低,将促进风-光-氢多主体展开合作,以提升各自运行效益。     

考虑多约束条件下的电-氢-化耦合系统控制方法

在电-氢-化耦合系统中，电解水制氢装置在消纳风、光等可再生能源或参与电网平衡调控的同时，其变负载运行需满足多约束条件，以保证系统各环节安全稳定运行。针对电-氢-化耦合系统中各环节存在的耦合作用关系，详细介绍了系统核心环节——电解水制氢系统的模型，并提出一种考虑各环节多约束条件下的系统控制方法。对兆瓦级碱性电解槽的模型进行详细分析，包括电化学模型、热力学模型等，同时建立辅助设备压缩机、储氢罐的数学模型；综合考虑电解槽温度、电解槽压力、储氢罐压力、下游煤化工环节用氢等约束条件，提出电解水制氢系统的控制策略。基于MATLAB/Simulink搭建电-氢-化耦合系统的仿真模型，并通过RT-LAB半实物仿真平台，在不同的电网功率指令下，对电-氢-化耦合系统的运行特性进行深入研究，并对所提控制策略的控制效果进行验证。     

基于碱性电解槽宽功率适应模型的风光氢热虚拟电厂 容量配置与调度优化

为提高能源利用效率,降低碳排放水平,改善虚拟电厂运行效益,构建了基于碱性电解槽宽功率适应模型的风光氢热虚拟电厂(Virtual Power Plant, VPP)模型。将制氢电解槽、氢燃料电池、储氢罐构成氢能系统,代替传统虚拟电厂中的蓄电池,并提出碱性电解槽宽功率适应模型,提高电解槽在不同输入功率条件下的适应性。利用氢能系统运行时产生热量对系统负荷实行热电联供,并将电解槽产生氧气出售。在此基础上,使用改进多路无网格光线寻优算法对各设备出力调度与设备容量配置进行优化。仿真结果表明,该算法在计算精度和速度上有一定提高。基于碱性电解槽宽功率适应模型的风光氢热VPP,在降低系统运行成本的同时可以有效应对风、光出力波动,提高风、光消纳水平,减少碳排放。     

风/光/储混合微电网的详细建模与仿真

在风能和太阳能资源丰富的地区建立小型微电网可以缓解能源的供需矛盾,提高经济效益,减少环境污染。针对当前风/光/储混合微电网控制不完善、仿真不充分的问题,利用Matlab/Simulink仿真软件搭建了风/光/储混合微电网三相交流系统的详细仿真模型,并对风、光电源和储能系统分别采用了相应的控制策略。考虑风速、光强的变化,对风/光/储混合微电网在并网和孤岛运行模式下进行了较为全面的仿真分析,仿真结果表明所建立的微电网模型满足功率平衡和公共联结点PCC电压、频率的要求,验证了仿真模型的正确性和控制策略的有效性,并为进一步研究微电网提供了良好的仿真平台。     

基于权重计算的光储耦合制氢系统模型预测优化控制

对光储耦合制氢系统优化控制策略进行研究,提出一种考虑存在博弈关系的多目标优化的模型预测控制（MPC）功率分配策略。首先,构建光储耦合制氢系统架构,明确光储耦合制氢系统运行时需要满足的功率平衡方程;其次,将自适应多目标粒子群优化算法和MPC算法相结合搭建复合算法模型,给出同时考虑碱性电解槽（AEL）和储能电池特性的3个目标函数,计算出最优控制增量权重系数;最后,利用MATLAB-function函数模块构建MPC控制器模型,将计算出的最优控制增量权重系数应用于MPC优化过程中,实现光储耦合制氢系统在线功率分配。与传统MPC优化控制方法进行仿真分析,验证了所提方法在一定程度提高了储能系统的运行指标,同时又降低了AEL输入功率的波动性,增强了光储耦合制氢系统的动态功率平衡能力。     

氢电综合能源供应微电网的优化调度

利用可再生能源进行制氢和供电是提高微电网经济效益的手段之一。对氢电综合能源供应微电网进行优化调度,可提高系统供能可靠性和可再生能源利用率。建立了氢电综合能源供应微电网的系统结构,利用可再生能源电解水制氢供应氢负荷需求,通过储氢罐存储剩余氢能,采用燃料电池补充电负荷的不足。分析了可再生能源和负荷变化下的微电网运行模式,提出了保证供能可靠性的微电网综合协调调度策略。建立了以系统运行收益最大化为目标函数以及负荷失电和失氢率、弃风与弃光率等为约束条件的微电网优化调度模型。案例分析表明,提出的优化调度方法能够实现氢和电负荷的可靠供应,微电网可以获得较高的收益,同时可再生能源的利用率得到提高。     

面向煤基低碳能源战略的大规模风/光-氢储能-煤多能耦合系统

正煤基低碳是煤炭富集省区低成本、可持续实现能源供给侧结构战略调整的必然要求。阐述能源系统演进规律,面向山西省、新疆省等新能源和煤碳富集省区的煤基低碳能源战略,提出以大规模风/光互补电解水制氢储能为桥梁,构建清洁高效风/光-煤能源系统创新策略。以山西省为例,探讨基于大规模氢储能技术的煤基低碳能源系统     

含风/光/柴/蓄及海水淡化负荷的微电网容量优化配置

多种能源互补的微电网供电模式,是解决未来海岛供电问题的有效途径之一。根据海岛用水需求及海水淡化系统的特点,综合考虑系统运行的经济性及环境效益,提出了协调海水淡化负荷、蓄电池及柴油发电机运行的功率分配策略。在此基础上,提出了含风/光/柴/蓄及海水淡化负荷的微电网多目标容量优化配置模型,建立了含系统投资运行成本和可再生能源利用比例的目标函数,构造了考虑微网、储能及柴机运行特点的约束条件,并采用自适应多目标差分进化算法进行求解。最后,以某地区海岛微电网为实例,通过建模、求解及分析,结果验证了所提优化配置方法的有效性,为海岛微电网的规划设计提供了理论依据和技术支撑。     

基于氢负荷需求的氢能系统容量规划

在未来能源社会中,氢能将作为能源电力系统的关键环节来实现各种能源的相互转化。为此,提出了一种基于不同氢负荷水平的新能源制-储氢系统容量规划方法,以合理推动风、光等可再生能源在电网中的应用与发展。该方法能够在满足区域氢负荷需求的同时,获得最大程度的经济收益,并确定了不同运行模式下的最佳制氢规模。此外,该方法还考虑了氢能短缺及弃风、弃光的惩罚成本和系统环境效益。结果表明,与采用风光联网不购电制氢模式相比,采用风光联网购电制氢模式更为合理和经济,避免了大容量制-储氢设备的冗余配置。     

基于一致性算法的微电网无差调频控制策略

微电网孤岛运行时,采用传统下垂控制策略的微电网频率因其输出功率的变化而偏离额定值,为此,提出一种微电网下垂系数自调节控制策略。微网内各微源由一致性算法获得下垂系数自调节值,实现微电网频率无静差,同时确保有功功率按额定容量分担负荷,在PSCAD中搭建微网模型,并与传统下垂控制仿真结果对比,表明了控制策略的有效性。     

微电网孤岛模式下虚拟同步发电机的频率控制研究

在微电网孤岛运行方式下采用传统虚拟同步发电机的控制方式,仅具有一次调频的功能;利用虚拟同步发电机控制参数灵活的特点,提出了一种改变下垂控制系数的二次调频策略,该策略利用频率和负荷变化量即可整定出新的下垂控制系数;虚拟同步发电机可根据负荷变化过程中频率是否超过其限定值,在一次调频控制和二次调频控制间灵活的切换,实现了微电网支撑频率的目的,提高了微电网抵御负荷变化的能力。最后通过MATLAB/Simulink仿真实验平台搭建了微电网的孤岛运行模型,验证了微电网孤岛模式下频率控制策略的正确性和有效性。     

基于自适应下垂控制的微电网控制策略研究

感应电动机负荷的起动和功率变化对微电网孤岛运行时的电能质量及功率平衡影响较大,因此提出了一种自适应暂态下垂控制方法。该方法在传统下垂控制中引入暂态分量、功率与下垂系数的一次函数项,以改善下垂控制的动态性能和均流效果。针对含有感应电动机负荷的微电网,采用基于分层控制结构的自适应暂态下垂控制和PQ控制相结合的协调控制策略。利用PSCAD/EMTDC进行仿真实验,仿真结果验证了所提自适应下垂控制方法的正确性和微电网协调控制策略的有效性。     

自适应下垂系数的低压微电网功率控制策略

在多分布式电源(DG)并列运行的低压微电网系统中,反下垂控制是实现负荷合理分配的有效方式。但各DG的等效输出阻抗和线路阻抗差异较大时,传统反下垂控制的功率分配精度将受到明显的影响,降低了系统的稳定性。针对这一问题,提出一种适用于低压微电网系统的自适应下垂系数功率分配控制策略。其下垂系数的值随额定负载功率与实际负载功率的差值的变换而自适应调整,提高了对公共负荷合理分配的精确性。最后,在仿真平台上验证了所提策略的正确性和有效性。     

基于对等控制策略的微电网运行

为减小微电网对通信系统的依赖性,实现分布式电源和负荷的即插即用,结合微电网不同运行模式,研究了微电网对等控制策略。在对等控制策略中,分布式电源采用下垂控制,调节分布式电源的输出电压和频率;下垂控制器中的P-f和Q-U具有线性的下垂特性。建立了对等控制策略下的微电网运行模型,分析了并网和孤岛运行模式之间切换、孤岛模式下切/增负荷及孤岛模式下切/增微电源三种运行状况下的微电网运行特性,基于Matlab/Simulink仿真结果,研究了微电网母线电压、DG频率和功率的变化规律,验证了控制策略的正确性和可行性。     

直流微网自适应动态下垂控制策略研究

直流微网由于接入分布式能源而具有随机性和不稳定性,为平衡负荷波动,传统直流微网常采用下垂控制策略,但会引起一定范围内的电压偏移,不仅影响系统调节范围,而且会对接入负载产生不良影响。此外,传统下垂控制系数为常数,下垂系数大则电压会远远偏离参考值,下垂系数小则动态性能差。针对以上问题,提出直流微网自适应动态下垂控制策略,不仅具有良好的动态性能而且实现系统电压无静差。将上述控制策略分别进行仿真和实验,结果表明该控制策略可有效实现直流微网的运行稳定。     

基于自适应逆控制的微电网有功频率调节方法

针对微电网孤岛运行时配有储能装置的微电源的运行特性,提出一种基于自适应逆控制的有功频率调节方法。其核心思想在于将微电源有功-频率下垂特性视为受控对象,通过一个权系数可变的数字滤波器建立受控对象的“逆”,并将其作为前置控制器来产生一个有功-频率下垂系数,以控制下垂特性。当微电网内存在不平衡有功功率时,该方法沿均方误差梯度负方向迅速找到最佳下垂系数,完成不平衡有功功率在不同微电源间的动态分配,同时保证微电网频率维持在额定频率。以2台微电源互联系统为例,仿真验证了所提方法的有效性和可行性。     

孤网模式下交直流混合微电网互联变换器综合下垂控制

互联变换器的控制方式直接影响交直流微网的稳定运行。分析研究了交直流互联变换器在孤网运行下基于下垂理论的控制方式,包括双下垂控制、下垂特性单位化控制、基于单位化混合下垂控制,针对其在功率流动方向判定和功率参考值选取的不足,提出了一种基于综合下垂系数的控制策略,具体论述了综合下垂系数的求取过程,定义了交直流混合微电网系统下垂系数比,比较混合微网功率盈余与缺额值,将较小值作为互联变换器的功率参考值,最大程度地减小了单个子网偏离额定运行条件下对联络子网的影响。最后利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建交直流混合微电网仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

含母线电压补偿和负荷功率动态分配的直流微电网协调控制

针对孤岛直流微电网需要独自承担系统母线电压稳定和精确的功率分配,提出了含母线电压补偿和负荷功率动态分配的协调控制策略。在主控制层中采用下垂控制来实现分布式电源之间的功率共享;在下垂控制的基础上,提出了考虑电压调节控制和电流矫正控制的分布式二次控制,其对传统下垂控制带来的直流母线电压跌落进行补偿,使得母线电压恢复到额定值;通过对下垂系数的不断调整,达到了负荷功率分配的高精度。最后,利用MATLAB/Simulink对所设计的控制策略在不同运行模式下进行仿真验证,仿真结果表明所提的控制策略可以实现直流微电网的稳定运行和负荷功率的动态分配,且能够满足分布式电源即插即用等要求。     

基于递推最小二乘法独立微电网自适应类二次频率控制

独立微电网为维持频率恒定,需要增加二次频率控制,但常规二次频率控制存在动态特性慢和需要通信的缺点。为此,本文提出了类二次频率控制策略,该方法不严格的区分下垂控制和二次频率控制,通过递推最小二乘法自适应调制下垂系数,加快系统频率恢复速度,且无需通信。以海南某实际微电网为原型建立仿真系统,对比结果验证了本文方法的有效性。