远洋海岛群多态能量流鲁棒调度

远洋海岛群可再生能源十分丰富,为建设高渗透率清洁能源微网提供了可能。然而受限于地理隔离,岛屿间能量难以直接传输。为此,该文提出了基于鲁棒风险的远洋海岛群多态能量流经济调度。首先,针对远洋海岛群源荷时空逆向分布的特性,提出了基于换电船舶(electric vessel,EV)的岛间能量传输构想。在此基础上,量化分析了EV的时空转移特性和储能单元充放电特性,建立了兼具离散与连续特性的多态能量流混合模型。进而,充分考虑日前调度风险,基于信息间距决策理论搭建了远洋海岛群多态能量流鲁棒调度模型,并将原问题分解成不计潮流约束的主问题与潮流可行性检验子问题进行迭代求解。最后,仿真结果验证了所提方法的合理性与可行性。     

远洋海岛群综合能量供给系统

在国家的整体安全战略中,远洋海岛(群)作为维护国家海防和海洋权益的重要支点和平台,具有特殊的地缘战略意义。可靠的能量供给是远洋海岛(群)发展建设的动脉,而目前已有研究大多针对近海海岛,对远洋海岛缺乏相关理论与方法。因此,首先探究了海岛电网研究的现状,分析了其应用于远洋海岛(群)的限制与缺陷;进而提出了充分利用海岛丰富的可再生能源,实现海岛群整体资源的优化配置与可持续发展的远洋海岛群综合能量供给系统,打破了海岛电网孤立发展的格局,将海岛群作为一个整体通过独创性的储电(换电)船舶进行"互联";然后分析了该系统具有的内涵与特征;提出了构建远洋海岛群综合能量供给系统所需的关键技术,并给出了储电船舶设计与运行分析算例,以期为我国远洋海岛(群)的开发与建设提供参考。     

计及共享全电船舶参与的海岛电网日前调度研究

针对远洋海岛呈现源荷空间逆向分布的特征,提出一种计及共享全电船舶(sharedelectricvessel,SEV)参与的海岛电网日前调度策略。首先,提出SEV概念,利用电动旅游班船的闲置储能的共享化,实现岛际能量的转移。进而,根据SEV的时空转移特性,建立了精确的SEV模型。在此基础上,以系统运行成本最小为目标,构建了计及SEV参与的海岛电网日前调度模型,并通过Shapley值法对运营利益在SEV方和海岛电网方进行合理分配。仿真结果表明,基于SEV的远洋海岛能量供给系统在兼顾客运需求的同时实现灵活的新能源消纳和负荷支撑,通过"共享"实现"双赢"。     

基于储电船舶的远洋海岛群多能流优化调度

远洋海岛群可再生能源丰富,就地开发条件得天独厚,然而岛屿间存在天然的地理隔离,导致能量供需结构呈现时空逆向分布的格局。该文提出一种基于储电船舶(electric vessel,EV)的多能流模型,并将其应用于远洋海岛群能量经济调度中。首先,针对海岛群各岛屿差异化资源禀赋和空间隔离的特性,介绍基于EV的岛际能量传输通道的可行性。进而,量化分析单体EV的时空转移特性和微网子系统能量的时空分布规律,建立考虑二者交互作用关系的多能流混合模型。在此基础上,以系统运行总成本为目标,依托系统统一平台对多能流进行经济调度。通过精细化分析模型中大规模非线性、时空高度耦合的约束条件,提出基于两阶段分解的主、子问题迭代的求解方法。仿真结果表明,采用两阶段分解法能够高效、准确求解多能流模型,验证了远洋海岛群能量经济调度的合理性与可行性。     

远洋海岛群可再生能源消纳装置定容研究

远洋海岛所在海域风、光、波浪能等可再生能源资源丰富,周边暗礁、沙洲等无人岛礁密布,浅水礁盘宽阔。若能协调开发岛群资源,实现优势互补,将为远洋海岛发展提供强大助力。着眼远洋海岛未来发展需要,引入区分岛屿功能定位、能量联动、多岛联合发展的创新发展模式,可为远洋海岛发展提供多重物资能量支撑。在资源岛支撑负荷中心岛物资能量需求的模式下,对资源岛利用制淡装置和蓄电池储能装置经济消纳可再生能源进行了容量配置研究,并利用寻优算法得出最优容量配置方案。在总成本最小的情况下可实现充分利用资源岛可再生能源且能较好地满足负荷中心岛物资能量需求。     

远洋海岛群新能源消纳与能量打包外送策略

在远洋海岛群开发新模式下,将少人居住但新能源丰富的岛屿开发为资源岛,并利用岛上新能源生产负荷中心岛所需的物资和能量,以提高负荷中心岛物资和能量的保障能力。然而,由于地理位置受限,岛屿间物资能量难以实时输送。资源岛如何根据负荷中心岛物资能量需求进行生产和转运是该方式顺利运转的关键环节。结合远洋海岛物资能量需求特点,提出一种以需求驱动生产的响应模式,基于物资能量“需求紧急度”制定能有序引导资源岛进行物资能量生产和转运的弹性价格,实现资源岛新能源高比例合理消纳,并适配负荷中心岛的物资能量需求。仿真结果验证了所提远洋海岛群新能源消纳与能量打包外送策略的有效性和优越性。     

资源富集岛蓄–氢–冷联合可再生能源消纳系统设计及调度策略研究

远洋海岛的和平开发与利用在我国的海洋战略中占有极其重要的地位。对于远洋海岛中需要通过船运对负荷中心岛进行能量支援的资源富集岛而言,其离岸可再生能源消纳设备(renewable energy absorption facility,REAF)的高效运行至关重要。针对此问题,该文设计兼顾蓄–氢–冷多能源形式的制氢装置,有效提升了REAF系统能源吸收效率;同时,基于快速决策树剪枝算法及强化学习式蒙特卡洛算法设计包含蓄–氢–冷的REAF系统的综合调度策略。仿真算例表明,该文提出的决策树快速剪枝算法及改进强化学习式蒙特卡洛算法能够有效提升REAF系统调度策略的能源消纳能力。最后探讨进一步提升基于这2种算法的REAF系统调度策略性能的路径。     

兼顾全局效益最优与利益分配公平的独立海岛群能量生产输运模式研究

针对远洋独立海岛群能量生产输运调度系统中政府主导、社会多投资主体的运行特殊性,分析传统孤立微网系统全局运行优化及电力市场机制的不足,提出一种兼顾全局效益最优与利益分配公平的能量综合最优调度策略,并建立日前市场统一出清、能量最优调度、剩余利润分配3大模块。在独立海岛群能量生产输运系统中引入电力市场机制,锁定多投资主体市场统一出清利润,保证各参与方的基准收益;同步构建独立海岛群能量全局生产输运模型实施全局最优调度;最后比对电力市场出清结果与全局最优调度结果,核算系统剩余利润,并基于Shapely值法对剩余利润进行公平合理分配。算例分析表明,所提能量综合最优生产输运策略能够充分挖掘海岛群社会总福祉,同时提高各能源参与方的经济收益,保障独立海岛群能量生产输运系统高效运行。     

计及能量补给时刻非整的远洋海岛群微网日前调度策略

具有传输延迟特性的能量流参与电网调度时,现有的以小时计的日前调度往往直接对能量包出发/到达时间取整,导致优化结果出现较大误差,而细化日前调度时间单位后再取整,将引起优化变量剧增、求解压力显著增加。为此,该文建立适配日前调度体系的微网优化调度模型,并将其应用到远洋海岛群能量经济调度中。首先,针对基于储电船舶(electric vessel,EV)实现海岛群能量流动的设想,量化分析环境因子场对能量供给–输送–需求的综合影响。进而,考虑到EV岛际转移时间的可变特性,建立兼容差异化延迟时间的岛际能量传输模型。在此基础上,针对岛际能流传输延时的非整问题,提出适配日前调度体系的微网优化调度策略。最后,采用快速群搜索算法(fastgroupsearchoptimizer,FGSO),实现优化模型的高效求解。仿真验证所提策略的合理性与可行性。     

考虑主从博弈的远洋海岛微网能量管理策略

为提高远洋海岛能源供给经济性，减少其对大陆电网的依赖，提出基于主从博弈的远洋海岛微网能量管理策略。该策略实施两阶段优化：第1阶段考虑到光伏出力的随机性和负荷的波动性，构建不确定性模型，以发电功率和用户功率的最大匹配为目标，优化储能充放电功率；第2阶段构建能量管理中心EMC(energy management center)与微网运营商MGO(microgrid operator)之间的主从博弈模型，该模型以EMC为领导者、MGO为跟随者，形成一主多从博弈均衡。通过分析负荷中心岛中微电网电量富余和不足的2种情况，优化EMC定价策略和MGO用户需求响应，并证明了该模型博弈均衡解的存在性和唯一性。最后通过仿真算例验证了所提策略的经济性和有效性。     

考虑多种储能的微能源网多时间尺度协同调度

为应对含不同类型储能微能源网在实际运行中面临的多种不确定因素,在给出考虑储电、储热、储气设备参与的微能源网日前经济调度策略的基础上,以跟踪日前微能源网与外网交互功率及储能设备能量状态优化结果为主要目标,并尽可能提高可再生能源利用率,基于模型预测控制方法建立了微能源网多时间尺度协同调度模型。算例结果表明,所提方法能有效应对间歇性可再生能源出力波动与负荷预测误差,在保证各储能设备日运行能量平衡的前提下,提出了可控元件的日内平滑出力策略,并提高了微能源网对风电、光伏的消纳能力。     

孤立发电系统参与电力市场的模式探讨

独立海岛群中可再生能源资源的最大化开发利用对远洋海岛的可持续发展至关重要。合理的开发模式应为政府搭建电力基础设施,构建合理的市场架构,吸引多元化主体投资建设运营。为此,构建了包含售电方、购电方及独立系统运营机构的独立海岛电力市场运营架构,并考虑到岛群内相当一部分海岛不具备与负荷中心岛敷设电缆(无线资源富集岛)的现实困难,提出一种多功能船舶运营商与无线资源富集岛合作的孤立发电系统参与电力市场的模式。基于上述架构和模式建立了相应的双层决策模型、日前市场统一出清模型。以我国南海南沙的岛屿群为背景,算例仿真结果表明,所提运营模式可以在保证社会效益最大化的同时提高资源富集岛发电主体收益,验证了孤立发电系统参与电力市场的可行性。     

基于概率图像灰度比对算法的远洋海岛可再生能源机组配置方案优选策略研究

由于远洋海岛无法获得大陆主电网的支持,且其常规机组的燃料补给线超长,传统发电配置方法并不能直接适用于对远洋海岛可再生能源发电机组进行配置和方案优选。对此类远洋海岛而言,储量丰富的可再生能源应作为建设绿色海岛能源供应系统的主要依托。该文基于全清洁化远洋海岛能量供给系统的拓扑特性与基本框架,并计及远洋海岛自然环境和功能定位,分别建立契合海岛可再生能源出力及负荷短时间尺度波动规律的概率模型。在此基础上提出的基于归一化积相关算法(normalized product correlation,NPROD)能有效支撑长时间尺度基础负荷、并能实现海岛能量供给系统出力/电量—负荷最佳匹配的可再生能源机组配置方案优选策略。最后,通过算例仿真验证所提配置方案优选策略的合理性和优越性。     

考虑多能互补的区域综合能源系统多种储能优化配置

在区域综合能源系统中配置多种储能装置可提高系统的经济效益,是区域综合能源系统规划的重要研究方向。基于区域综合能源系统的基础架构和模型,研究了蓄冷、储热、储电和混合储能在冷热电联供(CCHP)机组和电制冷等设备多能互补协同运行情况下的盈利策略,讨论了系统配置不同储能的经济性和可行性,建立了全寿命周期的冷热电储能调度规划双层优化模型,并利用确定性迭代算法进行求解。针对某实际区域综合能源系统的多个供能季不同日负荷曲线,应用双层优化模型求解运行调度方案和储能配置容量。算例结果表明:配置蓄冷和储热在多能互补协同运行系统中有较大的盈利空间,而配置储电的利润空间较小,且考虑多能互补的混合储能方法可以进一步挖掘系统的盈利能力。     

兼顾电能质量与化石能源消耗的全电船舶充电站多目标规划

电动汽车行业的高速发展带动海上交通工具电动化的革命浪潮。将全电船舶用于可再生能源丰富的远洋海岛,可高效利用岛内清洁能源,推动远洋海岛经济的绿色可持续发展。但与此同时,全电船舶充电负荷的增长也给海岛微网的规划运行带来新的挑战。针对含高渗透率可再生能源的远洋海岛场景,提出兼顾电能质量与化石能源消耗的全电船舶充电站多目标规划模型,并遍历全电船舶充电站可能出现的所有规划方案,在此基础上采用多目标粒子群算法获得相应Pareto最优解集。仿真结果验证所提规划策略集合的合理性和有效性。     

电动公交汽车电池集群参与海岛微网能量调度的V2G策略

结合海岛环保公共交通需求并基于车网互联(V2G)技术,提出一种将电动公交汽车电池集群(EBBG)作为储能元件参与海岛微网能量调控的运行方案。根据EBBG的配置参数和管理模式,构建精确的数学模型实时评估其V2G可用容量,表征其参与微网运行调控时的动态双向能量平衡能力。以实现各优化时段内海岛微网中供需两侧能量动态平衡的整体成本最小化为目标,建立EBBG参与海岛微网运行调控的优化模型,并基于改进粒子群优化算法求得系统中各能量动态平衡要素在各时段的功率输出最优值。以舟山东福山岛风-光-柴-储微网系统为例,验证了所提V2G能量调度方案和运行优化策略的可行性和有效性。     

考虑储电船舶参与的近海海岛灵活供能网络规划

能源供给是近海海岛开发的先决条件,纯粹的独立微网供能方式往往面临着一定的可靠性问题,而海底电缆高昂的建设及维护成本,较大程度上限制了近海海岛的开发和利用。为此,提出一种考虑储电船舶（electric vessel,EV）参与的近海海岛灵活供能网络规划策略。首先,针对典型近海人居岛和资源岛相对位置及其可再生能源出力特点,提出包含EV能量链路、沟通人居岛、资源岛和大电网并网点的灵活供能网络架构,以充分利用无人岛上的可再生资源以及大电网的稳定支撑能力;进而,量化分析不同场景对EV交通转移的时延特性影响,搭建EV时空转移模型;以规划期内的海岛电网收益最大为目标函数,建立连续-离散能量流混合网络规划模型。此外,提出了一种两阶段求解算法,第一阶段预估EV数量,第二阶段确定规划模型的最优解。仿真结果表明：所提规划方案具有优越性,为海岛负荷供电及可再生能源开发利用提供了一种新的思路。     

基于纳什谈判的共享储能电站优化运行研究

可再生能源的消纳推动着储能技术的发展,共享储能因其分散性特征得到了广泛的关注.在共享储能优化调度中,面临多主体之间的利益分配问题,因此提出一种基于纳什谈判理论的共享储能电站运行优化方法.文章构建了共享储能电站及工业用户的联合模型,基于纳什谈判理论建立各运营主体的合作运行模型,根据均值不等式将此非凸非线性问题等效为系统收...     

面向风电消纳的综合能源系统多类型储能联合调度

针对三北地区供热季"以热定电"运行机制下产生的大量弃风问题,提出了一种面向风电消纳的地区综合能源系统(integrated energy system,IES)多类型储能联合调度方法。首先,设置了含电-热多类型储能装置的地区综合能源系统结构,该系统以电动汽车作为灵活储电装置,并对系统内各设备子系统进行了建模;其次,构造了以风电消纳能力最优为目标、以电热网络运行情况为约束的地区综合能源系统多类型储能优化调度模型;再次,采用量子粒子群算法,借助系统内的多类型储能装置调节热电联产机组的出力;最后,通过算例对比分析,证明了在区域内加装不同类型储能装置可以改善风电消纳能力,同时考虑区域间能量互联有提高能源利用率的作用。     

基于误差分配原则的发电侧共享储能容量规划研究

针对风电集群联合共享储能系统的协调控制和收益分配问题,提出基于预测误差分配原则的运行控制策略.首先,设计共享储能商业运行模式,建立储能变寿命与充放电模型.考虑政策补贴和季节性温度对储能定价和容量配置影响,建立多风场时空相关特性的风群联合大容量共享储能参与能量/调频市场的容量规划模型.通过所提策略计算风储联合系统的最优储...