考虑电动汽车入网辅助服务的配电网日前调度策略

为避免大量电动汽车(EV)无序充电对电网安全、经济运行的影响,提出了基于电动汽车入网(V2G)辅助服务的配电网日前调度方法。首先,基于智能电网和物联网的历史及实时信息建立EV充放电模型,并进行EV辅助服务参与者的筛选和分类。其次,建立了考虑V2G辅助服务的2层配电网最优经济调度模型。上层模型以网损成本、EV用户成本和系统总负荷均方差最小为目标,优化充电站的充放电功率和电压调节设备的工作状态;下层模型以EV的充放电状态转换次数最少和充电站功率与上层优化结果偏差最小为目标,计算每辆参与辅助服务EV的充放电功率。最后,算例系统仿真验证了所提方法的有效性。     

考虑电动汽车集群时空能量可调控特性的交直流混合配电网紧急优化调度

针对交直流混合配电网存在强随机性分布式电源接入、电力电子变流器的过载能力受限的特点,提出了考虑电动汽车(EV)集群时空能量可调控特性的交直流混合配电网紧急优化调度方法。基于负荷在紧急状态下的响应特性差异建立紧急响应负荷模型,基于紧急优化调度的实际需要和EV集群中各单元的荷电状态、并离网状态差异性特点建立EV聚合商紧急调控模型;综合考虑调度单元的经济性与系统可靠性,建立紧急优化调度模型;基于改进的IEEE 33节点交直流混合配电网构建2种故障场景,基于最差净负荷功率曲线进行优化求解,并将EV集群与容量相当的传统储能的紧急优化调度结果进行对比,结果验证了所提方法的灵活性、有效性及经济优越性。     

综合考虑电动汽车充电与储能及可中断负荷调度的配电网两阶段灵活性提升优化方法

分布式电源出力的强波动性及电动汽车(EV)的无序充电使配电网的灵活性不足问题日益凸显,因此非常有必要通过灵活性资源的有效调度提高配电网灵活适应性。在充分分析配电网灵活性提升措施的基础上,提出了能够表征配电网灵活性的净负荷峰值裕度、净负荷谷值裕度、净负荷允许波动裕度3个灵活性评价指标;建立了综合考虑EV充电与储能及可中断负荷调度的配电网两阶段灵活性提升优化模型,阶段1构建了基于蒙特卡洛树搜索的EV有序充电策略,合理引导EV负荷在谷时段进行充电;阶段2在阶段1的基础上,建立了计及储能及可中断负荷的优化调度模型,并采用粒子群优化算法进行优化求解。IEEE 33节点系统算例验证了所提灵活性指标及EV有序充电模型的有效性,结果表明配电网两阶段灵活性提升优化方法能有效提升配电网的灵活性且整体经济性最优。     

考虑EV集群时序灵活性的分布式能源协同优化

并网电动汽车(electric vehicles,EV)集群及其他分布式能源协同优化具有降低系统运行成本的巨大潜力。考虑EV用户的需求偏好,将并网EV分为额定功率充电、可调节充电及灵活充放电3类需求方式,并分别构建控制模型;考虑EV随机入网及并网过程中需求方式的动态切换特征,提出EV集群时序灵活性的概念并建立数学模型;结合EV集群的时序灵活性,采用日前–日内两阶段优化实现EV集群与分布式能源的协同优化:日前优化基于风光出力及EV接入预测信息,以最小化运行成本为目标进行预调度;日内优化以风光实际出力及EV集群实际需求,通过滚动时域优化对预调度结果以最小代价进行修正。算例仿真验证了所提策略在最小化系统运行成本的同时可兼顾EV用户的差异化需求。     

计及冷热电多联供机组的配网经济调度

用户端多种供能方式联合调度将是未来智能电网需求侧管理的重要组成部分。针对配电网与热力管网运行管理信息交换不同时的现状,分别采用"以热定电"和"以电定热"的配网调度策略模拟热力管网优先、配电网优先的管理方案;以联合配电网与热力管网同时调度的"经济最优"策略。分别建立供热优先、供电优先和综合经济最优的配网供能调度模型,以南方某地区夏季典型日调度结果为例分别比较三者的经济性,分析算例结果表明,所提出的"经济最优"模型能在满足用户不间断供能需求下,经济性最优。     

基于多时段IL用户优化调度的配电网TSC均衡提升策略

可中断负荷的管理作为配电网的一种调度手段,研究其对配电网供电能力的影响具有重要意义。目前研究仅涉及在加入用户分级后配电网的供电能力是否有所提升以及能够提升多少,尚不能有效地管理利用负荷以及实现可中断负荷在提升供电能力方面的电力资源的有效分配。以单位时段配电网供电能力值为优化变量,以计及可中断负荷后配电网TSC的曲线形状与日负荷曲线形状相似度最高和配电网各时段的供电能力最大为优化目标,建立可中断用户调度优化模型。针对模型采用遗传算法求得Pareto最优解集,并采用基于DM层次分析法进行决策,选出最满意的调度方案。通过算例验证了所提模型和算法的有效性。     

考虑电动汽车用户意愿的滚动优化调度

大规模电动汽车(EV)接入电网后,其无序充放电行为会给电力系统带来极坏的影响,因此对EV进行聚合分类并引导其有序充放电变得非常重要。然而,不同EV用户的需求具有明显的个性化、多样化,为了给不同EV用户提供精准的服务,需要对EV用户的意愿进行响应。首先,提出了行为倾向函数,其中包含了EV的剩余电量、未来出行距离、上一时段的充放电状态、停车时长等信息,以评价EV用户对主动参与调度的意愿;然后,根据EV用户的行为倾向对EV进行分类;最后,建立考虑配电网网损、风电与负荷的匹配度以及负荷方差的多目标优化函数对分类后的EV进行滚动调度,以确定最优调度策略。以改进的IEEE 33节点系统为算例进行仿真分析,仿真结果表明,所提优化调度方法准确响应了EV用户的多样化需求,既满足了EV的用车需求,又提高了EV充放电的整体效益,同时有效降低了配电网网损及负荷方差,提高了风电与负荷的匹配度。     

计及调度优先级的微电网多时间尺度优化调度策略

随着负荷用户的大量增长,负荷侧可调资源逐渐增多,利用负荷侧需求响应资源参与微电网调度,以提升新能源消纳水平。为充分发挥需求响应资源调度潜力,优化用户侧负荷管理能力,提出一种计及调度优先级的微电网多时间尺度优化调度策略。首先根据不同需求响应资源响应特性进行划分,将价格型需求响应资源与激励型需求响应资源细分为5种类型,构建需求响应模型与调度时段进行匹配;其次,构建“日前-日内1 h-日内15 min”的微电网多时间尺度优化调度模型,对微电网内各类可调资源进行优化调度,并针对直接影响用户用电行为的实时可调资源建立优先级权重;最后,以福建地区某实际微电网为例,仿真验证了该模型的有效性。     

基于最优经济运行区域的主动配电网日前-日内协同调度方法

传统的日前-日内协同调度通常以与日前时序计划曲线偏差最小作为日内目标函数,当日内新能源出力预测值与日前相差较大时,储能装置(energy storage systems,ESS)等由于其时间耦合约束日内调整范围有限,导致经济性和灵活性较差。对此,提出了基于最优经济运行区域(optimal economic operation region, OEOR)的主动配电网(active distribution networks,ADN)日前-日内协同调度方法。在日前阶段,构建线性化ADN调度模型,基于拉丁超立方采样法生成的大量随机场景下调控设备优化曲线,以全时间段内设备出力上下界内所包含的随机场景优化结果数量最大为目标,考虑储能装置荷电状态的相邻时段约束和微型燃气轮机的爬/滑坡率,构建OEOR生成模型。最后,在日内阶段,调控设备在OEOR内滚动优化调整,当该时段优化值贴近OEOR边界时,考虑相邻时段出力约束,将OEOR扩展为最优经济极限运行区域(E-OEOR)。算例结果表明,所提方法相比于传统方法能够更有效地提升配电网经济性。     

基于实时电价的电动汽车充放电优化策略和经济调度模型

实时电价为优化电动汽车(EV)充放电负荷提供了手段,从而实现经济调度。首先建立用户最优充放电策略模型:以计及EV电池退化成本的用户成本最小为目标,以满足EV行驶荷电状态和充放电荷电状态等为约束。在此基础上建立电动汽车用户实时电价响应模型,通过实时电价计算用户充电成本,使电动汽车充放电负荷与电价联动调整,并将该模型嵌入电动汽车充放电策略优化目标函数。求解过程中,用"停泊时长"确定单车一日可多次充放电的时段和行驶时段,从而在EV可充放电时长范围内优化每时段充放电负荷。最后建立经济调度模型:目标中计及机组阀点效应、约束中考虑EV充放电负荷以及机组爬坡速率等限制的多目标经济调度模型,提出一种改进模式搜索算法求解该时间耦合、非线性、非凸模型。以IEEE 39节点为例,验证了所建立模型和求解算法的有效性。     

基于集群响应的规模化电动汽车充电优化调度

大规模电动汽车(EV)的充电需求和充电负荷分布将呈现出规律性,从群体的角度对EV进行优化调度,可以降低问题的维度,提高优化计算的效率。基于区域EV的集群响应特性,建立了以负荷峰谷差最小化为目标的EV群体充电概率分布模型。在此基础上,根据EV群体对充电电价的灵敏度,建立EV集群响应的实时电价模型,通过电价对EV的充电行为进行有序引导,从而实现电网的"移峰填谷"策略。以典型的区域配电网负荷数据为例,验证了文中EV充电优化调度方法的有效性。最后,对EV群体响应实时电价的灵敏度,以及不同灵敏度下EV群体和代理商的节省成本进行讨论。     

考虑交互功率与可再生能源功率波动的微电网调度优化模型

电动汽车的发展普及与V2G (Vehicle to Grid)思想的提出,对微电网系统的经济、安全运行带来了新的挑战,如何合理调度电动汽车有序充放电,促进微电网的经济、平稳运行成为当下的研究热点。针对含电动汽车的风光储并网型微电网环境,构建了最小化微电网与外部电网交互功率和平抑可再生能源功率波动的多目标调度优化模型。通过对某商业区域微电网运行算例的仿真求解,从微电网运行经济效益、日交互电量以及出力功率平均变化量等方面验证了所建模型的合理性和正确性。算例结果表明,以微电网为平台集成利用具有一定出行规律的电动汽车与可再生能源是一种理想的协同利用模式,既可以提高微电网运行的经济效益,又能有效改善微电网的交互功率和出力波动。     

含高渗透率光伏发电并网型微网中的电动汽车优化调度方法

针对含高渗透率光伏发电的并网型微网,研究了电动汽车与大规模光伏发电协同增效利用的方法,提出一种以提升光伏发电利用率为目的的电动汽车优化调度模型。为避免依托于中央能量管理系统的集中优化,发展了关联电动汽车交互功率与系统负荷信息、光伏出力信息的虚拟费用理论,在此基础上构造了电动汽车集群的非合作充放电博弈模型,并推导出博弈模型纳什均衡与集中式优化模型最优解的一致性,从而以分散自治的方式规避了集中式优化的弊端。在某办公楼区域光储微网的算例分析中,以光伏发电利用率、等年值成本为微网运行性能评价指标,验证了所述电动汽车优化调度方法的合理性、有效性。     

基于移动社交网络平台的电动汽车充放电行为预测

大量电动汽车的自由充放电会给电力系统的安全与经济运行带来较大影响。另一方面,电动汽车向电力系统反向送电(V2G)技术的发展可支持电动汽车参与电力系统的调频等辅助服务,但采用不同充放电调度策略时,对V2G和电力系统的交互行为的效果会有不同的影响。移动社交网络(MSN)作为车联网的一个有益补充,在电动汽车用户进行充放电决策上具有一定的互动性,进而会影响电动汽车充放电的调度策略。考虑到MSN的影响力,研究了在分时电价约束下的电动汽车充放电行为预测方法,将每辆参与调度的电动汽车看成是MSN平台中的单一个体,受整体影响力的制约,其时空特征类似于交叉粒子群中的基本粒子,在保持电力系统安全运行与电动汽车用户利益最优的目标约束下,结合MSN的影响力因子,建立了电动汽车充放电行为的预测模型。仿真实验结果表明,该方法可以在不同的调度策略下,预测出电动汽车的充放电行为。     

基于交替方向乘子法的电动汽车分散式充电控制

大规模电动汽车的无序接入会对电力系统的安全、经济运行产生诸多不利影响。针对这些问题,建立了用户收益最大化及系统有功网损最小化的实时充电控制多目标凸优化模型。引入交替方向乘子算法,将集中式充电优化问题转换为分散式以设备为单位的子优化问题求解。每次迭代设备与相邻的交互信息点之间仅需交互少量信息,利于保护用户的信息安全,并能有效解决集中式控制策略引起通信要求高、计算开销大的问题。IEEE 33节点、实际的119节点配电网系统的仿真结果表明:所提模型与集中式优化模型的计算结果一致,所提算法计算效率高、通信开销小,适用于滚动式实时调度。     

基于分时电价和蓄电池实时控制策略的家庭能量系统优化

为增强家庭负荷优化调度策略的灵活性以及保证蓄电池的安全运行,提出一种基于分时电价和蓄电池实时控制的家庭能量管理系统优化调度策略。首先,以可调度负荷和蓄电池工作状态为约束条件,以家庭用户用电成本最小和净负荷曲线平坦度最优为目标建立了家庭能量管理优化调度模型。然后,从蓄电池动态控制方法出发,提出一种基于分时电价和蓄电池实时控制的家庭能量管理系统优化调度策略。该调度策略根据分时电价和蓄电池实时荷电状态对蓄电池充放行为进行控制,有助于降低家庭用户用电成本,并保证蓄电池安全运行。最后,采用二进制粒子群算法对模型进行求解。算例结果验证了所提调度模型和调度策略的有效性和优越性。     

大规模电动汽车集群分层实时优化调度

为解决电动汽车的大规模实时优化调度问题,根据接入电动汽车不同的期望充电完成时间,将其划分为若干个不同优先级的电动汽车集群,在满足车主充电需求、配电网安全运行的同时,建立了考虑电动汽车充放电的大规模集群实时优化调度模型。该调度模型主要分为两个层次:首先,采用灰狼优化(GWO)算法对上层调度进行求解,从而获得各个电动汽车集群的充放电策略;然后,利用提出的能量缓冲一致性算法,制定出集群内的各辆电动汽车的底层充放电策略。仿真算例表明:所搭建的集群优化模型能明显降低电动汽车的大规模实时优化调度难度,同时,GWO算法和能量缓冲一致性算法在求解电动汽车的大规模优化调度问题上,更具有实用性和快速性。     

含分布式电源的配电网多故障抢修与恢复协调优化策略

针对含分布式电源(DG)的配电网发生多故障时的快速故障抢修和供电恢复问题,根据动态规划原理,建立了含DG的配电网多故障分阶段、分层的抢修与恢复协调优化模型。在紧急抢修与恢复阶段,以负荷恢复价值最大和综合经济损失最小分别作为内、外层优化目标;在抢修与恢复网架阶段,以网损最小和抢修时间最短分别作为内、外层优化目标,得到最优抢修顺序和供电恢复方案。针对内、外层模型的不同特点,分别采用了改进蚁群算法和离散化处理的细菌群体趋药性(DBCC)算法进行模型求解。同时,在抢修与恢复过程中,利用DG孤岛、可控负荷联盟及应急发电车的动态调度优先恢复重要负荷的供电,并采用馈线等效法及故障等效法来简化求解流程。以改进的IEEE 69节点系统为例,验证了所述策略的可行性和有效性。     

微电网小区间的能量协作调度策略研究

针对配备能量收集设备的多个微电网小区构成的能量管理系统。为充分利用多个微电网小区分布式能源,研究微电网小区之间的能量调度与能量协作问题,以最小化系统从传统电网购买的能量。本研究首先建立能量协作调度优化模型,允许微电网小区之间共享各自收集的能量,处理用户的弹性用电请求。在满足用户服务质量要求的前提下,最大化系统能效。基于此模型和目标,采用Lyapunov优化,提出了微电网小区实时能量协作调度算法。仿真结果表明,在该协作模型下所提算法能够以较低复杂度取得接近最优的性能和时延。     

基于分时电价的家庭智能用电设备的运行优化

未来家庭用电作为智能电网的一部分,研究家庭智能用电设备的优化运行具有重要的意义。首先建立了未来典型家庭智能用电设备的数学模型。然后基于分时电价,提出一种以经济性和用户舒适度为目标的未来家庭中智能用电设备的优化运行模型,便于用户制定出满足自身需要的用电计划。最后以某典型家庭用户为例,通过建立典型日仿真场景,采用遗传算法对家庭智能用电设备的运行进行优化,仿真结果表明建立的优化模型的有效性。