能源互联微网系统供需双侧多能协同优化策略及其求解算法

为提高新能源利用效率,充分考虑了供给侧、需求侧以及能源转换之间的影响作用,构建了能源互联微网系统供需双侧多能协同优化策略模型,提出了求解混合整数非线性规划模型的带个体差异蚁群算法与粒子群优化算法相结合的组合算法(particle swarm optimizer-individual variation ant colony optimization,PSO-IVACO)。将所提模型及求解算法应用于我国某典型园区能源互联微网系统夏季和冬季典型日的实际算例中,并与传统分布式冷热电联供系统相比较,结果表明:PSO-IVACO算法求解此类问题具有可行性,考虑供需双侧的能源互联微网系统在夏季和冬季均具有显著经济和环境效益,促进了新能源并网消纳。     

含压缩空气储能的能源互联微网型系统优化配置

首先构建了含分布式光伏、压缩空气储能（compressed air energy storage, CAES）、需求侧响应、燃气轮机等设备的能源互联微网型系统模型。在此基础上以安装成本、能耗成本和需求侧响应成本等构成的年运行费用最低为优化目标,分析对比不同场景下分布式光伏电池组数量、能源互联微网中设备的配置情况及CAES、需求侧响应和电动汽车入网（vehicle to grid, V2G）技术对设备容量配置和微网中各类成本的影响。特别的,考虑了CAES透平机透平压力、透平温度、需求侧响应比例等参数及有无V2G对微网系统影响。算例结果表明,所提模型能合理化能源互联微网中设备容量配置和降低能源互联微网年运行费用。     

基于柔性直流互联的多微网集成聚合运行优化及分析

为解决多微网集成聚合控制与运行管理问题,提出一种多微网柔性直流互联方案及多目标优化调度方法。首先介绍了多微网柔性直流互联结构和电压源型变流器(VSC)模型。然后,以微网中电压波动最小和系统网损最小为优化目标,综合考虑交流系统、直流系统和VSC的运行约束,提出了基于柔性直流互联多微网的多目标优化模型。最后,采用改进非劣排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)和交直流混合潮流算法对多目标优化模型进行求解,得到帕累托(Pareto)最优解集,针对Pareto最优解集中解的数量大的问题,提出采用模糊聚类法对Pareto最优解集进行筛选,得到最终优化调度方案。对算例进行了仿真分析,结果表明所提模型和算法能够有效抑制微网电压的波动,进而提高可再生能源的渗透率,同时保证系统的经济运行。     

多能源形式下商业区微网的方案设计与调度优化

微网作为智能电网的重要组成部分,其内部接入的能源种类逐渐丰富,使得系统运行状态多样,微网规划设计难度增大。为了分析微网容量配置的合理性,以降低运行成本为调度优化目标,提出了基于深度Q学习方法的多类型能源优化调度方法,进而对不同规划方案下的微网最优运行策略进行了求解,并对不同方案的经济效益进行了比较。最后,对合肥某商业地区的实际算例进行了分析建模,设计了电能替代、水源热泵三联供、综合能源系统3种能源方案,比较了各能源方案下微网建设的经济性,并给出了该地区微网建设规划的方案建议。     

多能源形式下商业区微网的方案设计与调度优化

微网作为智能电网的重要组成部分,其内部接入的能源种类逐渐丰富,使得系统运行状态多样,微网规划设计难度增大。为了分析微网容量配置的合理性,以降低运行成本为调度优化目标,提出了基于深度Q学习方法的多类型能源优化调度方法,进而对不同规划方案下的微网最优运行策略进行了求解,并对不同方案的经济效益进行了比较。最后,对合肥某商业地区的实际算例进行了分析建模,设计了电能替代、水源热泵三联供、综合能源系统3种能源方案,比较了各能源方案下微网建设的经济性,并给出了该地区微网建设规划的方案建议。     

基于动态运行策略的混合能源微网规划方法

在考虑混合能源微网动态运行策略约束的同时,提出了建立系统规划模型的方法,并建立了包含光伏发电、风力发电、微型燃气轮机热电联供和储能的混合能源微网规划模型。以年现金流最小为优化目标,结合算例分析对某办公园区混合能源微网系统进行了规划设计,采用变步长空间搜索方法计算得出最佳分布式发电单元容量,分析了算例系统在不同季节和时刻的能量平衡关系,讨论了分时电价对混合能源微网系统运行的影响。     

高可再生能源渗透率下的区域多微网系统优化规划方法

高可再生能源渗透率下区域内多个微网之间存在相互支援的可能性,故将微网互联构成区域多微网系统,并通过优化配置区域多微网系统中各微网的分布式电源和储能,将有可能提升微网的经济性。为此,提出了一种高可再生能源渗透率下的区域多微网系统优化规划方法,以区域多微网系统年化综合收益最大化为目标,同时考虑了可再生能源渗透率的要求和各微网之间的相互功率支援,采用免疫遗传算法对各微网内的分布式电源和储能进行优化配置。以IEEE 33节点系统为例,得到了在多种高可再生能源渗透率下的区域多微网系统及各微网的年化综合收益;与未组成区域多微网系统的情形相比较,证实了组成区域多微网系统能提升微网经济性;与微网内只有单一类型的分布式电源情形相比较,证实了合理配置各类分布式电源能提升微网经济性。     

基于产消方式的互联微网协同自治运行策略

随着分布式电源在用户端的广泛接入,互联微网间的调度问题将呈现非合作特性,难以直接通过集中优化求解。鉴于此,文中结合电力市场双边交易机制,提出了一种基于产消方式的互联微网协同自治运行策略。该策略充分尊重市场运行的客观规律,通过挖掘电力供需本质以及主动能量管理为配电网的经济优化调度提供依据。针对该策略设计了一种双层优化算法:下层优化问题通过计算微网系统自治状态下的节点边际电价和需求曲线以寻求互联微网协同运行的平衡点;上层优化问题基于原—对偶内点法对微网出力及联络线功率进行优化。算例仿真结果验证了互联微网分散协同运行策略的正确性及其用于主动配电网实时优化调度的有效性。     

含能源互联微网的主动配电网分层分布式协调控制

目前,天然气网络、热力网络和电力网络在主动配电网中的耦合联系加深,共同为用户提供冷、热、电、气等多种不同形式的能源,但相关的协调控制技术仍不成熟。以电网为核心,和热网、天然气网进行互动优化,首先提出了含电力网络、天然气网络和热力网络的综合建模方法,对各能源子系统多能流的约束条件及运行目标进行了综合优化,实现了多能源协调互补和深度融合。然后,设计了多微网和主动配网之间在稳定运行时的分层分布式协调控制策略,将系统分为主动配电网层、能源互联微网层和元件层的三级控制结构,在元件层提出采用改进后的二级功率优化控制来进行分布式设备之间的协调控制。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建主动配网的仿真平台,含3个能源互联微电网来证明智能调控方法的合理性。     

独立微网系统优化规划设计方法综述

为提高独立微网系统的供电可靠性,可再生能源利用率,减少投资运行成本,介绍了独立微网系统的特点和优化规划的设计方法.指出独立微网系统优化规划设计中需要考虑的问题,包括独特的运行控制目标、灵活多变的分布式发电组合方案和运行策略以及不同用户对供电可靠性指标的要求等.重点讨论了独立微网系统的运行控制和高级能量管理策略、优化规划数学模型和求解方法、可靠性评估方法和改进措施等,并归纳了研究中的局限性.最后提出了独立微网系统优化规划设计研究中亟需解决的问题.     

基于综合需求响应的微能源网日前优化调度方法

微能源网是能源互联网(energy Internet,EI)终端供能发展方向,系统的经济优化运行亟需挖掘多能负荷的潜力,单一需求响应难以满足“源-网-荷”协调优化。针对微能源网中多种能源的耦合转换特性,首先,建立了含储能和综合需求响应(integrated demand response,IDR)的广义能量枢纽模型;引入微能源网能源运营商,建立了综合需求响应3种模式,即转移模型、转换模型和可削减模型。其次,提出了基于综合需求响应的微能源网日前优化调度方法,制定能源分时价格,协调优化3种需求响应模式,建立以利润最大化为目标的混合整数线性规划模型,并利用CPLEX软件求解。最后,结合算例,验证了所提综合需求响应模式与日前优化调度方法的有效性,最大化利用了微能源网多能负荷耦合互补能力,提高了系统运行的经济性。     

计及多能源柔性负荷调度的微能源网多目标演化博弈

文章提出了一种基于柔性负荷调度优化的微能源网与用户多目标演化博弈模型。综合考虑微能源网与用户优化目标要求以及相关约束条件,以微能源网收益最大、能源利用效率最大和用户用能支付成本最小、用能满意度最大为博弈双方目标函数,并利用模糊双目标法针对参与者双方不同量纲的双目标函数进行归一化处理。在博弈过程中用户通过柔性负荷的调度来调整用能策略,微能源网侧再根据用户用能行为调整售能价格,最终达到演化稳定状态。通过建立不同场景进行算例分析,结果表明所提出的考虑柔性负荷参与的微能源网与用户演化博弈模型不仅增强了综合能源系统的灵活调节能力,缓解了用能高峰时期供应紧张问题,而且明显提高了能源系统利用效率和微能源网综合收益,在一定程度上降低了用户支付成本,提升了用户的用能满意度。     

冷热电联产型微网规划研究综述

能源互联网是实现能源可持续发展与生态优化的重要途径,其形成与发展受到了学术界工程界的广泛关注.冷热电联产型微网作为能源互联网的基本物理载体,对其进行合理有效规划是探索能源利用高效化、清洁化转型的关键所在.文章在介绍了多能耦合理论、系统供能框架及能源设备类型的基础上,着重从经济性和环保性提升角度综述了冷热电联产型微网的优化调度策略.随后讨论了规划目标模型的建立及其求解算法,最后结合目前研究进展对系统规划的未来研究方向进行了展望.     

计及可靠性成本的风光储微电网储能容量协同优化

对比常规能源,新能源具备可再生、污染低、资源丰富的优势,其中风光发电被大规模引入到微电网系统,但由于其发电量具有较强的不确定性,这使得如何提高新能源消纳水平、提升电力系统运行稳定性以及降低微电网配置成本成为了充满挑战性的重要问题。针对上述问题,文章提出一种计及可靠性成本,同时考虑风、光资源多时间尺度不确定性的风光储互补微电网系统储能容量协同优化的方法。该方法采用自回归滑动平均模型和Homer软件仿真离散的风速、光辐照度序列,构建出风机、光伏发电机的出力模型;采取电量不足期望值为评估指标建立可靠性成本函数,构建出微电网配置成本模型;使用改进二阶振荡粒子群算法求解系统最优配置成本。算例结果表明了该方法的可行性及经济性,可为实际风光储互补微电网系统配置规划提供参考。     

海上油气工程微能系统的能效评估与优化运行

目前海上油气工程微能系统的能源利用效率缺乏有效评估手段,无法有效对比各运行方式下的能源利用效率,使得难以合理选择运行方式。为了优化海上油气工程微能系统的运行方式,根据系统的物质能量流结构,运用能源集线器矩阵建模方法,建立了海上油气工程微能系统的标准化模型;提出了海上油气工程微能系统的综合能效评估指标,并利用信息熵计算指标的权重分布情况;提出了综合考虑能效水平与经济性的海上油气工程微能系统优化模型,并对比了优化前后的能效指标值和综合能效评估结果。计算结果表明,优化运行方案能显著提高系统的能源利用效率,使综合能效评估结果最优。     

基于热网-电网综合潮流的用户侧微型能源站及接入网络优化规划

提出一种考虑热网-电网综合潮流的用户侧综合能源系统的规划方法。考虑经济、节能、环保等因素,建立含风机、光伏、储能、微型燃气轮机及燃气锅炉的微型能源站二层规划模型。上层规划目标函数为年费用最小,优化变量为微型能源站安装位置、容量及接入网络;下层规划考虑储能与微型燃气轮机的优化调度,规划目标包含一次能源节约率、可控分布式能源运行费及网损费用。基于热电耦合,提出热网-电网综合潮流计算方法与流程。采用改进遗传算法和粒子群优化算法对模型进行求解。某用户侧综合能源系统算例验证了所提模型和方法的有效性。     

基于边缘计算的能量自治区域调度策略

为了提升配电物联网基础数据海量增长背景下能量调度的效率,提出了基于边缘计算的能量自治区域调度策略,构建能量自治系统边缘计算架构和优化调度模型。该方法将大部分数据处理和储存工作下放至网络边缘侧,降低网络传输成本并且减少调度中心计算量,边缘侧采用基于莱维飞行的改进粒子群算法进行优化调度,既可以独立进行优化工作,也可以边云交互完成整体调度。相比于传统集中式调度策略,该方法可节省约90%的系统整体优化时间,且云层以及边缘层所进行的总迭代次数较集中式调度减少60%以上。最后以某地区电力负荷及分布式电源预测出力数据为算例进行仿真计算,结果表明基于边缘计算的优化策略有效地提高了能量调度的效率。     

微型电磁式振动能量采集器的结构设计与仿真研究

随着大规模集成电路、无线传感网络的发展和对微机电技术研究的逐渐深入,基于微机电系统(MEMS)技术的微型电源具有广阔的应用前景。作为微型电源的一个分支,微型电磁式振动能量采集器可将环境中普遍存在的振动能转换为电能,从而可以长期有效的为传感器件供电。简单介绍了电磁式振动能量采集器的物理模型和工作原理,研究了在正弦激励下采集器的振动特性,分析了采集器结构的固有频率与振动形式,并利用有限元法对结构进行优化,提出了一种复合式振动能量采集器结构并进行了仿真研究,该结构与传统单一永磁体结构相比,输出电压显著提高。     

孤岛型多能互补系统的规划与运行优化模型研究

在能源互联网高速发展的背景下,如何提高孤岛型多能互补系统(Integrated Energy System, IES)的经济性与稳定性,已成为该领域的重点研究内容。文章构建了计及容量配置与运行调度的孤岛型IES两阶段优化模型。在规划阶段,根据孤岛型IES的能源供给特性,负荷结构特性及设备运行特性,构建了孤岛模式下IES的精细化容量配置约束模型;在运行阶段,基于规划阶段的配置优化结果,进一步引入激励型需求响应,以运行成本最小化为目标构建运行调度模型;通过案例仿真来验证所提模型的有效性,仿真结果表明：P2G设备不适用于孤岛型IES,储能设备的引入可以实现科学性容量配置,并将系统的年经济成本降低了19.7万元,在运行阶段引入需求响应后,进一步提高了IES的经济效益。     

基于改进旗鱼算法的综合能源系统能量管理

综合能源系统在实现可再生能源利用中具有重要价值。为使系统中各设备出力得到进一步优化,将生物质能与综合能源系统相结合,并且将各个时刻的柔性负荷纳入能量调度,构建了一种沼气发电系统、光伏发电系统与微型燃气轮机驱动下的源-储-荷协同多目标能量管理模型。以系统与主电网的交互及燃料费用、惩罚费用和设备投资及运行费用为优化目标,以用户综合用能满意度、新能源利用率和电能自治程度为评价指标,求解模型最优配置。利用非线性攻击方式、差分变异策略、哈里斯鹰算法中的软包围策略及防止算法停滞策略来改善旗鱼算法的全局搜索能力。通过算例对比分析表明,所提出的改进算法和能量管理模型在不同场景下均有效地提高了经济效益和环保效益,并且改进旗鱼算法在全局寻优和搜索精度等方面具有优势。