考虑源荷协调优化的交直流混合微网 随机规划方法研究

为充分发挥交直流混合微网中交、直流两种供电模式的互补优势,在需求侧优化各类负荷供电方式的选择(接入交流或直流母线工作)以提高微网供用电效率,并与供电侧分布式电源、储能设备的优化调度共同构成源荷协调优化运行方法。在研究源荷供用电效率的基础上,综合考虑源荷协调优化对微网运行费用与功率损耗的影响,分别以功率损耗最小和运行费用最小为上、下层优化目标,建立基于不确定二层规划的源荷协调优化模型。仿真算例验证了所提方法能在保证微网运行经济性与环保性的同时,更好地符合节能降损的要求。     

含风电场的交直流互联电力系统网省协调有功调度优化方法

针对含风电场的交直流互联电力系统网省协调有功调度问题,建立了以发电总燃料耗量和交直流联络线网损最小为目标的优化模型,并考虑了各省网为应对风电场出力随机性所需的旋转备用约束以及各省间交流联络断面的安全约束。决策变量为各省内机组出力调整量和各省间直流联络线传输功率调整量。提出了一种实用的对协调机组进行压缩选择的策略以降低决策变量维数,采用直流潮流模型近似描述交流联络线传输功率和有功损耗与节点注入功率之间的关系,并采用法线边界交叉法和原对偶内点法求解多目标优化问题以获得均匀分布的帕累托最优解集;根据模糊隶属度和熵权法从帕累托解集中选出折中最优解作为协调调度方案。对某一实际大型交直流互联电网的仿真结果表明了所提出模型和求解方法的有效性,并且表明折中最优解比协调前调度方案具有更好的经济性。     

基于双层优化理论的交直流配电网调度研究

交直流配电网可更好地接纳可再生能源、柔性负荷、储能装置等分布式电源,是未来配电网的发展方向。它包含配电网调度部门、区域内发电投资方和区域内供电用户(储能、微型燃气轮机等)等不同利益主体,需要协调各方利益,以保证交直流配电网的经济运行。基于上述背景,文章提出了交直流配电网双层优化调度策略。上层优化计及区域调度成本及交换功率约束,以全网网损(包含柔性直流装置)最低为目标函数,通过柔性直流装置实现了全网的潮流分配;下层优化计及上层优化的区域交换功率约束,以区域调度成本最小为优化目标,实现区域内分布式发电的优化调度。通过上下两层优化,实现了交直流配电网多方主体利益平衡。最后通过仿真算例验证了交直流配电网双层优化调度策略的正确性。     

孤岛运行模式下微网实时能量管理策略

针对包含柴油发电机、光伏发电、储能装置以及负荷的独立微网系统,提出孤岛运行模式下微网实时能量管理策略。实时监测储能装置数据,对下一时刻储能装置能量状态进行预测,结合净负荷功率大小采用相应的调度策略。柴油发电机通常关闭作为备用电源,充当电压/频率支撑单元的储能装置不接受功率调度,通过留有一定调节裕量以自动吸纳微网内的剩余功率,非电压/频率支撑单元的储能装置接受功率指令调度参与负荷供电。当储能装置能量状态接近下限时,考虑柴油发电机计划开机时间提前将其开启,保证负荷不间断供电。柴油发电机投入运行后,建立能量优化模型。最后,通过实验验证所提策略的合理性,为孤岛运行模式下微网能量管理的实际工程应用提供指导以及参考。     

基于MCS-PSO算法的邻近海岛多微网动态调度

新能源发电与微网技术的发展,为远离主电网的海岛等偏远地区提供了经济、环保的电能。大电网区域互联运行,可以有效地提高电网安全水平和供电可靠性。鉴于此,文中提出了离网型邻近海岛多微网联合运行的方案,在发电预测与负荷预测的基础上,基于可靠性与经济性指标建立了多微网运行的不确定性优化调度模型,并通过结合蒙特卡洛模拟的粒子群优化(MCS-PSO)算法求解。为提高调度计划的精度,采用了滚动更新的动态优化调度,算例验证了所提出调度策略的有效性和合理性。     

计及碳排放成本的交直流混合微网优化运行

交直流混合微网可综合发挥交流微网与直流微网的特点,碳交易机制符合低碳经济理念。根据交直流混合微网的特点,建立了计及碳排放成本的交直流混合微网优化运行模型,通过对比不同权重下的经济指标和碳排放指标,研究碳交易机制的引入对混合微网优化运行的影响。在此基础上,引入双向换流器损耗模型,研究双向换流器损耗对混合微网经济调度的影响。算例结果表明,等权重调度策略具有更优的经济性和环保性,双向换流器损耗模型的引入改变了交流区域和直流区域可控微源出力,更加贴合实际。     

基于无功电流自适应下垂系数控制的多微网调度与控制协调运行

提出一种控制与功率调度相结合的管控一体化策略,该策略将多微网分为子微网控制层和多微网功率调度层。在子微网控制层中,各子微网按照无功电流自适应下垂系数控制策略运行。当子微网负荷发生变动时,对下垂系数进行修正,提升子微网的无功功率均分效果。此外,针对频率和电压偏差问题,提出频率和电压估计装置对频率和电压进行补偿,保证频率和电压能够维持在额定值上。当子微网负荷超过其发电容量时会触发多微网功率调度策略,调度层根据子微网的运行状态,抽象出负荷节点和发电节点,基于最优潮流实现子微网间的能量互济。最后,搭建了多微网仿真模型,验证了所提出策略的有效性。     

孤岛交直流混合微电网功率互助策略

交直流混合微电网可以通过交、直流子微网之间的互助互济来有效协调混合微网系统功率的分配,并提高系统平抑功率波动的能力。为实现交、直流子微网之间合理互助互济,提出了一种孤岛交直流混合微电网功率互助策略。首先,为了避免互联变流器频繁动作带来功率损耗,提出了分层控制策略,该策略将系统运行模式分为功率自治模式与功率互助模式,并对运行模式的切换条件进行了合理设计;其次,提出了基于子微网自身条件以及蓄电池荷电状态(state of charge, SOC)的功率互助目标,并设计了基于交流频率和直流电压反馈的功率协同控制算法以实现功率互助目标。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,仿真结果表明,利用所提互助策略,交、直流子微网能够根据自身条件承担系统功率波动并维持蓄电池处于合理的荷电状态。     

基于需求侧响应和储能电量预估的微网运行调度策略

微网在孤岛运行期间,若微电源和储能装置容量不足,则无法保证网内所有负荷的正常供电。为提高微网供电可靠性,同时尽可能利用可再生能源发电,提出了一种基于需求侧响应和储能电量预估的微网运行调度策略。该策略针对孤岛运行期间的微网,根据微源发电功率和负荷用电功率的超短期预测结果,对储能功率和剩余电量进行预估,结合预估结果和需求侧信息对各类负荷实施不同的调度策略。通过对可平移负荷的平移优化和对可中断负荷的适时逐级投切,达到微网内重要负荷可持续供电和其他负荷停电时间最短的目标。仿真算例验证了所提策略的正确性和有效性。     

基于直流微网的电力分组传输调度

可再生能源的大范围渗透使得直流微网逐步受到重视。针对新能源供电,直流微网可以减少交直流变换时的损耗以及不稳定性。因此,在直流微网环境下,构建销售商为领导者和用户为跟随者的多主从博弈模型,对销售商价格与用户需求量进行博弈,并根据分布式选择算法得到多个销售商-用户匹配对。基于两个通道传输损耗不同的路由器,通过遗传算法实现了多个匹配对的最优电力分组调度。仿真结果验证了上述两种算法的可行性以及优越性。     

远洋海岛群微网经济性电源规划方案研究

远洋海岛群远离大陆,无法从大电网获得功率支持也不具备常规发电条件,需要规划符合实际的分布式电源优化配置容量。综合利用电气学科和控制科学的学科交叉理论,研究基于粒子群算法的微网分布式发电多目标优化问题。首先构建了分布式电源的功率外特性模型,以经济成本(纳入环境效益)和供电可靠性(以失负荷率为指标)为优化目标,考虑储能装置和柴油发电机组的调度优先级别,利用多目标离散粒子群算法优化设计2种控制策略下的风机、光伏和储能装置配置容量。针对南海某岛屿进行算例仿真,结果表明所得的配置结果在满足约束条件的前提下可实现远洋海岛群微网的经济性和可靠性的要求。     

含分布式光伏的多级变压交直流混合配电网经济性评估

交直流混合配电系统可以提高电网的灵活性和可再生能源消纳,提出了在高渗透率分布式光伏场景下基于电力电子变压器(power electronic transformer,PET)的交直流配电网运行优化和经济性评估方法。通过计算包含交直流变换环节损耗和电网可靠性约束等条件的运行成本,分析交直流配电系统相比传统交流配网在提高优化调度水平和降低功率损耗方面的优势。将PET和PV并网变流器作为调控对象,提出PET配置与运行综合优化调度方法,在确定PET最优位置与容量设置的条件下进行有功和无功功率调节,最小化运行成本与计及多级变换器运行效率的总功率损耗。为求解包含整数变量的多目标优化问题,提出两阶段优化算法,优化配置与功率调节两个阶段迭代求解。最后在含分布式光伏和PET的改造33节点配电网进行仿真,验证交直流配电在促进光伏消纳和提高运行经济性的效果。     

交直流混合微网优化配置研究

交直流混合微网结合了交流微网与直流微网的优点,其优化配置问题是目前研究的热点。围绕包含风力发电、光伏发电和储能电池的交直流混合微网系统,综合考虑了换流器配置、设备的随机故障、微网的运行模式、子微网间的交互功率和微网与主网的交互功率波动约束,建立了以安装成本、运行成本和可靠性成本之和为目标的优化模型,运用混合整数线性规划求解。讨论了不同直流负荷比率下的合理配置,并与传统交流微网进行了对比分析。算例表明:交直流混合微网在成本和可靠性方面有一定优势,并随着直流负荷比率的增大优势更加明显。     

含高密度间歇性能源的交直流混合微网模糊随机优化运行

该文将模糊随机优化理论引入微网优化运行中,以解决高密度间歇性能源的接入给交直流混合微网带来的日前调度偏差大及实时不平衡功率调整费用高的问题。基于该优化理论提出了最小化交直流混合微网综合运行成本的模糊随机期望值优化模型和最小化调整费用的实时不平衡功率调整模型,并提出一种模糊随机ADMM算法对不确定优化模型进行求解。最后通过对确定性优化、随机优化和模糊随机优化三种优化方案的日前调度计划和实时不平衡功率调整方案对比分析,证明了基于模糊随机期望值模型在求解含高密度间歇性能源的交直流混合微网调度问题中的有效性。     

含潮汐电站的海岛微网多目标优化调度

潮汐能是一种蕴藏量巨大的可再生能源,且潮汐能发电具有周期性和可预见性。然而现有海岛供电方案中少有考虑海岛自身拥有这一良好的天然条件。提出了一种以潮汐发电为主,配合风电场、抽水蓄能电站以及柴油发电机组的孤网海岛供电方案。对潮汐电站、风电场、抽水蓄能电站以及柴油机组分别建模,考虑各自的运行状况和约束条件以及负荷需求,提出了海岛微网多能互补的优化调度的方案。通过对比多个不同的典型场景,验证了该方案及优化调度模型的可行性和有效性。     

基于共识算法的直流微网群分布式优化调度策略

近年来,以直流单微网为构成单元的直流微网群因其具有新能源渗透率更高、稳定性更强、能效更好等优势越来越受重视。针对直流微网群提出了一种完全分布式优化调度策略,实现了直流微网群各分布式发电机(distributed generators,DG)与发电成本和碳排放有关的增量成本一致性目标。通过分布式通信结构对目标函数分别在微网层、网群层改进共识算法迭代寻找最优功率分配比例。以寻优结果为指令并考虑直流微网群中线路电阻对功率比例均分精度的影响设计了新型下垂控制器调度各微源,实现了直流微网群经济低碳运行。在MATLAB/Simulink仿真平台搭建了仿真模型,验证了所提控制策略的可行性。     

交直流混合微网功率控制技术研究综述

微网是解决未来智能电网系统中大规模可再生能源接入问题的重要手段,其中,交直流混合微网兼顾了交流微网和直流微网二者的优点,将成为未来微网发展的主流。微网中通常采用电力电子变换器作为微源进行电能变换的接口,如何实现接口变换器之间功率合理配置是微网控制系统的重要目标。文章从交直流混合微网3个组成部分(交流子微网、直流子微网、交直流互联变换器)出发,对相应的功率控制技术进行了全面的阐述;总结并归纳出交流、直流子微网功率控制技术的通用之处和各自特点。最后,结合未来智能电网的特点,对交直流混合微网未来关键技术进行了讨论和展望。     

面向微型能源互联网接入的交直流配电网协同优化调度策略

分布式电源通过微型能源互联网(简称微能网)的方式接入配电网可以充分发挥微能网多能耦合互补的特点,促进可再生能源消纳。该文充分考虑交直流配电网和微能网的技术优势及交互影响,研究了计及动态网络重构和多能源协同的交直流配电网优化调度策略。首先,根据含微能网的交直流配电网系统结构和调度模型特点,研究以配电网节点边际电价和微能网购/售电功率为交互变量的协调运行机制;其次,以交直流配电网和微能网运行成本最低为目标,充分考虑网络运行约束和网络间交互耦合约束,建立交直流配电网协调调度模型;再次,在混合整数二阶锥规划模型的节点边际电价推导基础上,提出基于极限学习机耦合交互的模型快速求解方法;最后,在含微能网的改进IEEE 33节点交直流配电网开展了算例分析。仿真结果表明,所提调度架构能充分降低网络运行成本,促进微能网和交直流配电网间信息交互,同时该文所提求解技术能够在确保计算精度的前提下极大地提高求解效率。     

基于博弈的多微网需求响应

针对含多微网的配电网需求响应问题,提出双层交互调度方案,分别建立微网内部的功率优化模型和基于博弈的多微网竞价博弈模型。以各微网运行成本最低为目标,考虑基于分时电价机制和可中断负荷的需求响应,对微网内部可控单元进行功率优化,其调度结果应用于进一步的多微网博弈过程,各微网基于自身剩余供电功率和运行成本提出竞价策略,辅以利益均衡性指标,得到最优策略并完成对配电网层级的需求响应。以IEEE9节点系统为算例进行仿真,验证了本文模型及方法的有效性。     

交直流混合微电网接口变换器虚拟同步发电机控制方法

随着分布式发电技术的推广,交直流混合微网以其灵活性正得到越来越广泛的研究和应用,而接口变流器是其核心部件。提出了一种接口变换器虚拟同步发电机控制策略。该策略不仅能使交直流子网有功功率分配更加均匀,还能使系统在大容量负荷投切过程中响应更加平滑,降低交直流子网快速功率波动的耦合影响。Matlab/Simulink仿真算例的验证结果表明,提出的接口变换器虚拟同步发电机控制方法能够降低交直流子网功率传导影响,有利于提高交直流微电网的运行稳定性。