基于目标机会约束规划的储能容量优化配置模型

针对高比例可再生能源的不确定性给主动配电网的电力平衡与灵活性运行带来的影响,提出了一种基于目标机会约束规划的储能容量配置方法。首先分析了含高比例可再生能源的主动配电网中典型"鸭型净负荷曲线"场景下的电力需求与灵活性需求问题,由此引入目标机会约束规划方法,建立了考虑电力需求裕度、灵活性需求裕度的目标机会约束规划模型以配置储能资源。最后,通过算例验证所提模型的有效性,仿真结果表明,所提储能容量优化配置模型及其协同运行方案能有效解决高比例可再生能源接入下典型"鸭型净负荷曲线"场景中的电力需求以及灵活性需求不足问题。     

基于混合蛙跳算法的分布式风电源规划

对分布式风电源(DWG)出力的随机性和负荷的不确定性进行概率建模。在此基础上,以年综合费用最小为目标,利用机会约束规划方法建立了配电网DWG选址定容规划模型。采用基于拉丁超立方采样蒙特卡洛模拟(LHS-MCS)法的概率潮流判断规划方案是否满足节点电压机会约束和支路电流机会约束。设计了混合蛙跳算法(SFLA)求解DWG规划模型的具体实现方法。33节点配电网的DWG规划结果验证了模型的合理性、LHS-MCS检验机会约束条件的有效性以及SFLA的高效性。     

综合能源背景下的配电网多场景规划

随着能源利用设备的发展,综合能源系统成为能源供应的一个重要发展方向。与单一形式的能源供应相比,综合能源供应系统可以为用户提供更加经济、高效、多样化的能源供应。其中,包含冷热电联产机组(CCHP)、电制冷等设备的配电网是综合能源系统的主要物理载体。基于此,提出考虑新能源、电、热、冷负荷不确定性的综合能源系统设备和配电网变电站容量协同规划的多场景规划方法,实现电、气、热能源的高效、可靠供应。首先,根据CCHP机组、电制冷装置、燃气热水锅炉的物理特性,建立相应能量转化的数学模型。考虑综合能源系统中诸多元件对配电网节点电压的影响,采用Distflow模型建立交流潮流模型。其次,针对新能源出力和电、气、热负荷需求的不确定性对规划结果的影响,采用典型场景来描述电、气、热负荷的季节特性和新能源出力的波动性,进而建立基于多场景的综合能源系统和配电网协同规划模型。对改造的IEEE 33节点配电网系统进行规划计算,算例结果验证了所提规划方法的有效性及合理性。     

计及风/光/荷不确定性的综合能源站随机规划研究

传统变电站灵活性较差,可再生能源消纳能力有限,导致弃风弃光现象严重。在此背景下,提出了一种计及风/光/荷不确定性的综合能源站随机规划方法。首先,将综合能源制氢站的规划总周期划分为若干个子周期;然后,在各个子周期内采用蒙特卡罗法对风、光年利用小时数模型和电、氢负荷分布模型进行模拟,以设备全寿命周期成本最小为目标,建立包括电解水装置和储能设备在内的随机规划模型,并通过非线性规划求解器求解。最后,通过算例分析,可验证文章所提周期性随机规划方法在提升综合能源站经济效益、可再生能源利用率和供能可靠性等方面的有效性。     

考虑区域配电网风险承受能力差异的网架规划方法

针对农网改造工程普遍未考虑乡镇区域配电网之间的差异和乡镇区域负荷波动大的问题,引入机会约束规划理论,提出了一种计及负荷不确定性的考虑区域配电网风险承受能力差异的网架规划方法。首先,采用非参数核密度估计方法建立负荷的不确定性模型;然后,考虑到各乡镇区域配电网的风险承受能力差异,结合乡镇区域配电网的特点建立风险承受能力评价指标体系,并采用组合赋权法进行评估;最后,建立线路升级选型的机会约束规划模型,基于得到的评估结果差异化选取模型的置信水平,以确定线路升级的型号。实例分析表明,所提方法能够提升规划工作的精细化水平,在一定程度上实现区域配电网的风险承受能力和投资成本的相互协调,从而增强网架规划方案的适应性。     

考虑综合能源站柔性调控作用的城市配电网多阶段规划方法

随着城市经济发展与终端用能电气化的普及,以制冷用电为首的电负荷需求持续增加且峰谷差情况愈发严重化,导致现有配电网运行负担逐渐加重。在此背景下,将综合能源站(IES)作为多能流耦合节点,在配电网中引入多能协调互补及蓄能移峰功能,计及多个阶段负荷发展及多类型负荷特征,提出在IES柔性调控作用下的配电网多阶段规划方法。基于IES能流结构及其运行机制,分别在不同气候类型地区负荷模拟场景下,以总规划期内投资与运行经济性最优为目标,建立由线路、变电站和IES构成决策对象的配电网双层多阶段规划模型,规划与运行层模型通过决策变量关联达成一体化协同求解。通过修改后的IEEE 33节点配电系统对所提方法的有效性进行校验,并进一步将所提方法应用于某地实际152节点配电系统,分析不同负荷特征下配电网规划运行效益、负荷峰谷差调节效果及IES运行状况,得出计及IES的城市配电网规划方法的实用性结论。     

基于电热系统联合规划的城市商住混合区能源站优化配置

针对城市能源需求日益增大、分布式光伏发电具有不确定性、商住混合区供热供电独立规划导致能源综合效率不高的问题,基于电热系统联合规划研究城市商住混合区能源站优化配置。首先,考虑光伏出力的不确定性,建立了典型日各时段光伏出力的多状态模型。其次,分别以一定置信度下的年费用和运行费用最小作为上、下层目标函数,提出了嵌入机会约束规划的城市商住混合区能源站接入区域电网、热网的二层规划模型。该模型基于电-热网络综合潮流,考虑了可控分布式综合能源单元的优化调度,因而仿真模拟更符合系统的实际运行,结果更准确。最后,采用分段二进制编码和精英保留策略遗传算法对所提出模型进行求解。北方某城市商住混合区算例结果表明:与电热分产相比,区域电-热系统联合规划能够有效地减少运行费用和污染物排放;随着系统供能可靠性的提升其经济性将有所下降,所以规划时应结合成本增加灵敏度和系统实际要求来权衡经济性和可靠性。     

含风电机组的配电网多目标无功规划

考虑风电机组(Wind Turbine Generation,WTG)出力的随机性以及负荷的不确定性,以网损最小和无功补偿设备投资费最小作为目标,利用机会约束规划方法建立了配电网多目标无功规划模型。采用基于拉丁超立方采样的蒙特卡洛模拟嵌入非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm, NSGA-II)对规划模型进行求解,得到配电网多目标无功机会约束规划问题的Pareto最优解集,避免了传统加权求解方法中权重确定的主观影响。改进的33节点配电网的仿真和分析验证了所提模型的合理性以及算法的有效性。     

基于机会约束的主动配电网动态经济调度方法

分布式电源在主动配电网中大规模接入后,需要对主动配电网进行动态经济调度,以降低主动配电网整体运行成本。由于可再生能源出力具有随机性和不确定性,主动配电网的动态经济调度面临广泛随机性,这对调度策略的可靠性提出挑战。为此,提出一种基于机会约束的主动配电网动态经济调度模型,该模型考虑了分布式电源出力及负荷预测的不确定性。由于该模型无法被直接求解,文章利用凸松弛原理,将原机会约束模型转化为确定性混合二阶锥规划模型。基于IEEE-33节点系统的算例表明,该模型可有效求解出主动配电网的最优经济调度策略,且电压越限率和线路容量越限率被严格控制在给定的机会约束概率以内。此外,算例结果表明所提出基于机会约束的经济调度方法优于传统确定性经济调度和鲁棒经济调度模型。     

基于改进自适应遗传算法的EV充电站动态规划

建立了综合充电站、电动汽车(EV)用户与配电网多方利益的快速充电站规划模型,考虑EV保有量增长的影响,同时计及EV增长率的不确定性,构建了2种EV充电站随机机会约束动态规划模型,并提出考虑充电需求空间分布的改进自适应遗传算法(IAGA)求解上述规划模型。通过一个实际算例验证了所提IAGA在求解充电站规划问题时的可行性与有效性,并对比分析了2种动态规划模型的规划结果。     

面向用户需求的DG与配网网架多目标联合规划

考虑电力用户的多样化供电需求和可再生能源DG出力随机性,提出了面向用户需求的DG与配网网架多目标联合规划方法。根据用户对供电电压质量和可靠性等多样化的需求,对负荷需求整理分类;根据可再生能源DG出力的概率模型和机会约束规划方法,处理不确定性问题;以年社会成本、电压偏移率和用户停电缺失量综合最优为目标函数,建立了DG与配网网架多目标联合规划模型。基于pareto优化理论,采用多目标混合粒子群算法和熵权修正的AHP-TOPSIS多属性决策策略相结合的方法,求解模型。最后,利用算例验证所建模型的合理性和有效性。     

基于相关机会目标规划的电力系统日内滚动调度

可再生能源大规模接入电力系统的背景下,考虑可再生能源出力不确定性对电力系统日内滚动调度模型功率平衡方程的影响,建立了含有预测误差不确定变量的功率平衡方程。为了实现含有不确定变量功率平衡方程的求解,将功率平衡方程的等式约束转化为最大化随机事件成立概率的目标函数,建立相关机会规划模型。考虑可再生能源出力不确定性,兼顾方案的鲁棒性和经济性,建立了系统旋转备用容量的机会约束模型。为了实现所建随机优化调度模型的快速求解,提出基于采样的机会约束条件确定性转化方法,将所建含有多个随机变量的机会约束条件进行等效确定性转换,又引入目标优化将所建多目标优化模型转化为单目标优化模型。最后,算例仿真验证了所建模型的有效性。     

考虑风电-负荷及综合需求响应不确定性的能量枢纽双层优化运行及配置方法

现有研究在关注多能互补系统中源荷双侧不确定性问题时,忽略了用户侧综合需求响应(IDR)不确定性的影响。为此,文章以能量枢纽(EH)为研究对象,综合考虑可再生能源发电侧、用电侧以及用户侧电/热综合需求响应三方面不确定性,提出一种双层能量枢纽规划配置模型。论文结合非参数密度估计与Copula理论对传统源荷双侧不确定性概率模型进行改进,同时基于基线负荷与负荷弹性系数双重不确定性,提出电/热综合需求响应量计算方法;在此基础上,以系统年综合运行费用最小为目标,分层求解能量枢纽设备配置与能量分配情况。算例表明,配置计算中计及IDR有助于平缓系统净负荷曲线,减小用户用能及间歇性电源出力不确定性对系统配置结果的影响,使系统经济、环保运行。     

电动汽车充换储一体站的建模

电动汽车充换储一体站是集充电站、换电站和梯级储能电站于一体的电动汽车（electric vehicle ，EV）集中型综合供储能电站，可以发挥充电站和换电站的可调度潜力，并能够减小功率波动。提出了一种新型电动汽车充换储一体站模型，该模型综合考虑了电动汽车快充站、换电站和梯级储能电站。首先，基于快充用户的行驶行为特点，建立了电动汽车快充站模型；其次，根据城市道路速度流量实用模型，建立了电动汽车换电站模型；最后，结合梯级储能模型，构建了集成的电动汽车充换储一体站模型。以某地区公交线路实际道路情况为仿真算例，验证了提出的一体站模型能够满足电动汽车充电负荷的需求，且具有降低运维成本和抑制功率波动的优势。     

基于机会约束目标规划的综合能源系统经济调度

为了降低大规模风电的不确定性和波动性对综合能源系统(integrated energy system, IES)的影响,对接入风电的综合能源系统的备用容量和调度计划进行优化,提出了基于机会约束目标规划(chance constrained goal programming, CCGP)的经济调度模型。首先,利用机会约束目标规划处理含多个机会约束的不确定性模型。然后,引入量化备用不足的风险指标,将备用不足风险纳入经济调度成本,同时考虑风险备用成本目标和系统运行成本目标。最后,利用算例对模型的有效性进行验证。结果表明,模型能够很好地兼顾系统运行的安全性与经济性,提高了系统的调度灵活性,降低了风电不确定性对系统的影响,实现了系统的经济运行。     

基于区间线性规划和可逼近理想解排序法的园区型综合能源系统投资决策

综合能源服务作为电网企业增值服务重点开发的领域,研究其在计及不确定性因素情况下的投资决策方法,能够有效提升电网的投资效益。从综合能源投资者角度出发,提出一种基于区间线性规划和可逼近理想解排序法 (technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)的园区型综合能源系统投资决策方法。首先,采用区间数的方式对负荷和能源价格的不确定性进行描述,构建基于区间数的综合能源系统不确定性规划模型,求解得到年综合成本和年碳排放成本;然后,综合考虑园区的经济性指标和环保性指标,选取TOPSIS法对多个投资规划方案进行排序,统筹筛选出综合经济性和环保性的最优方案。案例分析结果表明所提方法可有效辅助综合能源公司做出合理投资决策。     

基于按需比例分配机制的风光火氢多时间尺度协同规划

随着高比例新能源新型电力系统的灵活性需求增加,火电灵活性改造和多类型储能技术不断发展,如何制定灵活性资源市场运营机制实时平衡大规模新能源出力波动性和不确定性也是保障系统运行灵活性的关键。为此,提出一种基于按需比例分配机制的风光火氢协同规划方法,建立了以风光为主体电源,以火电和氢储能为辅助电源的多时间尺度协调规划模型。考虑氢储能系统平抑风光功率波动,制定了风/光场站和氢储能系统的三阶段协调运行策略,根据按需比例分配机制进行风/光场站间功率交易协调风电场和光伏电站的收益和支出,采用固定利润比例模型保证氢储能系统的收益稳定性。最后,以中国东北某省级电网为算例进行计算分析,验证所提模型与方法的有效性。关键词：按需比例分配;氢储能系统;风光火协同优化;多时间尺度协调规划;固定利润模型中图分类号：TM73     

考虑气电联合需求响应的气电综合能源配网系统协调优化运行

在未来多能互补、综合能源系统的背景下,传统配电网和配气网独立调度运行的模式已经不能满足多种能源互补的运行要求。为此,该文提出气电综合能源配网系统最优潮流的凸优化方法,即利用二阶锥规划方法对配电网潮流方程约束进行处理,并提出运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法对天然气潮流方程约束进行处理,进而将非线性的气电综合能源配网系统优化调度问题转化为混合整数二阶锥规划模型,为气电综合能源配网的气/电协调优化运行和规划设计提供支撑。同时在配网系统中引入气电联合需求响应来提高系统调度的可控性和灵活性,从而更好的消纳新能源,以达到配网系统的优化运行。仿真结果表明,运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法能更好提高配气网的二阶锥松弛精度,且考虑气电联合需求响应能够提高综合能源配网系统运行的经济性和新能源的消纳能力。