提高关键负荷供电可靠性的交直流微网分布式能量优化管理策略

交直流混合微电网具有较高的灵活性和可控性,能够为多种类型的分布式电源提供并网接口。然而,交直流微网中可再生能源占比较高,容易出现出力波动或出力不足等现象,难以保障关键负荷可靠供电;此外,交直流微网中分布式电源可能从属于不同运营主体,相互之间缺乏有效的信息交换,集中式管控较为困难。为此,提出提高关键负荷供电可靠性的交直流微网分布式能量优化管理策略,构建了微网分布式能量优化管理架构,建立以考虑微网负荷优先级的供电可靠性为优化目标、考虑各设备运行约束的能量优化管理模型,提出基于分布式模型预测控制的能量优化管理策略,并通过分布式次梯度算法求解。多个场景下的仿真分析表明,所提方法不仅可平抑可再生能源波动对负荷供电的影响、保障关键负荷的供电可靠性,还能有效保护微网设备隐私信息、满足交直流微网多运营主体环境下的负荷供电可靠性需求。     

微网运行控制的关键技术及其测试平台

微网的运行控制是维持微网安全稳定运行的关键技术,可分为局部的分布式电源控制和系统级的综合运行控制2部分.文中将微网内分布式电源分为主控型和功率源型2类,分析并阐述了2类分布式电源的控制方法,提出了适用于即插即用的分布式电源并网接口.在系统级的综合运行控制方面,选择集中式的运行控制体系,提出了联网运行控制和无缝切换控制策略;同时针对运行控制关键技术测试的需求,设计、开发了微网运行控制平台,并通过该平台对电源控制和无缝切换控制等技术进行了实验,表明该平台能够很好地完成微网运行控制相关技术的研究和测试工作.     

基于一致性的微网分布式能量管理调度策略

基于多智能体一致性理论,设计了具有完全分布式特征的微网能量管理调度策略,以解决集中式控制方式通信压力大和无法满足即插即用要求的问题。以可控发电单元和储能单元运行成本最低为目标函数,结合微网功率平衡和发电单元出力的约束条件,建立了分布控制式微网最优经济调度模型。根据多智能体及一致性理论设计了微网的分布式能量管理调度算法,给出了该方法的具体实施步骤。通过在IEEE-14节点微电网系统中的仿真算例,验证了所提出调度策略的正确性和有效性。     

分布式能源与微网技术发展研究

新能源发展引发能源体系根本性变革,分布式能源(DE)成为新能源技术领域的一个重要方向.微网是DE实现的主要技术形态,储能技术、优化控制与能量管理技术等是构建智能微网的关键技术.     

含多种分布式能源的独立微网优化配置研究

考虑微网系统以及分布式能源发电具有随机和不确定性的特点,提出含分布式能源的独立微网优化配置问题。构建含太阳能光伏发电、风力发电、柴油机、蓄电池储能等多种分布式电源的微网系统,设计了系统结构图,并运用HOMER软件进行仿真分析。针对微网系统的可靠性和经济性,结合仿真与调试的结果,确定最终含分布式能源的独立微网优化配置方案。     

可再生能源与热电联供混合微网能量协调优化

针对可再生能源与热电联供混合微网的能量协调优化,基于对可再生能源、微型燃气轮机以及储能等典型分布式能源的功率响应特性分析,提出多时间尺度的能量协调优化方法,即通过"时""分"以及"秒"时间尺度的能量协调完成混合微网运行优化:"时"时间尺度优化策略制定各分布式能源合理的机组组合方式以及运行发电计划;应用改进型欧拉滑动平均预测模型,提取混合微网功率波动的快慢变化过程,进一步优化各分布式能源"分"和"秒"时间尺度的功率输出。对所述混合微网能量协调优化策略进行了仿真分析与实验研究,验证了协调优化策略的有效性和可行性。     

分布式能源微网电压质量的控制策略研究

为了稳定分布式能源微网电压,文章改进了分布式能源微网的拓扑结构,设计了三相独立可控的双向变流器,使其成为影响微网电压稳定的唯一主要因素。根据分布式能源微网电压和功率关系,应用低压线路的下垂特性,提出基于电压环、电流环、功率环等的多反馈控制器,同时也研究了控制器参数的设定方法。与传统控制方法比较结果以及多工况下的实验结果验证了双向变流器能稳定地控制微网电压,具有良好的稳态和动态性能。理论分析和实验结果证明了多反馈控制策略有效、可行,能稳定控制微网电压。     

考虑需求侧碳交易机制的多微能网分布式协同优化调度

为助力减碳控排,促进城市能源协调发展,多微能网已成为城市能源网的重要组成,随着碳交易和电力市场的发展,亟需开展多微能网优化调度策略研究。该文在含多微能网的城市综合能源系统背景下,构建了基于多决策主体交互协调机制的多微能网系统协同调度框架,提出一种考虑需求侧碳交易机制的多微能网分布式优化调度方法,分别针对主网层和微能网层建立了考虑需求侧碳交易的分布式协同调度模型,以主网成本最小化为目标,兼顾各微能网利益最大化,实现整体社会效益最大;并基于目标级联技术进行分层分布式求解,在保护各微能网信息隐私的同时,实现多微能网综合能源系统低碳经济运行。算例表明,所提方法能够有效提升多微能网能源系统利用效率和新能源消纳能力,为含多微能网城市供能系统建设提供依据。     

孤岛模式下微网能量管理系统控制策略的仿真研究

作为智能电网重要组成部分,微网的运行控制是维持其安全稳定运行的关键技术,特别当微网处于长时间孤岛运行模式时,微网能量的合理分配与系统控制的稳定性密切相关。在基于电压/频率型和功率型两类的分布式电源的微网系统,引入能量管理系统来解决孤岛状态下微网的能量平衡以及节点电压的稳定问题。分析了微网中频率、节点电压与分布式电源输出功率间的关系,研究了微网孤岛模式下的功率流动与分配问题。在此基础上提出了基于能量管理系统的微网有功功率与无功功率分配机制,并根据微网结构对有功功率分配进行了负载就近分配的优化设计。在EMTDC/PSCAD环境下对微网的孤岛运行模式进行了仿真,仿真结果表明在孤岛模式下能量管理系统能很好地完成对微网系统的运行控制与能量分配,保证系统的稳定性。     

基于相关性分析的微网分布式电源能量管理建模与仿真

为确保微电网安全、稳定运行,提高能源利用率,研究了基于相关性分析的微网分布式电源能量管理协调控制方法。根据微网能量管理系统特点,以确保符合电能质量标准的微网功率平衡、电压频率稳定、实现级别高负荷优先供电为控制目标,以满足微电源和储能装置功率需求为约束条件,构建了微网分布式电源能量管理模型。在此基础上,通过负荷Agent控制策略,基于微网分布式电源、线损及负荷间的有功功率相关性分析,合理配置微电网能量,实现微网分布式电源能量管理。算例仿真结果表明：所提管理控制方法可以显著降低用户运行成本,确保光伏发电和风力发电维持最大输出功率,保证微网频率和电压的波动符合国家标准偏差,其中电压波动幅度小于5%,稳定性极佳。     

基于主从博弈的含电动汽车虚拟电厂协调调度

电动汽车作为配电网中最为重要的主动负荷,其充电优化管理成为目前售电侧开放下的重点研究领域之一。而虚拟电厂作为电网分布式能源管理的重要解决方案,其传统定义侧重于在发电侧聚合小容量分布式能源以提高可再生能源在电网中的消纳程度。结合售电侧开放下的电力市场改革需求,文中提出以虚拟电厂作为售电实体参与电动汽车充电管理的协调调度优化模型。在能量市场交易模型中,虚拟电厂作为分布式能源与电动汽车的聚合代理商参与电力市场电能申报与交易;在主从博弈模型中,虚拟电厂通过主从博弈制定合理的售电价格引导电动汽车的有序充电入网,并通过协调调度集中整合优化分布式能源。算例分析表明,通过虚拟电厂的集中优化管理可以有效实现分布式能源与电动汽车的能源互补并提升整体运行经济性。     

Optimal scheduling strategy for virtual power plants based on credibility theory

The virtual power plant (VPP) is a new and efficient solution to manage the integration of distributed energy resources (DERs) into the power system. Considering the unpredictable output of stochastic DERs, conventional scheduling strategies always set plenty of reserve aside in order to guarantee the reliability of operation, which is too conservative to gain more benefits. Thus, it is significant to research the scheduling strategies of VPPs, which can coordinate the risks and benefits of VPP operation. This paper presents a fuzzy chance-constrained scheduling model which utilizes fuzzy variables to describe uncertain features of distributed generators (DGs). Based on credibility theory, the concept of the confidence level is introduced to quantify the feasibility of the conditions, which reflects the risk tolerance of VPP operation. By transforming the fuzzy chance constraints into their equivalent forms, traditional optimization algorithms can be used to solve the optimal scheduling problem. An IEEE 6-nodesystem is employed to prove the feasibility of the proposed scheduling model. Case studies demonstrate that the fuzzy chance strategy is superior to conservative scheduling strategies in realizing the right balance between risks and benefits.     

Optimal Aggregation Approach for Virtual Power Plant Considering Network Reconfiguration

As an aggregator of distributed energy resources (DERs) such as distributed generator, energy storage, and load, the virtual power plant (VPP) enables these small DERs participating in system operation. One of the critical issues is how to aggregate DERs to form VPPs appropriately. To improve the controllability and reduce the operation cost of VPP, the complementary DERs with close electrical distances should be aggregated in the same VPP. In this paper, it is formulated as an optimal network partition model for minimizing the voltage deviation inside VPPs and the fluctuation of injection power at the point of common coupling (PCC). A new convex formulation of network reconfiguration strategy is incorporated in this approach which can guarantee the components of the same VPP connected and further improve the performance of VPPs. The proposed approach is cast as an instance of mixed-integer linear programming (MILP) and can be effectively solved. Moreover, a scenario reduction method is developed to reduce the computation burden based on the k-shape algorithm. Numerical tests on the 13-bus and 70-bus distribution networks justify the effectiveness of the proposed approach.     

基于代理模型的分布式能源现货市场运营模式

如何在信息不对称的环境下实现分布式能源现货市场中多主体利益最大化是亟需解决的问题。提出一种新型的基于代理模型的分布式能源现货市场运营模式,并提出数据驱动的日前市场代理模型的建模方法,得到不显式包含物理模型信息的分布式能源市场出清电价曲线与各市场主体最优联络线功率曲线及其日用电成本之间的映射模型,进而建立基于代理模型的分布式能源现货市场出清多目标优化模型,分布式能源现货市场运营商可基于该模型科学、公正地最大化各市场主体的经济利益。与基于物理模型的集中调度运营模式和基于分段报价的集中竞价出清模式的算例进行比较,验证了所提现货市场运营模式和代理模型建立方法的可行性和有效性。     

含分布式能源直流配电网的优化调度

直流配电网对促进分布式可再生能源消纳、解决传统交流配电网发展瓶颈等方面具有巨大优势。基于直流配电网现有讨论和研究,针对含多种分布式能源（distributed energy resource,DER）的直流配电网,讨论其组网方式与系统结构,重点研究适用于接有多种分布式能源的直流配电网的优化调度方法,设计各并网单元运行策略及直流配电网多时段优化调度策略,并建立了综合考虑运行成本、环境效益以及系统损耗的多目标优化调度模型。通过算例的计算和分析,表明所提优化调度方法在促进接入多种分布式能源后直流配电网的优化运行以及接入分布式能源前后配电网优化目标的改善方面具有良好作用,验证了该方法的有效性。     

耦合能量枢纽多区域电—气互联能源系统分布式协同优化调度

能量枢纽概念已广泛应用于集成电力、天然气及其他多种异质能源的综合能源系统的数学建模和优化。当多区域互联综合能源系统的基本决策主体转变为多个相互连接且自治运行的能量枢纽时,多个决策主体之间的交互将更为频繁和复杂,对整个综合能源系统进行集中式优化将难以为继。为避免集中式优化方法存在的数据采集量大、模型复杂、与实际运行管理模式不匹配等现实问题,针对多区域电—气互联能源系统的多主体分布自治决策特点,构建了以能量枢纽为基本决策主体的电—气能量流解耦机制,提出了与能量枢纽分布式粒度相适应的多主体协同优化调度模型,并给出了基于交替方向乘子法的分布式求解流程。针对两个耦合能量枢纽的电—气互联能源系统开展的算例测试结果验证了所述方法的有效性和准确性。     

基于均衡理论的虚拟电厂市场参与模式及方法

随着化石能源的枯竭与其对环境的污染，分布式发电这种经济、环保、灵活的新型发电方式逐渐得到广泛的应用。但分布式电源大量并入电网将带来电能质量问题，影响电网安全稳定运行。虚拟电厂的出现有效解决了这些问题，它通过对分布式电源进行协调优化，减小了分布式电源并网对电网产生的冲击，提高了电网运行稳定性。然而目前虚拟电厂与主网之间的协调研究仍有待深入，因此提出了虚拟电厂与主网之间交互迭代的市场均衡方法，对虚拟电厂的出力与主网的电价迭代求解从而实现收敛。首先，对虚拟电厂的定义与内部主体进行分析，进而将虚拟电厂与主网之间的协调优化表述为两个层次之间的市场均衡问题，提出虚拟电厂与主网交互的双层模型，分别构建以自身成本最小化为目标，计及分布式能源运行约束与电网安全约束的虚拟电厂与主网数学模型，并采用迭代算法对模型进行求解。算例分析表明提出的市场均衡方法在考虑虚拟电厂对主网影响的同时能够有效降低虚拟电厂与主网协调的复杂程度，同时减小运行总成本，提升经济效益。     

Valuation of distributed energy resources in active distribution networks

In concert with the transformation of conventional passive power distribution system, distributed energy resources (DERs) have progressively become participants in the provision of electricity services in active distribution networks (ADNs). In this paper, we propose a systematic valuation process to quantify the value of DERs in the ADN context. The paper first provides comprehensive insights into the impacts of DERs on ADN and the society as a whole. Given the technological, locational, and temporal diversity of DERs, a two-part scheme is developed to value and compensate DER portfolios proposed by customers and independent third parties. In particular, DERs are valued for their benefits and costs in both short and long terms. An integrated resource planning model is formulated to quantify the value of a given DER portfolio to be installed, where bi-level optimization techniques are applied to coordinate decisions on ADN planning and operations. In order to determine the short-term operation benefits of the DER portfolio on a continuous basis, a retail market operation model is developed based on peer-to-peer energy transactions among prosumers, when the impacts of DERs on ADN operations are monetized by distribution locational marginal prices. It is finally concluded in the paper that the proposed valuation scheme will not only contribute to the proactive investment of DERs in ADN but also help enhance the role of DERs in offering affordable, reliable, resilient and sustainable electricity services to customers.     

Optimal scheduling strategy for virtualpower plants based on credibility theory

The virtual power plant (VPP) is a new and efficient solution to manage the integration of distributed energy resources (DERs) into the power system. Considering the unpredictable output of stochastic DERs, conventional scheduling strategies always set plenty of reserve aside in order to guarantee the reliability of operation, which is too conservative to gain more benefits. Thus, it is significant to research the scheduling strategies of VPPs, which can coordinate the risks and benefits of VPP operation. This paper presents a fuzzy chance-constrained scheduling model which utilizes fuzzy variables to describe uncertain features of distributed generators (DGs). Based on credibility theory, the concept of the confidence level is introduced to quantify the feasibility of the conditions, which reflects the risk tolerance of VPP operation. By transforming the fuzzy chance constraints into their equivalent forms, traditional optimization algorithms can be used to solve the optimal scheduling problem. An IEEE 6-node system is employed to prove the feasibility of the proposed scheduling model. Case studies demonstrate that the fuzzy chance strategy is superior to conservative scheduling strategies in realizing the right balance between risks and benefits.     

计及价格引导机制的含分布式资源园区协调运行策略

市场环境下,含分布式资源的园区正参与到配电网的协调运行过程中。如何保证配电网安全运行及调动其积极性,实现多园区与配电网的利益均衡,是当前亟需解决的关键问题。针对此问题,引入配电网节点边际电价对多园区的协调运行进行价格传导。首先,配电网公司进行多园区的协调运行,基于配电网节点边际电价对各园区内部的需求响应过程进行趋优引导。然后,采用多代理模型对园区内的分布式资源进行代理,利用传导的配电网激励价格计算各代理的交互利益,园区根据各分布式资源代理的交互利益优先级进行协调优化。最后,通过算例仿真结果证明所提方法的有效性,通过对传统优化方法与基于交互利益优先级的园区协调响应策略开展对比实验,结果证明了提出的交互利益优先级理论可以更加快速地寻找到多代理的最优需求响应组合,配电网节点边际电价可以更好地引导多园区实现对配电网的有效支撑。