含多园区综合能源系统的配电网双层分布式调度

在能源转型的背景之下,园区综合能源系统成为能源领域发展的重要趋势,多园区综合能源系统与配电网的协同运行受到了重点关注。为此提出了面向多园区综合能源系统的配电网运行的分布式调度管控模式,从而降低了对模型数据的要求和求解的复杂度。通过构建园区综合能源系统以自身运行成本最低为目标的预调度优化模型以及上级配电网优化运行模型,并提出以松弛联络线功率为接口的上下级交互协调机制,进而构建了考虑配电网和多园区综合能源系统为2个不同的利益主体的双层优化调度模型。最后通过算例验证了所提方法能实现上下层电网的协同优化运行。     

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。     

含多能微网群的区域电热综合能源系统分层自治优化调度

分布式能源与负荷聚合形成多能微网群连接至区域供热系统和上级配电网,构成区域电热综合能源系统.为保护多利益主体隐私并满足其利益诉求,提出了基于分布自治、集中协调设计架构的区域电热综合能源系统分层优化调度方法.在上层,计及多能流异质动态特性,提出了区域电热综合能源系统的动态经济调度模型;在下层,考虑用户柔性热需求和分布式光伏不确定性,建立了多能微网自治能量管理的机会约束模型.基于目标级联分析法将上下层解耦,层间仅需交换边界电功率和热功率,通过微网并行计算与层间迭代求解获得全局最优策略.算例结果证明,该方法能够在保证收敛性的前提下,为含多能微网群的区域电热综合能源系统提供高精度的多能互补优化调度结果.此外,对缩放因子进行灵敏度分析,讨论了算法误差来源并说明了算法最优性.     

含考虑IDR的冷热电联供微网的主动配电网经济优化调度

多个冷热电联供微网接入主动配电网后,微网和配网作为不同利益主体,系统经济调度更具复杂性.为保护各自隐私,提出了一种含冷热电联供微网的主动配电网经济优化调度模型.运用机会约束规划来处理冷热电联供微网群中新能源及冷热电负荷的随机性,采用分布式建模方法,以各自区域的运行成本最小化为目标,运用目标级联法来并行求取各自区域的最优...     

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。     

环境约束下含多能园区的新型城镇双层组合优化经济调度

新型城镇生态文明需要考虑实时环境约束,其中多能园区碳排放量对新型城镇的环境影响不可忽视。该文构造了含多能园区的新型城镇环境约束优化调度模型,其上层经济调度将考虑新型城镇实时环境而限定碳排放约束,并按照各多能园区历史排放量分解为各多能园区实时碳排放约束;下层多能园区综合能源优化调度将考虑经济运行最优目标,同时满足实时碳排放约束;不能满足约束或超额满足时,多能园区将通过参加碳交易,进行碳指标买入或卖出。该模型通过新型城镇和多能园区上下层协调优化,以综合能源经济运行为优化目标,考虑了通过碳交易对多能园区进行排放控制的经济性激励,从而满足新型城镇整体环境要求。以序列二次规划法结合原始-对偶路径跟踪内点法求解该非线性、多维度、双层组合优化模型。算例结果表明:该方法能够提高新型城镇多种能源协同运行的经济性和环保性。     

基于多利益主体的主动配电网分层协调优化调度方法

针对分属不同利益主体的配电网和微电网双层优化调度模型,提出了一种考虑多个微电网接入的主动配电网(active distribution network,ADN)综合利益最大化的双层协调优化调度方案.其中,上层模型以配电网损失最小及总运行成本最低为优化目标;下层模型以多微网总运行成本最低为优化目标.优化过程采用精英保留策略的自适应遗传算法(elitism strategy-adaptive genetic algorithm,ES-AGA)和线性规划法分别求解各层问题,最后通过修改后的IEEE-33节点系统进行算例仿真分析,验证了方案的有效性和合理性.     

计及电转气的多能互补园区供能分区博弈优化调度

多能互补园区能实现能源的梯级利用,可有效地进行多种能源的协调调度,进而提高用能效率和用能可靠性,因此被广泛应用.基于电转气技术和供能分区多主体特性,提出了一种计及电转气的多能互补园区供能分区优化调度方法.综合考虑多能互补园区供能分区的供能经济性、环保经济性以及风电、光伏出力特性,建立基于非合作博弈的双层优化调度模型,上层以日运行成本最低为目标函数,下层以风电、光伏出力特性最优为目标函数,利用非合作博弈理论研究园区内部各分区之间的多主体特性优化调度.算例分析结果验证了模型的有效性,实现了对多能互补园区供能分区的优化调度.     

含多微网的主动配电网分层优化调度

针对多微网接入配电网调度中出现的配电系统可靠性降低、明显的弃风弃光现象,提出了两层嵌套的优化调度模型。内层以配电网功率和电压波动最小为目标,约束配电网与各微网的交互功率,提高系统的安全可靠性能。外层以最小微网成本和环境惩罚费用为目标,在内层调度结果的约束下,实现多微网的经济优化调度,进一步提高可再生能源的利用率。采用改进粒子群优化(IPSO)算法求解该模型,以IEEE 14节点配电网系统为例对该模型进行验证,结果表明了所提模型提高了配电系统可靠性和可再生能源利用率。     

基于多主体博弈的园区综合能源系统优化方法

针对多个园区综合能源系统间存在能源浪费及利益冲突的问题,首先提出了考虑多主体博弈的园区综合能源系统双层优化模型,其中上层模型利用多个园区间经济关系进行合作博弈,得到园区间交互能量功率并将所得功率传输给下层模型,下层建立多目标合作博弈模型进行设备调度并反馈能源需求。其次,上下层合作博弈皆采用交替方向乘子法进行解耦,并交替迭代得到最优策略方案。最终利用Shapley值法进行利益分配。结果表明,园区多主体间的合作可以有效提升园区综合能源系统经济效益。实现多能源灵活调度及能源系统经济效率提升。     

基于多能源站协调的区域电力—热力系统日前经济调度

随着热电联产、电锅炉等清洁供热单元的大力推广,配电网与区域热力系统的耦合互动日益紧密。基于不同类型区域能源站的构建,从多能源站协调的角度,考虑分布式可再生能源发电在配电网中渗透率不断提高的趋势及三相不平衡配电网、区域能源站、区域热力网络的运行约束,提出区域电力—热力系统日前经济最优调度策略并研究对风电消纳影响。最后,通过三种不同场景下的测试结果,证明多能源站的协调运行可以充分利用多能源优势互补的特性,提高风电消纳率,有效降低配电网网损及区域能源站运行费用,实现经济性目标。     

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。     

考虑大量EV接入的电-气-热多能耦合系统协同优化调度

随着能源互联网的发展,在未来多能源网络将深度耦合的大背景下,传统的电网调度模式已不能够满足对多能源系统协同优化的要求,电动汽车的大量推广也给制定更合理的调度策略,支撑多能源系统运行带来了新的挑战和机遇。基于上述背景,文中考虑电网潮流、天然气网潮流、能源中心供能和电动汽车出行及充电需求等约束,利用模糊理论处理电动汽车总体需求及风电出力的不确定性,以全系统供能成本和污染物排放最小为目标,建立了计及大量电动汽车接入下的多能源系统协同调度模型,并采用内点法进行求解。最后,以典型的11节点多能源系统为算例,分析了电动汽车不同充放电模式和不同能源中心结构下的调度策略及效益,并比较了不同接入车数与不同置信水平下的调度结果,验证了电动汽车参与多能源系统的协同调度能够提升系统运行的经济性。     

区域能源互联网多能协同优化中的储能效益评估

能源互联网通过横向的多能互补和纵向“源-网-荷-储”的高度协调实现能量的高效利用,被视作未来智能电网的发展形态。为评估多元储能配置在区域能源互联网(regional energy Internet,REI)多能协同优化中产生的效益,首先对区域能源互联网的架构进行了分析;接着以多元储能模型、多能耦合设备模型和能源路由器(energy router,ER)模型为基础,构建了多能耦合的储能系统模型;然后从峰谷差效益、环境效益和降低能量损耗效益3个方面提出了储能的效益评估模型,并给出了相应评估指标;最后以一个含电、气、热负荷的商业型REI为算例进行了储能效益计算,分析了不同容量与不同类型的储能配置对REI产生效益的影响,同时验证了所提指标的有效性,为REI中储能的配置与相关市场机制的建立提供了指导。     

考虑市场计划的微能源网双层优化配置方法

微能源网多能协同运行、消纳清洁能源发电的作用在“双碳”目标和新型电力系统背景下具有广泛的应用价值。但是随着风光接入规模日益增大，风光出力的不确定性势必会影响微能源网运行的稳定性。为此，本文充分考虑风光出力不确定性与相关性，提出了一种考虑市场计划的微能源网双层优化配置方法。首先，基于Wasserstein距离指标将风光概率分布最优离散化处理，采用Frank-Copula函数建立风光出力联合分布函数，生成典型日出力场景；然后，考虑电力市场与天然气市场计划经济性，建立微能源网双层优化配置模型，实现设备配置与系统运行的紧密耦合；最后，基于某地区微能源网实测数据生成典型风光出力场景进行优化计算，算例结果表明，双层优化配置方法可以降低微能源网的年化成本，增加对风光极限信息的包容性，提高系统运行的经济性与稳定性。     

基于相变储能系统主动响应能力挖掘的配电网经济调度

为了解决配电网面临的供电电压不合格和潮流分布欠优等问题,提出基于相变储能系统(PCMTESS)需求响应的配电网经济调度策略。介绍PCMTESS的构造和工作机理,分析热力侧的能耗规律,建立计及热耗散的热力侧和计及无功调节能力的电力侧封装模型。在此基础上,考虑潮流分布约束和分布式新能源出力特性,以配电网的购电成本最小化为目标,在综合考虑光伏、风机、负荷不确定性的条件下,建立统一的配电网调度模型。提出主、子问题交互迭代的求解策略,实现优化模型的高效求解。基于IEEE 41节点配电网的仿真结果表明,所提PCMTESS在维持室温舒适的前提下,能够优化配电网的潮流分布和改善电网的电能质量;所提调度模型为配电网的安全经济调度和综合能源消纳问题的解决提供了一个崭新的视角。     

基于CVaR理论的综合能源系统经济优化调度

为解决综合能源系统(IES)中供需双侧不确定因素对运行调度带来的风险问题,将CVaR理论引入IES运行调度问题,提出一种计及风、光出力和电、热负荷不确定性的IES经济调度模型。该模型以IES运行风险费用最小为目标函数,综合考虑电力网络、天然气管网、热力管网以及机组出力等多种约束条件。运用双层优化的思想将上述模型进行转化,采用快速粒子群优化算法和内点法进行求解。通过算例分析置信水平、多能流约束和单位功率调整费用对运行费用的影响,验证了CVaR理论在IES经济调度中的有效性。     

多能互补系统全寿命周期优化配置方法

针对含风力发电、光伏发电和储能系统的多能互补系统的优化配置问题,提出一种考虑系统与配电网交互和需求侧响应成本的多能互补系统全寿命周期优化配置方法,构建双层优化模型：上层以总等年值成本最小为目标进行全局优化,确定多能互补系统的最优配置方案与储能出力范围;下层以系统的日运行成本和可再生能源未利用率最小为目标,建立多能互补系统的多目标日前优化调度模型。分别考虑独立型和并网型多能互补系统,以某地实际风光数据为例,验证所提优化配置策略的正确性与有效性,并量化分析多能互补系统运营方式对优化配置策略的影响。     

计及可靠性的电-气-热能量枢纽配置与运行优化

含可再生能源的电—气—热互联多能源系统可实现多能源网络互联与多能源优化利用,有效解决资源匮乏与能源浪费等问题。能量枢纽是多能源耦合的关键,但现有的能量枢纽优化配置问题未考虑系统运行可靠性的影响。因此,重点研究多能源系统中计及可靠性的能量枢纽优化配置问题。首先,针对风机、变压器、热电联产、燃气锅炉、电储能、热储能等设备组成的能量枢纽,建立了一种新型多能源系统容量协同优化配置的混合整数线性规划模型。然后,根据该双层优化模型计及能量枢纽的运行可靠性,引入失负荷期望等可靠性指标作为约束。最后,为了确定配置方案,结合优化策略进行整体规划,同时得到各机组能量分配情况,对算例进行仿真分析。结果表明,提出的模型有利于负荷供应可靠性的提升。     

多能互补系统全寿命周期优化配置方法

针对含风力发电、光伏发电和储能系统的多能互补系统的优化配置问题,提出一种考虑系统与配电网交互和需求侧响应成本的多能互补系统全寿命周期优化配置方法,构建双层优化模型：上层以总等年值成本最小为目标进行全局优化,确定多能互补系统的最优配置方案与储能出力范围;下层以系统的日运行成本和可再生能源未利用率最小为目标,建立多能互补系统的多目标日前优化调度模型。分别考虑独立型和并网型多能互补系统,以某地实际风光数据为例,验证所提优化配置策略的正确性与有效性,并量化分析多能互补系统运营方式对优化配置策略的影响。