考虑碳捕集和风电出力不确定性和电热联合系统多阶段鲁棒优化的低碳调度

为实现电力低碳化、促进可再生能源并网消纳，需要系统运行实现低碳、经济、稳健的三角平衡。因此，提出了一种考虑碳捕集和风电出力不确定性的电热联合系统多阶段鲁棒优化的低碳调度方法。首先对考虑碳捕集、温控负荷等多种灵活资源的电热联合系统进行建模，然后将风电预测误差通过盒式不确定集进行刻画，考虑碳配额与碳交易收益，提出电热联合系统的多阶段鲁棒优化的低碳调度模型。模型可根据每一时段的风电实际出力做出调整，从而使后续时刻的经济、低碳综合成本最小化。再通过鲁棒对偶动态规划算法求解该模型。最后，通过算例验证所提模型在提升电热耦合系统低碳经济水平方面的作用。     

基于风电预测误差聚类的分布鲁棒含储能机组组合

为应对风电不确定性给电力系统调度带来的难题,提出了一种基于风电预测误差聚类的分布鲁棒含储能机组组合模型。首先,基于狄利克雷过程高斯混合模型对风电预测误差进行聚类,建立了数据驱动的风电预测误差模糊集,并进一步建立了考虑风电场间风电预测误差相关性的不确定集。接着提出了考虑储能的分布鲁棒机组组合模型,建立了考虑储能系统循环老化成本的目标函数。针对该模型min-max-max-min的4层结构,将其分解为两阶段问题,在第1阶段中引入运行域变量、爬坡事件约束与储能能量约束,以消去第2阶段中的动态约束,并将第2阶段问题通过KKT条件转化为单层问题,然后采用列约束生成算法对两阶段问题进行求解。最后,通过IEEE 6节点以及IEEE 118节点的算例分析,证明了所提模型的鲁棒性和有效性。     

考虑低碳和柔性负荷的有源配网扩展规划模型

在配电网低碳化的背景下,提出了考虑低碳和柔性负荷的有源配电网扩展规划模型,其目标是在满足网络运行约束和 CO2排放上限的前提下,给出总成本最小的投资策略。决策变量包括更换过载线路、投建新能源和储能装置,以及投建稳压器和电容器组等电压控制设备。模型提出了多项式形式的电压相关型的柔性负荷特性,针对柔性负荷模型以及网络重构约束中的非线性约束,建立分段McCormick 包络法和虚拟需荷和能源价格的不确定性,采用基于场景聚类的两阶段随机优化方法进行求解。通过69节点系统对该模型进行测试,结果表明,所提模型不仅总规划成本较低,而且有助于减少碳排放。     

考虑综合能效水平的能源系统多目标优化运行

作为典型的智慧能源系统,综合能源系统可促进源、网、荷深入融合,提升可再生能源的利用率。因此,智慧能源系统的评价指标应能同时体现低碳、高效的核心特征。基于多能互补的概念,提出了新的评价指标—综合能效水平,用于描述多能系统能源利用效果。考虑到用能经济性是用户自发调整用能策略的核心驱动力,本文以最大化综合能效水平和提高用能经济性为优化目标,提出了综合能源系统多目标优化模型,并在设备物理约束和冷热电平衡的约束下,获取用能优化策略,实现系统出力的优化调度。算例分析表明,本文所提优化调度策略能够全面提升系统用能的清洁性与高效性。     

基于分散协同多阶段鲁棒调度的电热联合系统灵活性增强方法

在“碳达峰”的背景下,新能源的渗透率将进一步增加,电热联合系统的灵活性欠缺难以满足日益增长的新能源消纳需求。文中提出了一种基于分散协同多阶段鲁棒调度的电热联合系统灵活性增强方法,相比传统调度方法,可充分发挥多能源储能、电热转换设备等灵活性资源应对风电出力波动的作用。首先,对含多种灵活性资源的电热联合系统进行建模,基于盒式不确定集的风电预测出力假设,并考虑到电、热系统分属于不同运营商的场景,建立了分散协同的多阶段鲁棒调度模型。为了衡量调度模型的灵活性,提出了基于线性规划灵敏度分析的多种灵活性指标。然后,提出了基于“预估-矫正”的储能状态转移方程,保证模型的凸性。接着,提出了分散协同鲁棒对偶动态规划算法,仅需较少的信息交换即可实现模型的快速求解。最后,通过算例验证了所提模型提升电热联合系统灵活性和保证风电消纳方面的有效性。     

区域综合能源系统电/热云储能综合优化配置EI北大核心CSCD

随着我国电力市场逐渐开放,用户向产消者角色不断过渡,多种能源互补程度加深,云储能商业模式或将成为未来用户侧储能的新形态。提出将云储能这一商业模式应用于综合能源系统电/热储能的综合优化配置问题。首先,分析云储能特点,建立含云储能的能源集线器结构,分析其输入输出的转化关系。然后,提出基于双层规划模型的区域综合能源系统电/热云储能优化配置方法。内层从用户的角度出发,优化所有用户电/热储能需求;外层从云储能提供商的角度出发,整合内层求解得到的所有用户储能需求,综合优化云储电和云储热配置。最终,将模型应用于3个不同场景并利用CPLEX求解,算例结果验证了云储能模式下进行电/热储能的综合优化配置能够有效节约储能资源,减小成本;并且,用户、云储能提供商、电网和热网将实现互利共赢。     

考虑温控负荷需求响应的电热联合系统多阶段鲁棒调度方法

在发展新型电力系统的背景下,间歇性新能源占比不断增加,对电热联合系统的灵活性提出更高要求。提出了一种考虑温控负荷需求响应的电热联合系统多阶段鲁棒调度方法。首先建立考虑电热转换设备、温控负荷等多种灵活性资源的电热联合系统模型,并提出虚拟储能的概念对温控负荷进行建模。然后,将风电出力预测误差建模为盒式不确定集,以燃料成本、弃风惩罚、需求侧补偿综合成本最低为目标函数,提出了电热联合系统的多阶段鲁棒调度模型,在每一调度时段,均可根据风电的观测值,以最小化当前及后续时刻的总成本最大值为目标,调整后续调度计划,并通过鲁棒对偶动态规划算法求解该模型。最后,通过算例验证了所提方法的有效性。     

考虑输电线路动态增容的增强型安全约束最优潮流

在复杂内外部风险的影响下,输变电设备的随机故障已成为影响电网安全运行的重要因素。针对现有安全约束最优潮流存在的灵活性或安全性不足的问题,提出了一种增强型安全约束最优潮流(ESCOPF)模型,采用输电线路动态增容技术,保证电网在预想事故发生后至校正控制生效前的运行安全性。并给出了一种基于Benders分解的求解算法,将原问题分解为预防控制主问题、动态增容校验子问题和校正控制可行性校验子问题。通过不断向主问题返回Benders割修正机组发电计划,最终得到满足所有子问题校验的最优发电计划。算例分析结果表明,ESCOPF模型能够充分利用线路输电能力,扩大电网安全运行范围,从而提升系统运行的经济性。     

基于仿射可调鲁棒优化的园区综合能源系统经济调度

新能源和负荷的不确定性给综合能源系统（integrated energy system,IES）运行带来挑战。首先,基于线性形式的能源集线器模型,对园区IES进行了建模。其次,构建了基于仿射可调鲁棒优化的园区IES两阶段经济调度模型,通过该模型可求得机组的启停及基准出力,以满足不考虑可再生能源出力的能量平衡要求,并求得机组的参与因子,使得调度方案对可再生能源出力不确定集下的任意场景均可行。最后,将该模型转化为混合整数线性规划模型（mixed integer linear programming,MILP）进行求解。算例分析结果表明：通过可调鲁棒优化的经济调度方法所求得的调度方案较经典鲁棒优化有更好的经济性与鲁棒性。     

考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统多能协同优化

工业园区是典型的复杂能源系统,通过利用多能源之间的耦合机制,实现多能互补,可显著提升其经济效益与能源利用率。为此,文中针对工业园区提出了一种考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统多能协同优化模型。首先,介绍工厂综合能源系统架构,再对综合能源系统中的能量生产设备、能量转换设备以及能量存储设备进行独立建模。基于此,以日运行费用最低为优化目标,在冷热电功率平衡约束以及设备物理约束下,采用混合整数线性规划法对模型进行求解。所提模型遵循"品位对口,梯级利用"的科学用能思想,按热品位高低进行能量梯级利用,实现工业生产流程与设备运行参数的综合优化。算例分析表明,所提的优化调度策略更契合工程的实际需求,可降低工业用户的运行费用。