集中控制式微网系统的稳态建模与运行优化

包含多种分布式能源和可控负荷、作为一个可控整体的微网具有灵活的运行方式和可调度性能,既可与主网并网运行,也可以孤岛形式自主运行.在建立各种分布式能源稳态模型的基础上,建立了集中控制模式下的微网优化调度模型,提出了运行和折旧成本最低、环境和综合效益最高等优化目标函数.以一个微网系统为例,讨论了所采用的交互式运行控制策略、优化目标函数以及主网电价类型的不同对系统运行优化结果的影响,验证了所建立的模型的合理性.     

计及多类型需求响应的孤岛型微能源网经济运行EI北大核心CSCD

在区域能源互联网迅速发展及多能耦合日渐紧密的背景下,如何进一步优化孤岛型微能源网结构,提高系统运行的稳定性和经济性是当前热点问题。失去了外部电网的有效支撑,仅通过内部微源的调度,孤岛型微能源网难以维持系统能量的实时平衡。为此,针对孤岛型微能源网运行特点,引入冷、热、电多类型负荷需求响应,综合考虑能源耦合与转换特性、分布式微源运行特性的基础上,基于能源集线器架构提出了计及多类型需求响应的孤岛型微能源网优化调度模型。采用混合整数规划法求解模型,得出各机组与储能装置的启停状态、最优出力及系统综合运行成本。仿真算例表明:通过引入柔性冷、热、电多负荷的需求侧响应,可以提高孤岛型微能源网能源供应的灵活性,并降低系统的运行成本。     

考虑综合评估的孤立微网优化调度

针对微网孤岛运行模式下的优化调度,从经济性和可靠性2方面考虑,提出在传统微网经济调度模型中加入综合评估模型,得到不同侧重目标下的最优调度方案。首先,在热电联产的微网结构上,建立了包含运行成本最低和负荷缺电率最低为目标函数的微电网优化调度模型;其次,考虑到不同目标之间存在的矛盾,应用多目标粒子群算法结合调度策略,在MATLAB环境下对所建立的优化调度模型进行求解,得到一系列Pareto最优解;最后,通过利用基于层次分析法的综合评估模型对Pareto解集进行评价,再结合实时需求分析,为决策者提供最优调度方案。算例通过对某孤岛型微电网进行分析,验证了模型的可行性和实用性。     

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.     

考虑可削减负荷参与的含风光储微网经济优化调度

现有的微网经济运行大都以分布式电源及储能单元为可控变量进行优化调度,对微网负荷资源的管理关注较少。首先提出了微网中可削减负荷补偿代价模型,其次以微网运行一天综合经济成本最低为目标建立了可削减负荷、分布式电源、燃料电池联合优化调度的四种模式。以一典型微网系统为例,在Matlab环境下编写了优化算法程序,针对四种模式建立了能量优化调度策略,分析了四种模式下微网优化运行结果。仿真结果表明,微网与主网间的能量双向交互能明显降低微网的运行成本,可削减负荷的参与能够有效提高微网运行的经济性。此外,优化模型为微网中联合优化调度进一步发展提供参考依据。     

考虑热环网时延的区域IES分层分布式优化方法

由于能源市场的逐渐开放,传统的分层集中式调度难以满足含多运营主体的区域综合能源系统的隐私保护和独立决策需求。因此,针对由多个不同运营主体构成的分层式区域综合能源系统,基于目标级联算法将区域综合能源系统的优化调度模型按子区域进行解耦,提出了一种上、下层协同的双层分布式调度模型。将区域运营商作为上层协调系统,其根据各子区域的能源需求,通过交互协调各子系统的能源供应方式实现整个区域内的能源优化调度。针对下层子系统,将热网的延时特性视为储热装置纳入优化模型,可有效发挥热网的储能作用。最后,以某区域系统为例进行仿真分析,结果表明所提的双层分布式优化调度模型能够有效实现分层式多主体区域综合能源系统之间的协调调度,确保了各子系统的独立性。同时,考虑热网延时特性的优化模型可有效提高调度计划的准确性。     

并网模式下交直流混合微电网的优化调度研究

交直流混合微电网通过双向AC/DC功率变换器将交流微电网和直流微电网互联,其优化调度不同于传统微电网。研究以微网系统综合经济成本最优为目标,以系统可靠性为约束条件,建立了微网内各可控单元的优化调度模型。采用改进的萤火虫算法进行优化求解,得到并网模式下交直流混合微电网的优化调度结果及综合运行成本,并与传统交流微电网和直流微电网进行了对比分析。结果表明,交直流混合微电网能够有效降低系统综合运行成本,提高清洁能源利用率。     

孤岛模式下的微网优化运行策略

微网的灵活、高效、经济、环保以及能源多样等优势使微网与传统大电网的运行管理方式有所不同。研究了微网在孤岛运行模式下,考虑分布式电源的发电成本、环境成本以及微网的设备维护成本,在满足微网运行约束条件的基础上,优化微网内不同分布式电源和储能系统的功率输出,使系统的总运行成本最小。分析并建立了含有风力发电系统、微汽轮机、燃料电池、柴油发电机和蓄电池的微网优化运行模型,在对风电功率和敏感性负荷预测的基础上,采用遗传算法求解该模型,并通过算例验证了方法的可行性。     

基于双层优化理论的多微网协调优化调度研究

微网技术的发展较好地解决了分布式电源并网后其出力随机性给电网带来的不利影响。但当大量分散的微网接入配电网时,难以保证对多微网系统调度的高效性与经济性。基于上述问题,提出了针对电网峰平谷时段的多微网系统协调调度策略,建立了基于双层优化理论的多微网协调调度模型。在上层优化模型中,将考虑网损的多微网系统综合运行成本最小作为目标函数,在下层优化模型中将各微网自身的运行经济性作为优化目标,通过合理分配各微网出力以及微网间的交互,最终得到多微网系统的最佳运行方式。仿真结果表明,本文提出的调度模型和调度策略有效可行,能够降低网损,提高微网运行的经济性。     

计及混合能源共享站的多微网系统双层混合整数规划

为解决高比例可再生能源背景下的区域综合能源系统季节性电量不平衡的问题，提出一种计及季节性氢储的混合能源共享站，并以此构建含混合能源共享站的多微网能源系统。随后，为突出能源共享站在季节性电能互补中的作用，提出以联盟微网系统运行成本最低为上层优化目标，系统内净负荷均方差最小为下层优化目标的双层混合整数规划，并对模型的求解过程进行说明。由于能源共享站由联盟微网系统自身建造，各微网之间还存在着合作关系，因此，提出基于交互价值贡献度大小的纳什议价方法，对能源共享站成本及联盟额外利润进行分配。算例结果表明，该模型可有效减少各微网的运行成本和微网内负荷均方差。为解决区域综合能源系统中可再生能源季节性不平衡问题提供参考。     

考虑电动汽车用户满意度的微网分层优化调度策略

针对住宅区微网中的电动汽车集群,提出一种考虑电动汽车用户满意度的微网分层优化调度策略。将微网调度优化的过程分为负荷层和源储层,负荷层在保证用户满意度的前提下,利用电动汽车的储能特性平抑微网的负荷峰值,源储层先用可再生能源出力支持微网用电负荷,多余出力部分则通过电动汽车进行消纳,使得微网综合运行成本达到最低。然后,用改进蚁狮算法求解源储层模型,最后,通过算例进行验证。结果表明,相对于电动汽车无序充电,该策略大幅提升了微网运行的经济性、可靠性以及电动汽车用户的满意度。     

考虑电动汽车用户满意度的微网分层优化调度策略

针对住宅区微网中的电动汽车集群,提出一种考虑电动汽车用户满意度的微网分层优化调度策略。将微网调度优化的过程分为负荷层和源储层,负荷层在保证用户满意度的前提下,利用电动汽车的储能特性平抑微网的负荷峰值,源储层先用可再生能源出力支持微网用电负荷,多余出力部分则通过电动汽车进行消纳,使得微网综合运行成本达到最低。然后,用改进蚁狮算法求解源储层模型,最后,通过算例进行验证。结果表明,相对于电动汽车无序充电,该策略大幅提升了微网运行的经济性、可靠性以及电动汽车用户的满意度。     

考虑风电消纳的区域多微网分层协调优化模型

随着电力市场改革不断深入,研究配电侧多微网间的能量交易问题对提升区域经济性具有重要意义。为减少微网运行经济成本、促进可再生能源消纳以及降低微网大规模接入对配电网运行造成的不利影响,以相邻范围内多微网间能量交易作为研究对象,构建了基于合作博弈的区域多微网分层协调能量优化管理模型。该模型上层为管理中心统一定价,下层为各微网自治优化。下层考虑不同类型负荷的需求响应,并通过协议签订形式形成与用户间的协调运行;采用二阶锥松弛技术将含潮流约束的非凸非线性规划问题转化为可有效求解的二阶锥优化问题,并采用对偶理论、Big-M法等分解理论将原双层规划模型转化为易求解的单层规划模型。上层管理中心制定电价并与微网进行多次决策交互以获得区域多微网经济运行的均衡状态,随后基于Shapley值对区域多微网进行收益分配。最后通过算例验证了该模型对于提升微网收益、促进可再生能源消纳的有效性。     

计及电转氢和燃料电池的电热微网日前经济协调调度模型

随着微能源网中风电与光伏占比不断提高,发展多元化的储能技术将会缓解因风光能源波动给能量调度带来的压力.为此,提出将电转氢(P2H)与燃料电池(FC)相结合,作为电热微网的灵活性资源,参与微网的能量调度.在此背景下,构建了包含风电、光伏、P2H、FC、燃气轮机、电锅炉的电热微网日前经济协调调度模型,以微网日运行成本最低为目标函数,综合考虑各设备的出力约束条件,分别分析了P2H与FC在离网运行和并网运行2种模式下对调度所起的作用.采用CPLEX求解器对模型进行求解,算例分析结果验证了所建调度模型的合理性.     

含能源互联微网的主动配电网分层分布式协调控制

目前,天然气网络、热力网络和电力网络在主动配电网中的耦合联系加深,共同为用户提供冷、热、电、气等多种不同形式的能源,但相关的协调控制技术仍不成熟。以电网为核心,和热网、天然气网进行互动优化,首先提出了含电力网络、天然气网络和热力网络的综合建模方法,对各能源子系统多能流的约束条件及运行目标进行了综合优化,实现了多能源协调互补和深度融合。然后,设计了多微网和主动配网之间在稳定运行时的分层分布式协调控制策略,将系统分为主动配电网层、能源互联微网层和元件层的三级控制结构,在元件层提出采用改进后的二级功率优化控制来进行分布式设备之间的协调控制。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建主动配网的仿真平台,含3个能源互联微电网来证明智能调控方法的合理性。     

基于多智能体一致性的能源互联网协同优化控制

针对能源互联网中多种能源协同优化与控制,提出了一种协调优化控制策略以实现分布式可再生能源的大规模利用。设计适用于区域能源互联网的动态多智能体协同框架,上层调度以综合成本最小化为目标,对一次能源进行日前调度优化,实现能源的经济利用和多种能源主网的安全稳定运行。提出了应用于配电网中的基于一致性理论的二级控制策略,在电压和频率的安全域内,实现分布式电源有功功率和联络线功率的精确控制,并讨论了延时通信对控制的影响。最后,仿真验证了所提策略的有效性。     

基于多层电价响应机制的主动配电网源—网—荷协调方法

为应对可再生能源高渗透率配电网多层协调难题,提出了一种基于多智能体和多层电价响应机制的配电网模糊机会约束源—网—荷功率协调响应方法。针对分布式电源、主动负荷及微电网的运行特性,分析了可再生能源高渗透率配电网的源—网—荷协调难题,引入多智能体系统和多层电价响应机制构建协调优化框架。在此基础上,考虑可再生能源及主动负荷的不确定性因素和多智能体对风险的追求差异,利用模糊机会约束规划刻画主动配电网与源、荷及微电网的协调互动,分别构建配电网层、直接协调源荷层和间接协调微电网层的优化模型。随后,利用神经元网络和等价类转化处理随机规划模型中的模糊因素,并采用蝙蝠算法和黄金分割法进行求解。最终,通过算例仿真验证了该优化方法的有效性。     

基于改进蝙蝠算法的微网群能量优化方法

针对微网群如何稳定运行以及最大程度减少网群运行成本等问题,进行了基于改进蝙蝠算法的微网群能量优化研究。系统以离网运行的两个交流微电网和一个直流微电网构成的微网群作为研究对象,构建包含集中储能系统的微网群架构,利用运行成本和环境影响成本为多目标函数建立优化调度模型,通过二元对比权定法将多目标函数转化为单目标函数,采用基于Tent映射与柯西变异的改进蝙蝠算法进行能量优化。结果表明,对比传统的微网群优化方法,该系统能量优化方法具有较好的系统运行稳定性,有效提高了系统经济效益,使得日运行综合成本降低了14.63%。     

计及风电相关性的区域综合能源系统多时间尺度优化调度

为解决源荷不确定性和风电相关性导致区域综合能源系统调度结果可信度低的问题,以综合运行成本最小为目标,提出一种计及多时间尺度的区域综合能源系统调度模型。在日前阶段,提出计及风电相关性的两阶段鲁棒优化模型,使用列和约束生成法进行迭代求解。日内调度阶段考虑了冷热电响应速率的不同,提出基于模型预测控制的冷热电分层滚动优化模型,进一步消除源荷功率波动。仿真结果表明：计及风电相关性的鲁棒优化方法降低了保守性,提高了经济性;在冷热电分层优化时使用模型预测控制,实现了区域综合能源系统的经济及稳定运行。     

基于改进多目标粒子群算法的微电网并网优化调度

微电网能够协调分布式电源,从而充分发挥分布式发电技术在经济、能源和环境中的优势。针对微电网并网时的优化调度问题,建立了考虑发电成本、污染物排放的微电网系统的环保优化模型,并利用改进的多目标粒子群算法,在这两个目标之间进行协调权衡和折中处理,使所有目标函数尽量达到最优。选取微电网案例的日负荷数据进行了优化调度计算,仿真结果表明了所提模型和算法的有效性。