计及蓄电池使用寿命的热电联供型微电网经济优化

热电联供型微电网与当前能源互联网发展联系紧密,具有经济、节能、环保等优点。为了使热电联供系统的经济模型计算更加精确,文章在微电网经济调度优化模型中,考虑了蓄电池充放电深度和荷电状态SOC对蓄电池寿命的影响,利用加权吞吐量法计算其运行成本,建立了含风电机组、光伏电池、储能系统、燃料电池、空调机以及热电联供的并网型微电网系统的日运行成本优化模型,采用改进型遗传算法优化各微源出力,使其日运行成本最小。通过仿真算例,验证了考虑蓄电池使用寿命的微电网运行成本模型更符合实际运行工况。     

考虑光热电站参与的新能源热电联供型微网运行优化

针对传统热电联供型微网运行存在的问题,文章引入光热电站,并结合风力发电、光伏发电、电加热器、储能系统构成热电联供型微网,提出了一种计及微网运行成本的新能源热电联供型微网运行优化策略。该优化策略综合考虑与外部电网交互成本、各设备维护成本、储能老化成本及热电功率平衡约束等因素,建立了热电联供型微网运行优化模型,并采用YALMIP工具箱进行求解。结果表明:该模型运行成本降低了6.2%,电加热器配合光热电站可以提高微网的运行灵活性,实现电-热能量的双向流动,光热电站在一定范围内增大了发电规模,可有效降低微网运行成本。     

与需求响应联合优化的联网型微电网储能容量随机规划

针对含分布式电源、需求响应资源的联网型微电网,提出一种与微电网内多类型需求响应资源联合优化运行的储能系统容量配置优化规划模型。模型以微电网用能成本与储能设备年投资成本之和最小为目标函数,考虑需求响应资源可柔性调节区间、储能设备的荷电状态、微电网与主网间变电容量等约束条件,并计及分布式电源出力的不确定性影响,建立储能容量随机优化规划模型,利用混合整数线性规划算法求解。对某实例微电网仿真分析优化配置储能容量对提高微电网运行和规划的经济性的影响,结果表明模型可实现微电网储能系统最佳容量配置决策,同时优化需求响应资源和储能系统的运行策略。     

计及制冷负荷柔性调节的微电网两阶段优化运行模型

制冷负荷参与运行调控可以有效降低微电网供能压力和新能源波动偏差。以空调为例建立优化调控模型,提出了一种计及制冷负荷柔性调节的微电网两阶段优化运行模型。第一阶段以运行成本最小化为目标,建立微电网多能设备协同优化模型,优化制冷负荷、储能设备、柴油发电机等设备运行策略与电网购电方案。第二阶段以新能源波动平抑成本与剩余波动偏差最小化为目标,建立含制冷负荷、储能装置等多类型资源调节响应特性的新能源波动功率平抑模型。以三栋商业楼宇与风光柴储组成的微电网系统来验证所提模型的有效性。仿真结果表明,通过制冷负荷优化调控,可以在不影响用户用能满意度的前提下提升微电网运行的经济性,降低新能源波动功率,整体可使微电网总运行成本降低3.3%、新能源波动偏差功率减小约61%。     

基于净功率频率分解的微电网混合储能 优化配置研究

微电网利用储能系统、微型燃气轮机等能够快速响应负荷和间歇式能源功率变化的可调节资源,平抑风光出力的波动性,提高电源出力和负荷的匹配性,形成能够基本实现内部功率平衡的供电网络,降低间歇式电源并网对电网安全运行造成的影响。蓄电池等能量型储能的能量密度高,但频繁充放电会快速降低电池使用寿命;超级电容等功率型储能的能量密度低,但功率密度高,并且可充放电次数多。研究了微电网中采用蓄电池和超级电容组合的混合储能系统优化配置方法,利用快速傅里叶变换对一个控制周期内的微电网净功率进行频谱分析,确定混合储能系统的输出功率,建立了以混合储能配置成本最小化为目标的优化模型,并采用粒子群算法进行求解,最后通过算例验证该方法的有效性。     

基于分层控制的微电网混合储能协调优化策略研究

复合储能是保障微电网安全稳定的关键技术之一,本文根据储能电源的各自运行优势特点,提出了基于上层下垂-下层倒下垂的分层协调控制策略,上层全钒液流电池储能运用自主下垂控制,超级电容运用倒下垂控制策略,以增加系统稳定性、减少系统建设成本、增加实际工程可行性为优化目标,应用PSCAD专业软件对系统进行模拟仿真,仿真验证本文所采用的控制策略可控制微电网稳定运行,对微电网大容量储能系统的配置与设计提供有价值的参考和帮助。     

基于多目标粒子群算法的微电网优化调度

提出了一种经济与环保相协调的微电网优化调度模型,针对光伏电池、风机、微型燃气轮机、柴油发电机以及蓄电池组成的微电网系统的优化问题进行研究,在满足系统约束条件下,建立了包含运行成本、可中断负荷补偿成本以及污染物处理费用的微电网多目标优化调度模型,并利用多目标粒子群算法（MOPSO）求解微电网优化调度问题,仿真结果表明该模型对微电网优化调度具有一定的指导作用。     

考虑电气转换及储能一体化的SOFC热电联供技术优化

当前热电联供技术优化方法,仅分析储能和发电装置的关系,导致优化后的热电联供技术,在环境温度和负荷率影响下,热电联供热力性能较低,为此提出考虑电气转换及储能一体化的SOFC热电联供技术优化。分析电堆电化学反应,确定SOFC产生的能源指标;依据SOFC电堆电化学反应计算结果,建立电气转换及储能一体化的SOFC热电联供系统模型结构,根据SOFC热电联供系统运行流程,分析SOFC发电装置、储能设备、热能处理设备之间的工作互通关系;基于分析结果,确定OFC热电联供技术优化目标,设计目标函数和最大装机容量约束并求解,实现SOFC热电联供技术优化。实验结果表明：在环境温度和负荷率影响下,考虑电气转换及储能一体化的SOFC热电联供技术优化方法,优化后的热电联供热力性能更高。     

600 MW双机热电联供系统智能优化方法研究

以600 MW双机热电联供系统为研究对象,引入基于灰狼捕食行为模拟的群智能优化算法,针对其繁琐更新机制导致热电负荷分配时效性差的问题,进一步提出改进的灰狼优化算法(GGWO),利用前3等级狼的位置和高斯采样进行种群进化机制更新。通过EBSILON平台开展仿真试验,揭示600 MW双机热电联供系统的热电耦合特性和系统运行特性,并将改进的灰狼优化算法应用于该系统的热电负荷优化分配。结果表明：两台机组电负荷一定时,尽可能增大抽凝机组的抽汽供热量可减小系统总热耗量;通过智能热电负荷运行优化,可有效降低系统总热耗量,提高系统经济效益。     

基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置

为了充分发挥价格杠杆在微电网储能配置中的作用,提升多微电网储能充放电的协调性,提出一种基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置方法。配电网作为博弈主体,考虑价格杠杆对微电网储能充放电行为的影响,以配电网运行成本最低为目标对电价进行调整,下发给博弈从体。多微电网为博弈从体,考虑运行策略对容量规划的影响,以各微电网年化总成本最低为目标,建立微电网储能容量双层优化配置模型,确定对应电价下微电网的最优储能容量及运行策略。IEEE33节点系统算例分析表明,通过价格杠杆对微电网的储能容量进行优化配置后,既提高了微电网自身的收益,又减小了配电网的运行成本。     

基于频谱功率分配的微电网微源容量优化配置

光伏等新能源发电具有波动性,将其与可控发电装置或储能等可控微源相结合以微电网的形式发电,可减小功率波动对电网的影响。针对含光伏的独立型微电网,对其中微燃机和储能进行协调容量优化配置,通过对微电网的净负荷进行频谱分析,并考虑微燃机与储能对负荷波动的响应特性,利用优化频域分频点的方法确定微燃机与储能的功率分配策略,根据此功率分配策略,计及储能和微燃机的运维成本及储能的循环使用寿命,将分频点和电源容量作为优化变量,建立了以年综合成本最小为目标的双层优化配置模型。算例结果表明,合理的分频点可使储能与微燃机的容量配置更为经济,并可提高储能的循环使用寿命和降低微燃机的运行成本。     

基于NCPSO的微网群优化调度策略研究

传统的粒子群优化（PSO）算法因在微网优化中不易达到全局最优而导致微网运行成本过高,该文采用小生境混沌粒子群优化（NCPSO）算法对混合微网群的运行策略进行协同优化,以实现区域微网经济性最优、环境治理成本最低、风光等可再生能源利用率高等目的。根据所提出的调度策略,建立的优化调度模型包括动态电价下的负荷模型、经济收益模型以及成本模型等,使用NCPSO算法得到多微网在一个周期内的最佳运行状态,实现微网群系统综合能源的互动调控、空间互补。通过分析微网群的功率交互动态、可控能源的发电以及储能电池的荷电状态等,验证微网群的电力负荷响应动态电价,表明了NCPSO算法优化微网群运行的优越性、有效性。     

Multi-objective planning and optimization of microgrid lithium iron phosphate battery energy storage system consider power supply status and CCER transactions

Lithium iron phosphate battery (LIPB) is the key equipment of battery energy storage system (BESS), which plays a major role in promoting the economic and stable operation of microgrid. Based on the advancement of LIPB technology and efficient consumption of renewable energy, two power supply planning strategies and the china certified emission reduction (CCER) model are proposed respectively. Based on it, the multi-objective planning optimization model with economic benefits, environmental benefits and power supply stability as the objective function is established for the first time, and the Newton Weighted Sum Frisch method (NWSFA) solution model is adopted. In the planning process, rain flow counting method is used to research the life of BESS, which improves the accuracy of energy storage annual cost calculation. A park in northern China is taken as a case study to demonstrate the application of this model. The simulation results show that the annual economic operating cost of BESS is decreased by 18.81%, the energy supply reliability is increased by 0.15%, and the optimal electricity price adjustment ratio of the system is 15%.     

计及天然气压力能的微电网储荷协调优化调度

为解决天然气输送过程中压力能的浪费问题,提高天然气能源利用率,提出将天然气压力能发电系统引入至微电网整体调度方案中。针对天然气压力能发电系统中前后端口的补热需要,将微电网中的风冷热泵补热系统与压力能发电系统进行耦合。考虑到由天然气管网中流量波动和环境因素造成的压力能出力波动问题,提出微电网储荷一体化协调优化方案,以确保系统高效稳定运行。基于上述内容,构建考虑可控电源出力成本、储能调度成本、微电网与配电网的交互成本和负荷调度成本的微电网优化调度模型,并采用Yalmip工具包编写优化调度程序。最后,通过对西南地区某调压站数据进行仿真,验证该方案的可行性与经济性。     

基于集合经验模态分解的微电网混合储能优化配置

为了平抑微电网联络线功率,该文采用磷酸铁锂电池与超级电容组合的方式进行微电网混合储能优化配置。首先,根据电网调度安排,将微电网净负荷分解为联络线功率与混合储能系统总功率。其次,通过集合经验模态分解将混合储能总功率分解为锂电池平抑的低频分量与超级电容平抑的高频分量,并建立混合储能的等年值成本、平抑联络线功率、能量供需平衡目标函数,采用自适应粒子群算法求解混合储能容量。根据储能的荷电状态,采用模糊控制算法对锂电池、超级电容的充放电功率进行二次修正,保证储能系统的长期运行。基于某并网型微电网进行算例分析,仿真验证该方法的经济性与有效性。     

基于负荷侧响应的含储热热电联产的风电消纳模型

为了有效减少弃风,提高风电消纳能力,该文从负荷侧出发,通过峰谷分时电价策略引导用户的用电方式,达到削峰填谷,优化负荷曲线的目的。同时,在传统热电联产机组中应用大容量储热装置,通过对储热环节的控制,解耦“以热定电”约束,提高系统调节能力。以系统煤耗量最低为目标,构建包含储热的热电联产机组与风电联合出力优化调度模型。该模型考虑系统中的含储热热电联产机组运行成本,同时兼顾储热、负荷侧响应与热电平衡的相关约束等因素,采用基于模拟退火的粒子群算法对模型进行求解,并利用算例比较不同模式下的结果,验证了模型的有效性。     

Design and optimum energy management of a hybrid renewable energy system based on efficient various hydrogen production

Utilizing renewable energy resources is one of the convenient ways to reduce greenhouse gas emissions. However, the intermittent nature of these resources has led to stochastic characteristics in the generation and load balancing of the microgrid systems. To handle these issues, an energy management optimization for microgrids operation should be done to urge the minimization of total system costs, emissions, and fuel consumption. An optimization program for decreasing the operational cost of a hybrid microgrid consisting of photovoltaic array, wind unit, electrolyzer, hydrogen storage system, reformer, and fuel cell is presented. Two different methods of producing hydrogen are considered in this study to ensure the effectiveness of the developed methodology. In the microgrid system with high penetration of renewable energy resources, using storage technologies to compensate for the intermittency of these resources is necessary. To evaluate the functioning of the microgrid system, a mathematical model for each source is developed to coordinate the system operation involving energy conversion between hydrogen and electricity. Particle Swarm Optimization Algorithm is utilized to determine the optimum size and operational energy management within the system. It is evident from the results that there is about a 10% reduction in the amount of CH₄ consumption in reformer when the electrolyzer was employed in the system. It is observed that the CH₄ reduction in summer and fall is higher than other seasons (10.6% and 11.5%, respectively). The reason is that the highest RES production occurs in these seasons during a year. It is also worth mentioning that the electrolyzer technology would play a significant role in decreasing the CH₄ consumption in the microgrid system.     

Evaluation of a base‐loaded combined heating and power system with thermal storage for different small building applications

The objective of this paper is to demonstrate the advantages of using a combined heating and power (CHP) system operating at full load to satisfy a fraction of the facility electric load, that is, a base load. In addition, the effect of using thermal storage during the CHP system operation (CHP‐TS) is evaluated. A small office building and a restaurant with the same floor area, in Chicago, IL, and Hartford, CT, were used to evaluate the base‐loaded CHP and CHP‐TS operation based on operational cost, primary energy consumption (PEC), and carbon dioxide emissions (CDEs). Results indicate that, in general, the use of thermal storage is beneficial for the CHP system operation because it reduces cost, PEC, and CDEs compared with a CHP with no thermal storage. The CHP and CHP‐TS operation is more beneficial for a restaurant than for a small office building for the evaluated cities, which clearly indicates the effect of the thermal load on the CHP system performance. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于双模糊控制的独立微网能量优化策略

为使微网运行效益最大化,提出一种含风—储系统的独立微网的能量优化策略,该策略采用双层模糊控制方式,针对微网峰谷特性,根据日前启停机计划确定风电机组与需求侧管理负荷的投切状态,对实时调度则使用模糊控制得到风电机组、储能与负荷的功率值。对于微网瞬时功率波动,采用模糊理论,通过蓄电池—需求侧负荷混合系统平抑功率波动。实例应用结果表明,该独立微网能量优化策略有效。     

交流微电网能量管理双层控制系统及其策略研究

为满足分布式电源和微电网技术发展的需要,针对含有光伏发电系统、风力发电系统、双馈风电模拟实验平台、储能系统以及负荷的微电网实验系统,设计开发了微电网能量管理双层控制系统,即本地智能控制层和专家协调控制层;分析了交流微电网在并/离网两种状态下的实时能量管理策略和锂电池储能系统经济运行模型;最后在该微电网实验系统主控单元中完成了对能量管理系统的调试,运行结果验证了所提能量管理策略的有效性和实用性。