考虑用户侧微能网能量支援的电–气–热耦合系统可靠性评估EI北大核心CSCD

微能网是用户侧多能耦合的重要形式,大量微能网接入对供能可靠性影响显著。针对当前多能耦合系统可靠性评估对用户侧微能网运行模式、能量支援方式研究不充分的问题,提出考虑多微能网能量支援的电-气-热耦合系统可靠性评估方法。根据能量的网间支援与多能支援,定义并网运行、不完全孤岛独立运行、不完全孤岛联合运行、完全孤岛独立运行、完全孤岛联合运行5种故障后微能网运行模式;构建计及微能网运行模式的电-气-热耦合系统故障影响分析及可靠性评估框架;采用基于功率圆的静态孤岛划分方法确定微能网孤岛范围和孤岛运行模式,建立适用于各种微能网运行模式的统一孤岛多能负荷动态削减模型。算例分析结果表明,故障后通过用户侧多能耦合和微能网联合优化运行,能够实现电、气、热系统间的多能高效支援和支持更多重要负荷的可靠供能。     

计及综合需求响应的冷热电联供独立微网容量优化配置模型

冷热电联供微网是综合能源系统的典型应用,考虑综合需求响应的微网规划是提高微网系统性能的基础。基于冷热电联供微网中气、电、冷、热等不同形式能源间的耦合互补、互替、互动关系,建立微网系统中IDR实施的具体模型-储能设备、可控负荷(可削减负荷、可平移负荷)、可转换负荷的模型和系统能量流,综合考虑年等值投资成本、年燃料费用、年运行管理费用和年IDR成本,建立计及IDR的微网容量优化配置模型,约束条件中计及IDR约束、可靠性约束等,算例中多场景对比结果表明,IDR提高了系统配置的经济性和可靠性,促进可再生能源的消纳,验证了模型的正确性和合理性。     

基于共享储能的微网园区系统能量协同优化

能源互联网是冷、热、电、气高度融合的新兴途径,实现了能源系统的多目标综合优化.首先将共享储能与源-网-荷-储的微网园区综合能源系统相结合,提出了包含光伏、风力发电等分布式能源的协同优化模型;然后通过分析广义能源互联网的运营模式,综合考虑社区综合能源系统中重要设备及负荷等因素,构建以经济性为能量协调优化目标函数;其次,为实现分布式能源的充分利用,在微网优化的基础上,加入电网层的能量优化;最后,利用模糊遗传算法对构建模型进行求解,通过具体算例验证了所提模型的有效性.由于该方案合理利用共享储能,优化过程将能量优化与经济优化相结合,表明所提方案有助于降低费用、合理分配电能.     

串联结构多微网的负荷供电性能多目标优化控制

相邻区域内的微网因互联互供所需可组成多微网系统,有助于提高该区域内微网能效。针对离网模式下串联结构多微网,提出一种综合考虑负荷供电率和负荷持续供电时间的负荷供电性能多目标优化控制算法。建立各层子微网负荷供电性能最优的多目标函数,各层子微网联合进行分布式预测控制,实现滚动优化。算例结果证明,该控制算法实现了多微网负荷供电性能多目标优化。     

基于可能度的冷热电联供微网区间优化调度模型

提出了含多种能量转换途径的冷热电联供微网非线性区间优化调度模型。首先,以充分利用光伏、风电等新能源为目标,确定了实现电冷、电热、热冷能量转化的灵活冷热电联供微网系统。然后以此系统为对象,针对光伏、风电、冷热电负荷随机性问题,考虑分时电价、环境效益等因素,建立以系统综合运行成本最低为目标的非线性区间优化模型。根据区间可能度模型,将不确定性模型转化为确定性模型,结合改进粒子群算法进行求解。最后通过算例验证了该模型的合理性、灵活性,并结合仿真结果分析了区间可能度和负荷波动对综合运行成本的影响。     

基于NSGA-Ⅱ算法的并网型微网多目标调度

将分布式电源及储能单元组建成微网接入大电网并网运行,可以充分发挥分布式发电供能系统效能。由于并网型微网与外部大电网存在能量交换,会改变线路潮流,进而影响电能质量和供电可靠性。微网中各发电单元的优化调度是微网设计者所面对的一个重要课题。针对微电网并网时的优化调度,建立了考虑发电成本、污染物治理成本的微电网系统的环保优化模型。应用改进型非劣排序遗传算法(NSGA-II),进行多目标优化求解,得到Pareto最优解集。对浙江某并网型微电网进行24h优化调度进行计算分析,在和传统的单目标GA算法进行对比后,验证了其可行性和有效性。     

基于内点法的CCHP系统经济运行研究

针对以燃气内燃机与吸收式冷温水机组为核心的冷热电三联供系统,提出了一种并网不上网情况下的经济运行优化模型。该模型以满足冷/热、电负荷需求时系统运行费用最小为优化目标,在分析相关设备的热电特性并得到相应的特性函数的基础上建立各项约束条件,同时着重考虑了三联供系统与电空调之间的配合问题。利用路径跟踪内点法对该模型进行优化求解,得到冷热电三联供系统的优化运行方案。以贵州某实际建筑物为研究对象,在不允许三联供系统向电网供电的情况下,选取典型月份的冷/热、电负荷预测数据,应用提出的基于内点法的冷热电三联供系统经济运行优化方法制定出燃气内燃机发电计划及电空调运行计划,结果验证了本文提出的冷热电三联供系统经济运行优化方法的可行性。     

微网并网时的经济运行研究

针对微网并网期间的经济运行问题,建立了微网系统的经济性模型。该模型不仅考虑了热电冷联产系统的发电特性,而且计及了分时电价的影响和潮流双向流动时产生的电能交易问题。选取某具体微网设计案例的典型日负荷数据进行优化计算,求解出各个微源的最优出力,给出了该算例的经济运行方案。根据仿真结果总结了微网并网经济运行的特性,表明该模型用于分析微网经济运行特性是正确、有效的。     

考虑非计划脱网重要负荷独立供能的综合能源系统优化调度

在考虑非计划脱网后重要负荷供能需求的基础上，文章对并网时的综合能源系统（integrated energy system，IES）进行优化调度。首先以经济调度为目标，考虑不同能源转换效率及能量约束，建立含有冷、热、电多种能源形式的日前经济优化调度模型；在此基础上，根据非计划脱网后重要负荷供能需求提出储能系统荷电状态（state of charge，SOC）动态约束方法，在保障重要负荷的基础上充分利用储能系统容量；通过粒子群算法进行求解，最终确定多能流协同优化调度方案。算例分析表明：按照所提方案对储能系统SOC进行动态约束，能够在约束范围内充分发挥储能系统的“低谷电高峰用”作用，与传统分供式相比，具有显著的经济优势；建立的并网经济优化调度模型能够保证任意时刻脱网都满足重要负荷短时供能需求。     

供能设备模型对冷热电联供微网系统经济调度的影响

针对一种含光伏、蓄电池和冷热电联供的微网,在满足用户多种能源需求和联网运行的条件下,对系统中的微型燃气轮机、余热锅炉和制冷机等主要供能设备采用基于部分负荷(part load ratio,PLR)特性的模型,建立了以总运行成本最低为目标的微网日前动态经济调度的0-1混合整数非线性规划模型。通过求解某个楼宇CCHP型微网夏季典型日的算例,从优化调度方案、总运行费用等方面,比较了系统设备采用部分负荷特性模型和固定效率模型时的调度优化差异。结果表明,两种模型对于调度结果的误差不可忽略,部分负荷特性模型的结果更为准确;值得注意的是冷负荷所造成的模型误差比较显著。     

面向园区的光储型微电网设计与应用

为满足园区重要负荷在配电网失电后的可靠供电以及园区并网下的经济运行需求,设计了一种集光伏发电、储能装置、负荷等可控设备于一体的园区光储型微电网。开展了系统的容量配置和控制架构设计,研发了微电网中央控制器和园区能量管理系统等关键模块。园区微电网中央控制器提供的并离网下模式切换控制方法,在配电网发生故障时可快速切换运行模式,保障了园区重要负荷的稳定供电,最大化减小了配电网故障带来的影响。园区能量管理系统提供的经济调度模型,以最小运行费用为目标,通过商业软件CPLEX求解,给出了园区各设备在多场景下的最优运行结果。设计的系统已在某产业园成功应用,通过实测数据证明了所设计系统的合理性。     

基于三端口电力电子变压器的交直流混合微网分层多目标优化

三端口电力电子变压器(PET)具有交流、直流接口,便于主网、交流微网、直流微网协调优化。根据PET结构,将三端口PET并网的交直流混合微网分为微网层、混合层和并网点层,以并网点层功率波动最小、混合层新能源最大程度消纳、微网层新能源和负载功率变化率最小为目标建立分层多目标优化模型。基于PET端口容量、传输效率限制,改进了微网、PET并网点供蓄能力指标,减少了优化约束条件。在此基础上,实现了加权的多目标求解,提高了求解效率。算例验证了分层多目标优化和供蓄指标的有效性。     

计及不同主体的微电网日前优化调度方案研究

对并网运行模式下的某微网系统的日前优化调度方案进行了分析,该微网系统涉及主网、可再生能源、蓄电池及用户多个利益主体。该系统既可从主网获取电能,也可从系统内部的光伏阵列、风机及储能蓄电池获得电能。在主网与微网的交换功率约束、蓄电池充放电电量约束及充电次数等一系列约束条件下,以平均负荷供电成本最小为目标构建了3种优化调度对比模型,并借助MATLAB工具,分别采用原始-对偶算法、混合惩罚函数法、改进的遗传算法对3种调度方案模型进行了最优求解,以实现不同利益主体的合理利益分配,使系统综合效益最佳。最后通过某微网系统算例验证了模型的有效性和经济性。算例结果表明,充分利用蓄电池的调控作用,以及选择性地接纳可再生能源,并适度提高微网与主网之间的交换功率,可使微电网运行于最优经济状态。     

基于需求侧综合响应的热电联供型微网运行优化

热电联供型微网具有能源利用率高、灵活可靠的特点,成为实现能源生产和消费转型、解决环境问题的重要手段。热电联供型微网热、电紧密耦合,给其运行的灵活性和经济性带来了不利影响,为此提出基于需求侧综合响应的热电联供型微网运行优化方法。需求侧综合响应包含热负荷响应和电负荷响应,可为热电联供型微网的热、电生产提供优化空间。热负荷响应建模根据建筑物热工模型,建立供暖功率与室内温度的关系方程。电负荷响应考虑可转移负荷。在此基础上建立热电联供型微网运行优化混合整数线性规划模型,采用CPLEX软件进行求解。算例分析结果表明,需求侧综合响应的应用提高了热电联供型微网热、电生产的灵活性,同时给系统运行带来了可观的经济效益。     

基于改进粒子群算法的微电网多目标优化调度

微电网优化调度作为智能电网优化的重要组成部分,对降低能耗、环境污染具有重要意义.微电网的发展目标既要满足电力供应的基本需求,又要提高经济效益和环境保护.对此,提出了一种综合考虑微电网系统运行成本和环境保护成本的并网模式下微电网多目标优化调度模型.同时采用改进的粒子群算法对优化模型进行求解.仿真结果表明,该模型可以有效降...     

考虑阶梯碳交易和需求响应的含氢储能的并网型微电网优化配置

针对低碳背景下并网型微电网的优化配置问题,提出了一种考虑阶梯碳交易和需求响应的含氢储能的并网型微电网优化配置方法。通过在规划模型中引入阶梯碳交易机制,降低微电网的碳排放;以可再生能源发电功率与负荷功率的差值绝对值之和最小为目标,利用负荷需求响应引导用户改变用能策略,促进可再生能源消纳,减少储能配置容量,进一步降低微电网的碳排放和经济成本;建立包含风力发电机、光伏阵列、柴油发电机、电解槽、储氢罐、燃料电池的并网型微电网的双层优化配置模型,上层模型以微电网等年值综合成本最小为优化目标,下层模型以微电网年运行成本和年碳交易成本之和最小为优化目标;采用遗传算法与混合整数线性规划相结合的方法对双层优化配置模型进行求解。算例结果验证了所建模型的合理性和有效性,能够为含氢储能的并网型微电网的容量配置提供参考。     

计及需求侧管理的新能源微电网多目标优化调度方法

提出了一种考虑需求侧管理的新能源微电网多目标优化调度方法。首先,为了改善用电结构,计及微电网的新能源消纳、用户购电成本和负荷的平稳性,建立了基于微电网中可控设备负荷转移的需求侧管理多目标优化模型;然后以微电网的经济性和环保性为优化目标,建立了包含风力和光伏发电的并网型微电网多目标优化调度模型;最后采用改进的多目标粒子群优化算法求解模型。算例结果表明,所提方法在提高新能源消纳、降低用户的购电成本并实现负荷削峰填谷的同时,能进一步降低经济和环境成本。     

计及微电网并离网两种工况的储能容量优化配置

对于并网型微电网的容量配置需同时考虑并离网状态。离网工作时,单靠储能满足微电网长时间内的能量平衡,往往配置容量较大且经济性欠佳。针对离网状态,提出了一种考虑充放电倍率特性的储能与柴油发电机协同配置方案,同时计及了电池的寿命模型。分别给出离网时考虑切负荷率的每个时段储能、柴油机联合出力模型,以及并网时考虑削峰填谷每个时段储能、联络线联合出力模型。以切负荷率和切负荷期望为指标参数,经济性和电网依赖度为优化目标,采用磷酸铁锂电池进行容量配置。最后,采用实际工厂数据进行仿真计算,验证了方法的合理性。     

考虑微电网联络线利用率的混合储能容量优化

对并网型微电网中的蓄电池和超级电容混合储能系统进行储能容量的优化,利用离散小波变换对微电网中的净负荷功率进行分解,得到满足联络线功率波动要求的联络线功率分配,以及对蓄电池和超级电容的功率分配。考虑联络线利用率的提升,引入联络线功率平移调整量为优化变量参与混合储能容量的优化。建立以经济成本和联络线利用率综合目标为优化目标的模型并采用遗传算法进行求解,即满足经济性要求同时有效提高了微电网的联络线利用率。通过算例进行了验证分析。     

基于Multi-agent的微网控制模型研究

针对高渗透微电网接入配电系统后,给主网调度稳定运行和可靠性带来困难这一问题,基于Multi-agent提出一种新的微网控制模型,该模型将微网及内部单元作为a-gent节点行为,构建了微网的两层控制体系:对底层单元agent采用恒功率和恒频恒压控制方法;对上层微网agent,提出恒交换功率控制策略,使微电网在并网运行时表现为单一的可控负荷,微网与主网的交换功率维持恒定,减少主网的调度难度。通过建立微网两层控制体系相应的具体模型,并对两层控制体系之间的协同策略作具体分析,保证了微电网在不同运行模式下的稳定运行。在PSCAD中进行建模仿真,结果表明,该控制模型使微电网并网和孤网时均能可靠运行,且保证了对主网调度的友好性。