综合能源系统规划设计方法

本文研究综合能源系统的优化规划问题,以提高其综合能源利用效率。首先,建立了以电为核心的综合能源系统规划两层优化模型,系统运行调度优化模型以及系统规划优化模型,以系统优化运行指标作为系统规划优化的依据。该模型分别以经济性和环保性最优为目标,重点考虑了在采暖期和空调期综合能源系统的运行约束。其次,针对两层优化模型分别提出了适合的求解算法,禁忌搜索算法和粒子群算法。最后,给出算例验证本模型和算法可得到经济性和环保性目标下的综合能源系统优化规划方案。两种准则下的规划方案存在矛盾,经济性准则下倾向配置储能设备以充分利用分时电价,而环保性准则倾向配置其他高能效的供能设备。     

考虑可再生能源不确定性的综合能源系统优化调度方法

综合能源系统是实现可再生能源充分消纳和解决其不确定性的有效途径。专注于区域综合能源系统的优化调度问题,首先建立了以电为核心的综合能源系统优化调度模型,充分考虑高渗透率可再生能源的不确定性,分别在采暖期和空调期建立了系统运行约束模型、冷/热负荷供需平衡约束模型以及不确定性约束模型;其次采用具有良好全局搜索能力的粒子群算法作为调度模型求解算法;最后通过具体算例验证了该模型和算法可得到综合能源系统优化调度方案,并分析了可再生能源不确定性对调度方案经济性的影响,分析结果表明通过适当增加消纳备用可以有效避免因可再生能源不确定性引起的潜在经济损失。     

考虑随机性的区域综合能源系统多目标日前优化调度方法

为了满足终端用户对电力、天然气以及热能等多类型用能需求,实现对区域范围内的配电系统、配气系统以及能量中心（energy center, EC）系统的多维度优化调度和能量管理,同时考虑新能源发电设备以及负荷等不确定性因素带来的影响,该文提出了一种考虑随机性的区域综合能源系统（integrated community energy system, ICES）多目标日前优化调度方法。首先,构建了ICES中配电系统、配气系统以及EC系统的数学模型;随后,基于机会约束法构建了多目标随机优化数学模型,以最小化运行成本和温室气体及污染气体排放量为目标函数,采用NSGA-II优化算法对多目标随机优化问题进行求解;最后,针对一个典型的ICES进行考虑随机性的多目标日前优化调度分析。结果表明所提方法能够为系统调度员提供一系列可选方案,优化结果合理反映了随机性条件下ICES的运行特性,能够满足多种能源系统的潮流约束,实现了ICES在随机性条件下的经济环保运行。     

计及模糊机会约束的电-气-热能源枢纽多目标优化调度

为提高系统运行的经济性和环保性,针对风电出力和负荷预测的不确定性,本文在综合能源系统优化调度中引入综合需求响应,以成本和碳排放指标为目标函数建立基于模糊机会约束的多目标优化调度模型,模型由电网、气网、热网和电-气-热能源枢纽构成.将模糊机会约束转化为清晰等价类,并结合分群涡流搜索算法求解,算法在一定程度上克服了局部最优限制,增强了备选解的多样性.通过实际算例仿真验证了所提模型和求解算法的有效性.     

考虑风电接入和气电转换的综合能源系统日前区间优化

针对气电综合能源系统优化调度中未充分挖掘可调度因素、未充分考虑风电预测误差不确定性的现状,研究含风电的气电综合能源系统日前区间优化调度方法。首先,基于区间数学对风电出力的不确定性进行区间描述,综合考虑抽水蓄能、气电双向转换以及需求响应等资源和技术,并用区间数学表示优化目标和优化约束,构建含高比例风电的气电综合能源系统日前优化模型,综合优化系统的经济性、环保性。然后,基于区间序关系和可能度的方法将区间优化模型转化为确定性优化模型,继而采用Jaya算法进行求解,保证求解的高效性和解空间的可行性。最后,进行算例分析,仿真结果验证了综合利用抽水蓄能、气电双向转换以及需求响应等要素对系统进行区间优化,能取得优化效果上的优势,并能为系统调度人员提供风电不确定度对系统优化影响的信息。     

园区综合能源系统多目标优化调度与合作博弈求解

环境问题和低碳政策加剧了综合能源系统优化运营策略的碳排放压力。针对该问题,建立了园区综合能源系统运行下的多目标优化调度模型,该模型考虑了以总运行成本和碳排放分别描述调度策略的经济性与环保性。针对多目标权重选择易存在主观性偏差的问题,将多目标优化问题转化为经济性与环保性的合作博弈,并提出了基于卡罗需-库恩-塔克（KKT）条件下的多目标Parato前沿求解方法,进而采用基于安德森加速的ADMM算法计算合作博弈解。采用合作竞争博弈思想来确定实现的经济性与环保性两个目标之间的相协调的折中方案和最佳调度运行策略。最终算例部分通过分析四个季节典型日的园区综合能源系统优化调度策略,对所提方法进行了多场景验证,结果表明,所提方法可以在运行成本和碳排放之间做出合理的权衡。     

基于非支配排序遗传算法-III的工业园区综合能源系统多目标优化调度

为发挥综合能源系统多能高效协同优势,提出工业园区综合能源系统优化调度模型。首先建立工业园区综合能源系统机理模型。其次,构建了包含经济、环保和可再生能源占比的工业园区综合能源系统多目标优化评价体系,并以此为基础建立多目标优化调度的混合整数线性规划模型。最后,本文采用更具收敛性的非支配排序遗传算法-III（NSGA-III）对该模型进行求解,得到各能源设备最优运行策略的帕累托前沿。采用本文方法对某工业园区实际案例进行试验分析表明,多能互补优化可以在提高经济性和环保性的前提下满足生产用能需求,且其实时优化调度的鲁棒性较好。     

含电转气及储能的综合能源系统多目标优化调度

为满足综合能源系统的多种能量管理及优化调度,构建了含电转气及储能的综合能源系统混合潮流优化调度算法.基于能源集线器理论,建立了含能量转换设备和能量储存设备在内的能量中心数学模型.在计及电力系统、天然气系统和耦合环节的相关约束后,以运行经济成本和污染气体排放量最小为目标,通过混合潮流优化调度方法得出多种方案;再利用模糊决策确定出最终调度方案.确定的调度方案可兼顾安全性、经济性、环保性等多种约束,保证综合能源系统的稳定运行.仿真结果表明,所提算法可以为综合能源系统和能量中心提供多维度的调度方案,引入电转气和储能装置后能有效减少综合能源系统运行的经济成本和污染气体排放量及在含电转气设备时应计及电转气运行成本对调度的影响.     

基于改进樽海鞘群算法的区域综合能源系统优化调度

为降低区域综合能源的碳排放量,提高其经济性,文中建立了以运行成本和环境成本最小为目标函数的区域综合能源系统优化调度模型。利用莱维飞行和非线性收敛因子策略对樽海鞘群算法进行改进,得到改进樽海鞘群算法,提升了算法的全局搜索性能和收敛能力。采用改进樽海鞘群算法对区域综合能源系统优化调度模型进行求解,结果表明,改进樽海鞘群算法在经过47次迭代后就找到了最优解为2 536.24元,相比其他算法,迭代次数和收敛时间更少,求解精度更高。根据改进樽海鞘群算法的调度方案,各设备出力合理,系统运行的经济性和环保性较好,验证了所提区域综合能源系统优化调度模型和求解方法的实用性。     

面向区域综合能源系统的分布式优化调度方法

为保障区域综合能源系统(integrated community energy system, ICES)中多元能源主体的信息安全与涉密隐私,满足终端用户电/热等多维度用能需求,提出了一种面向ICES的分布式优化调度方法。首先,分别对ICES中配电系统、配气系统及耦合系统进行建模,并采用合适的数学方法对模型进行线性化处理;其次,以系统运行成本最小化为目标,通过引入共识变量实现对ICES优化调度问题解耦,并给出适用于ICES多元能源主体接入的分布式优化调度算法;最后,采用一个典型的ICES算例对所提方法进行验证。结果表明,基于文章所提方法得到的优化调度方案与采用集中式优化调度方法所得方案一致,能够在满足不同能源系统的运行约束,实现ICES经济最优运行的同时,保障ICES中多元能源主体的信息安全与涉密隐私。     

基于智能单粒子算法的微电网经济调度

为充分消纳可再生能源,以分时电价为杠杆,通过经济调度手段,对微电网内分布式发电资源进行优化配置。在综合考虑各类分布式电源发电成本和环境成本的基础上,计及热电联供收益、电能交易收益、电价补贴等多项运行收益,建立微电网多目标经济函数。考虑储能系统在不同时间断面上的耦合性问题以及时移特性,结合分时电价、净负荷曲线进行预调度。考虑微电网实时调度的快速性要求,运用智能单粒子算法搜索调度变量的最优解,并与常规粒子群算法进行对比。算例分析了基于冬季典型日数据的微电网调度方案和各项经济指标,结果表明微电网调度模型、调度策略和优化算法合理有效。     

基于改进两阶段鲁棒优化的区域综合能源系统经济调度

针对光伏出力及负荷的不确定性对系统日前经济调度和实时运行的影响,提出了一种以期望场景下最优,任意场景下可行的改进两阶段鲁棒优化方法,解决经典两阶段鲁棒优化存在的保守性问题。建立一种考虑可再生能源和负荷波动的区域综合能源系统改进两阶段鲁棒优化经济调度模型,通过列约束生成算法将目标函数分解为主问题和子问题进行反复迭代求解。模型第一阶段(主问题)以日前经济调度成本为目标函数,制定出包含系统设备出力、天然气供气计划的日前调度方案。在此基础上,第二阶段(子问题)以实时运行下调整成本为目标函数,通过调整设备出力应对系统中不确定波动。最后,以冬季某区域综合能源系统进行算例仿真,验证模型的有效性。#$NL关键词：区域综合能源系统;不确定性;改进鲁棒优化;经济调度     

不确定性环境下的孤岛型微电网鲁棒优化算法

针对可再生能源出力和负荷功率的不确定性,提出了日前计划-日内调度的孤岛型微电网鲁棒优化算法,其中日前计划针对可能出现的最恶劣场景,利用列约束生成算法将问题分解为主问题和子问题,交互迭代求解最优经济调度方案;日内调度阶段,利用每一时段的实时测量信息,基于日前计划调度结果对调整成本进行二次优化,通过对传统能源发电的功率调整...     

基于多通道迭代粒子群优化算法的微网经济调度

针对微网并网和计划孤岛运行方式下的经济调度问题,考虑分时电价差异及与主网能量交易,以最小化发电成本为目标,在由风电机组、光伏电池、燃气轮机和蓄电池组成的可再生能源的微网系统基础上建立了2种经济运行模型,同时通过对粒子群算法做出改进,提出了一种适用于多时段动态优化的多通道迭代粒子群优化算法并将其用于该文调度问题的求解,最后通过算例仿真证明改进算法的可行有效。     

基于两阶段鲁棒优化的西南地区微电网经济调度

针对西南地区可再生能源储备丰富的特点,考虑微电网中可再生分布式能源出力和负荷的不确定性对微电网运行调度的影响,搭建了两阶段鲁棒优化经济调度模型,求解系统在极端运行场景下的经济性最优解。模型考虑系统功率平衡和输出功率约束、需求响应负荷约束以及微电网与配电网的交互约束,通过不确定性调节参数处理微电网中的不确定性,调节模型的保守度。随后通过Benders分解算法将模型分为主问题和子问题求解,并采用对偶理论对内层模型进行解耦。最终得出的结果验证了所搭建模型的有效性,为微电网接入西南电网后的调度策略提供参考。     

基于改进二进制蝙蝠算法的独立型微网容量优化配置

该文围绕独立型风/光/柴/储微网的容量优化配置展开研究,以微网系统供电可靠性为约束条件,同时考虑微网经济性、环保性和可再生能源利用率3个指标,以加权后的年均综合费用最小为优化目标,构建微网容量优化配置的非线性整数规划模型。针对连续优化算法直接用于求解离散优化模型而导致的局部最优问题,该文提出一种改进的二进制蝙蝠算法(improved binary bat algorithm,IBBA),将差分进化(differential evolution,DE)算法的变异、交叉、选择操作与二进制蝙蝠算法(binary bat algorithm,BBA)相结合,增强BBA的全局寻优能力。算例结果表明,IBBA求解得到的配置结果在精度和稳定性上均优于遗传算法(genetic algorithm,GA)、粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)和DE算法。     

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...     

考虑新能源功率品质分层和可平移负荷的配电网有功调度

针对含大规模可再生能源接入下的配电网有功调度问题,提出了简易的可再生能源的功率品质分层方法及其调度策略,通过设置以电动汽车充电功率为例的可平移负荷,以含储能电池、电动汽车租赁、以及发电成本的综合运行管理成本、可平移负荷不满意度以及弃风量为优化目标,建立有功调度优化模型。以污染物排放量作为辅助指标选择最优方案,所建模型能够兼顾系统运行经济性、环境效益,以及错峰充电的社会影响。通过NSGA-II求解该多目标优化模型,通过算例仿真和对比验证了所提模型的正确性和有效性,所提可再生能源功率分层方法简单有效,可为实际配电网的调度运行提供参考和数据支撑。     

考虑不确定性和含换电站的直流微电网优化研究

为了提高直流微电网的经济效益和缓解电动汽车行驶里程有限、充电时间长所带来的问题,提出了一种含分布式能源和电池交换站的直流微电网孤岛运行优化模型。建立了以直流微电网日运行成本、污染治理成本和电池交换站日运行成本及其约束为目标的经济调度模型,同时考虑了可再生能源如风力发电、光伏发电等存在输出功率不稳定的严重问题,利用鲁棒优化对其不确定性进行建模,利用CPLEX软件求解该混合整数规划问题。最后通过算例验证了所提出的优化模型可以降低含电池交换站的孤岛直流微电网的运行成本,提高风力和光伏的利用率。     

基于分层次DBSCAN-VBSO算法的区域综合能源系统两阶段调度优化

构建了一种面向园区级区域综合能源系统的日前-实时两阶段经济性调度优化模型。建立了综合考虑系统各类运行成本的日前经济性调度模型;在日前调度基础上通过修正各个微源机组、储能的运行状态并考虑柔性负荷的需求响应,构建了实时调度优化模型;为求解上述调度优化模型,提出了一种分层次密度聚类的变异头脑风暴优化(DBSCAN-VBSO)算法,通过保持种群多样性以增强算法的优化性能和计算效率;对综合能源系统两阶段调度模型和求解算法进行仿真计算。算例结果表明:采用两阶段调度优化模型能够有效提高可再生能源利用率,降低系统运行成本。并且算例结果验证了分层次DBSCAN-VBSO算法在求解此类优化问题时的有效性和优越性。