基于灵敏度分析的并网型微电网容量优化配置

微电网优化设计是一类全生命周期的多目标优化问题。既要从多种配置方案中寻找最优方案,又要考察优化方案全生命周期的适应性。文中提出了一种基于灵敏度分析的微电网容量优化配置思想。根据待建微电网所处的地域风光等资源分布特点,建立多种微电网候选配置方案。采用拟合法建立优化目标与关键因素之间的函数关系,求出优化目标对这些关键因素的灵敏度。根据灵敏度大小判断关键因素变化对优化结果的影响程度,获得微电网全生命周期适应性优化配置方案。以某微电网示范工程为例,采用该方法进行了优化设计,验证了该方法的可行性。     

基于QPSO微电网混合储能系统容量优化配置

储能装置配置的容量不仅影响微电网的经济运行,而且影响供电的可靠性。研究具有典型负载、可再生能源和由电池和超级电容组成的混合储能系统(HESS)的孤立微电网,使用了优化HESS容量的量子行为粒子群优化(QPSO)算法。根据超级电容和电池各自的功率补偿能力,利用低通滤波器原理,采用合理的能量调度策略,避免电池频繁充放电。考虑每种储能类型的额定功率,修正各自的补偿功率。通过判断充电状态是否达到极限,再次修正数值。孤立微电网的仿真结果验证了HESS优化容量配置方法的有效性。以西北地区一个独立微电网为例,验证了该方法的有效性。QPSO与传统粒子群算法(PSO)的比较表明,其可以更快地找到最优解,HESS具有更低的日常开销。     

DG和APF协同的微电网电压补偿控制策略

针对传统采用分布式电源(DG)不能完全补偿由不平衡及非线性负载引起的微电网供电电压质量下降的缺点,此处提出一种基于DG和有源电力滤波器(APF)协同的微电网电压及谐波补偿控制策略。构建了包含分布式2次控制器、DG本地控制器在内的微电网控制体系,分别通过DG与APF实现对微电网不平衡/谐波电压及负载谐波电流的补偿与抑制。最后,通过所构建的包含两台DG和一台APF的微电网动模实验平台,验证了所提控制体系及策略的有效性和可行性。     

计及并离网频率约束的微电网容量优化配置方法

在新能源渗透率不断提升的背景下,微电网出现低惯量、弱阻尼的现象。现有研究主要通过改进控制策略、优化调度来提升微电网调频能力,但前提是微电网本身具有足够的调频容量。针对此问题,在微电网规划阶段加入并网和离网模式频率约束,建立混合整数线性容量优化模型。首先,对微电网内多种调频资源进行建模,构建综合频率响应模型并推导频率约束。其次,采用改进的自适应线性化方法将频率约束线性化并嵌入到模型中。最后,使用Gurobi求解器在多个微电网算例中进行验证分析,结果表明所提出的微电网容量优化配置模型能够在保证系统并网和离网频率稳定的同时达到最低的投建与运行成本。     

微电网中电能质量问题及解决策略

介绍了微电网的电能质量问题及新型有源电力滤波器(APF)的控制原理,利用Matlab实时代码工具箱RTW建立了新型APF的仿真模型,通过该模型自动生成C语言代码,并将该代码实际应用于微电网系统内实际运行,验证了新型APF的控制原理;结果表明将该APF应用于微电网对微电网电能质量的改善具有较大的积极作用。     

计及电量成本和系统自供电可靠性的西南地区微电网容量优化配置研究

以西南地区某地微电网为研究对象,提出了一种计及单位电量成本和自供电可靠性的容量优化配置方法。首先,设计了适用于含光伏-储能-柴油发电机的微电网能量管理策略。然后以各装置的容量为优化变量,建立了以单位电量成本为目标。以系统自供电可靠性为约束条件的优化模型,并采用粒子群优化(ParticleSwarm Optimization, PSO)算法进行模型求解。以我国西南地区某地微电网为实际算例,得到了该微电网系统的最小单位电量成本以及最优目标下的配置方案,验证了所提方法的有效性。     

一种微电网背景下的新型电能质量调节器

针对微电网中的电能质量治理问题,提出一种用于改善电能质量的补偿装置设计方案。它在原有混合型有源电力滤波器(HAPF)基础上增加了分布式电源及储能元件,采用一种改进型i_d-i_q复合指令电流检测及合成实现方法,较好地实现了一机多能的要求。该装置在有效解决微电网谐波和无功电流补偿的同时,也能较好地实现分布式电源并网发电功能,最大程度节约了治理成本。仿真与实验运行数据表明,该设计方案有效、可靠。     

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。     

水风储微电网电源容量的优化配置

由于配电系统线路功率和节点电压的约束,在微电网规划中需要弃风弃水来减少设备容量。文中提出一种高效能的友好并网型水风储微电网优化配置方法。通过量化风电资源和水电资源的最大可发电量,结合所提的微电网运行控制策略及运行约束,建立以微电网投资及运营成本、年弃风弃水电量和电源年发电量为目标函数的多目标优化模型;通过基于精英策略的非支配性排序遗传算法(NSGA-II)求出模型的最优解集,并采用逼近理想解排序方法(TOPSIS)选择满意的配置方案。通过韶关地区某实际配电系统进行多场景仿真验证,结果表明该模型提高了可再生能源利用率,保证了配电系统的电能质量,验证了该配置方法的实用性和经济性。     

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。     

考虑源-荷不确定性的水风柴微电网优化配置

水、风资源和负荷不确定性影响微电网配置方案的经济性和鲁棒性。文中提出一种考虑源-荷不确定性的并网型水/风/柴微电网双层优化规划模型。上层优化为微电网电源容量优化配置模型;下层优化为考虑了小水电、小风电及负荷功率不确定性的微电网优化运行模型,并利用Seng-Cheol Kang提出的鲁棒线性优化理论(SCK型鲁棒线性优化)将不确定性模型转化为确定性模型。然后,结合含精英策略的快速非支配性排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和混合整数线性规划(MILP)求解微电网的多目标优化配置问题。最后,以韶关地区某实际配电系统为例进行仿真验证,结果表明该模型不仅提高了微电网的鲁棒性,而且保证了配置方案的经济性及供电可靠性。     

极地环境含风氢储混合微电网容量优化配置

极地环境复杂多样,常年低温且伴有极夜现象。为了合理配置极地环境微电网系统容量,提高极地环境微电网系统的供电可靠性,文中以中国南极科考站——中山站为研究对象,根据极地环境特性,提出利用富余风电制氢,并配置蓄电池储能装置的风氢储微电网容量优化配置模型。综合考虑极地低温对风机出力、蓄电池容量以及电力负荷的实时影响,以年度平均成本最小为目标,全年负载缺电率为约束,对极地环境下微电网供电系统的容量进行优化配置。算例仿真结果表明,风氢储系统不仅可以提高系统经济性和供电可靠性,还能有效减少能源浪费。     

考虑需求侧管理的冷热电联供微电网优化配置方法

冷热电联供微电网可提高供用电系统灵活多样的能量优化调度调控水平,已成为微电网技术发展的必然趋势之一。对冷热电联供微电网系统引入了需求侧管理手段,充分利用需求侧资源发掘了系统的经济性。首先对系统中所采取的需求侧管理技术进行建模,包括对需求侧管理的采用方式以及调用成本。其次以综合优化配置成本为目标函数,计及多种必要的约束条件,建立考虑需求侧管理的冷热电联供微电网优化配置模型。采用混沌粒子群算法对所建立的模型进行求解。优化配置结果表明,离网模式下系统优化配置成本要高于并网模式下的,而考虑需求侧管理技术的系统优化配置成本要小于不考虑需求侧管理手段的。通过对系统引入需求侧管理手段能够降低系统优化配置成本,证明了该模型的正确性和有效性。     

含压缩空气储能的能源互联微网型系统优化配置

首先构建了含分布式光伏、压缩空气储能（compressed air energy storage, CAES）、需求侧响应、燃气轮机等设备的能源互联微网型系统模型。在此基础上以安装成本、能耗成本和需求侧响应成本等构成的年运行费用最低为优化目标,分析对比不同场景下分布式光伏电池组数量、能源互联微网中设备的配置情况及CAES、需求侧响应和电动汽车入网（vehicle to grid, V2G）技术对设备容量配置和微网中各类成本的影响。特别的,考虑了CAES透平机透平压力、透平温度、需求侧响应比例等参数及有无V2G对微网系统影响。算例结果表明,所提模型能合理化能源互联微网中设备容量配置和降低能源互联微网年运行费用。     

基于非合作博弈的风-光-氢微电网容量优化配置

多分布式电源参与的混合微电网容量优化配置是微电网设计的一个重要环节,文中针对风电场、光伏电站和制氢-储氢-发电一体化微电网系统的容量配置问题进行研究。首先,系统设立了风电、光伏和制氢-储氢-发电系统3个投资方,并以各投资方收益最大化为优化目标,建立基于非合作博弈的风-光-氢微电网容量优化配置模型;然后,考虑各博弈参与者的投资成本、运维成本、购售电成本、弃风弃光惩罚费用和负荷中断惩罚费用等经济因素,利用粒子群算法对各博弈参与者的容量配置进行单独优化,确定各博弈参与者收益最大化的Nash均衡点;最后,采用新疆某地区典型月的风速和光照强度数据对微电网容量配置进行算例分析。结果表明该模型能够在月综合成本相对较低的前提下保证供电的可靠性,实现了微电网系统容量的合理配置。     

微电网多能互补电源容量配置方法研究

微电网包含多种分布式电源,组网时存在多能互补电源容量配置问题。以某一海岛微电网组网为例研究了微电网多能互补电源容量配置方法。通过案例分析,确定按计划离网配置适合选择保证综合负荷供电配置,而按非计划离网配置适合选择保证重要负荷供电配置。前者侧重于选择何时计划离网在满足综合负荷需求的情况下使投资成本最低,而后者侧重于任意时刻离网保证重要负荷可持续供电。另外,也可以综合两者对电源容量进行配置,既满足在计划离网时的综合负荷需求,又满足在非计划离网时的重要负荷需求。     

基于净效益最大化的微电网电源优化配置

从成本效益分析角度,提出了基于净效益最大化的微电网电源优化配置模型。综合考虑电源投资、运行和维护、燃料购买等成本,以及节能、减排、降损、改善可靠性和延缓电网投资等效益,建立微电网年化净效益计算模型。以年化净效益为目标函数,计及储能单元充放电、微电网全年孤岛运行的充裕性、碳排放等约束条件,建立优化模型,并采用遗传算法进行求解。结果表明：该模型得到的电源配置方案能够取得较大社会经济效益,确保投资的最佳经济性,为微电网的规划和建设提供理论依据。     

考虑低碳制氢的微电网优化配置

“双碳”目标下,为减少弃风弃光量和传统制氢方法的碳排放,同时提升微电网经济性,对考虑低碳制氢的微电网优化配置进行了研究。通过对制氢过程进行建模,提高经济分析的真实性,结合微电网结构建立考虑低碳制氢的微电网模型,综合考虑微电网配置运行成本、售电/售氢收益以及低碳制氢所带来的节碳收益,建立考虑低碳制氢的微电网优化配置模型,并从系统和设备2个角度提出了衡量配置结果的评价指标。通过分析电、氢设备调度逻辑,提出了一种电氢协调调度策略,采用基于动态时间规整距离的K-means聚类和改进的粒子群优化算法求解得到系统优化配置结果。最后,通过算例仿真验证了制氢装置建模和调度策略的有效性,并分析了售氢价格对优化配置的影响。