独立交直流混合微电网电源优化配置

对交直流混合微电网中电源进行优化配置能够减少换流损耗,降低系统成本。针对独立交直流混合微电网特有的结构和能量流动方式,考虑能量传输效率,提出了改进的能量管理策略。优化配置模型以经济性最优为目标,综合考虑环保性和供电可靠性,采用改进的人工蜂群算法对模型进行求解,得到独立交直流混合微电网的分布式电源优化配置结果。最后,通过算例进行仿真验证,结果表明,交直流混合微电网相对于纯粹交流微电网和直流微电网能够降低系统运行成本,使用改进后的能量管理策略能得到经济性更优的微电网电源配置方案。     

交直流混合微电网源储协同优化配置

为提高交直流混合微电网运行效益,需要为分布式电源配置储能系统,以提高微电网对可再生电源的接纳能力。本文以交直流混合微电网为研究对象,提出电源与储能相协同的混合整数优化模型,以确定电源与储能的最优配置。以电源与储能投资成本以及涵盖发电成本与购售电费用的运行成本最小为目标,协同考虑电源与储能的时序动态特性,并计及交直流联络线功率传输损耗。基于Benders分解算法求解混合整数优化模型。算例分析表明,源储协同优化配置方案能够有效提高交直流混合微电网投资运行经济性,验证了本文所提模型的有效性。     

不同自平衡能力并网型微电网优化配置分析

并网型微电网对于改善本地用电经济效益和供电水平发挥着重要作用。文中以典型风光储并网型微电网为例,从用户效益角度出发,计及初始投资成本、置换成本、运行维护成本、残值及购电费用等经济因素,并考虑并网型微电网运行功率约束,在经济性目标下分析不同自平衡能力水平的优化配置方案。采用遗传算法(GA)与混合整数规划求解软件(CPLEX)相结合的方法进行求解,得到不同自平衡能力水平下并网型微电网的供电经济性,以及售电电价对最优配置方案的影响,从而为并网型微电网优化配置及设计提供一定的参考。     

含混合能源的并网型微网优化配置

对含多种形式微电源的并网型微网进行优化,确定每种微电源的容量等参数,比较和评估不同方案下微网的经济性、运行性能及环境效益,经分析后得到并网型微网的经济平衡点和最优解。采用混合可再生能源系统建模软件HOMER进行研究,通过对风、光、水资源分析,讨论了杭州市能最大化利用可再生能源进行并网型微网建设的地区,并对该微网进行优化,实现资源最优配置,以达到投资运行费用最少、效益最高的目标。     

交直流混合微电网一致性协调优化管理系统

考虑到分布式电源的高比例接入,交直流混合微电网的能量管理是分布式电源协调工作的必要手段。针对集中优化的鲁棒性和灵活性不足的缺点,根据交流子系统与直流子系统混联的特点,提出基于一致性算法的协调优化管理系统。该系统以可控单元的成本最低为优化目标,设置微增率为一致性变量,基于“一致性+调整项”算法分配可控单元的功率。下垂控制基于本地信息调整参数,维持系统的稳定性。典型交直流微电网算例仿真结果表明,所提交直流混合微电网一致性优化管理系统能经济分配功率,快速抑制电压与频率波动,具有良好的暂态与稳态性能。     

基于NSGA-Ⅱ和模糊决策的交直流混合微电网多目标优化调度

风电、光伏等可再生能源在微电网的渗透率日益增加,使得交直流混合微电网经济调度难度加大。为实现含高渗透率可再生能源的交直流混合微电网的优化运行,结合分时电价机制,对蓄电池充放电策略进行研究。以经济成本和总节点电压偏差为优化的目标函数,建立考虑蓄电池荷电状态和公共直流母线关键节点电压偏差的多目标优化模型;针对非支配排序遗传算法(non-dominated sorting in genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)只能求出一个非劣解集的特点,将NSGA-Ⅱ和模糊决策相结合,利用模糊决策从非劣解集中寻找最优解。最后针对交直流混合微电网算例,求出交直流混合微电网的优化调度策略,结果表明该算法能有效降低交直流混合微电网运行成本以及公共直流母线关键节点的电压偏差。     

新型交直流混合微电网结构设计

结构设计关系到交直流混合微电网的建设成本和运行性能。对交流微电网、直流微电网的典型结构进行了比较全面的对比分析。根据微电网的分区原则、分层原则、资源利用最大化原则、电能质量保证原则,设计了交直流混合微电网的3种拓扑结构,分别为多层型、单环型以及互补环型结构。利用微电网可靠性和经济性的分析方法及参考数据,对比了3种拓扑的系统可靠性指标和建设成本、运行维护费用等经济性指标,得出其各自的优缺点和适用场合。     

考虑电热耦合的交直流微电网多目标优化配置

在当前电热联系日渐紧密以及交直流微电网日益成熟的发展趋势下,以投资成本、CO_2排放量以及换流损耗最小为优化目标,综合考虑微电网电/热功率平衡、自治能力等多种约束,提出了考虑电热耦合的交直流混合微电网电/热源双层优化配置模型。其上层为微电网内的各设备容量配置模型,下层是对微电网内各设备运行策略的确定,通过上下层的联合优化对微电网内各设备容量进行配置研究。对比不同规划场景,分析电热耦合对优化目标的影响,通过全年的设备出力和典型日的功率平衡曲线,说明了含电热耦合的交直流微电网供电/热的可靠性,最终验证了所述模型的合理性和有效性。     

含电动汽车充电负荷的交直流混合微电网规划

目前分布式电源和家用电动汽车接入量越来越大,而负荷容量的增长和负荷种类的增多使得原有交流微电网已经不能支撑新增负荷需求,建立能够满足多种需求的新型微电网系统势在必行。围绕包含风电、光伏、储能电池和电动汽车的交直流混合微电网系统的优化配置问题,建立了考虑综合约束条件下含电动汽车有序充电的交直流混合微电网多目标规划模型:以降低优化配置成本和减小负荷波动为目标,应用CPLEX优化软件求解。算例比较了含电动汽车的交直流混合微电网与交流微电网优化配置的差异,研究了电动汽车有序充电以及新建交直流混合微电网与原微电网交互对优化配置的影响,验证了所提出方法的合理性和有效性。     

交直流混合微电网运行优化建模与不确定性分析

交直流混合微电网的运行优化易受多种不确定性因素的影响,考虑不确定性因素影响下的微电网运行优化及分析各因素对运行优化影响程度并确定显著影响因素是目前值得研究的方向。文中分析并模拟了新能源出力随机性、负荷预测误差、电价波动、元件随机故障等不确定性因素,建立了考虑上述复合不确定性的交直流混合微电网运行优化模型,从经济性、环保性和可靠性三个方面构建系统运行优化评价指标体系,运用蒙特卡洛方法对系统评价指标模型进行分析并进行复合不确定性评价,得到各评价指标的概率分布及各不确定性因素对评价指标的影响权重。通过算例分析给出了对技术经济指标有显著影响的因素,为交直流混合微电网的运行优化及不确定性因素敏感性分析提供参考。     

计及碳排放成本的交直流混合微网优化运行

交直流混合微网可综合发挥交流微网与直流微网的特点,碳交易机制符合低碳经济理念。根据交直流混合微网的特点,建立了计及碳排放成本的交直流混合微网优化运行模型,通过对比不同权重下的经济指标和碳排放指标,研究碳交易机制的引入对混合微网优化运行的影响。在此基础上,引入双向换流器损耗模型,研究双向换流器损耗对混合微网经济调度的影响。算例结果表明,等权重调度策略具有更优的经济性和环保性,双向换流器损耗模型的引入改变了交流区域和直流区域可控微源出力,更加贴合实际。     

基于改进FPA-LHS算法的并网型微电网容量优化配置研究

随着分布式电源的迅猛发展,微电网逐步成为了能源供应的重要方式。而风能和太阳能受环境影响较大,具有出力不稳定的特点,并网后会对电力系统的稳定运行造成影响,因此对并网型风/光/储微电网的容量进行优化配置成为了微电网规划的研究热点。为此,首先选取磷酸铁锂电池为储能装置,构建了风/光/储微电网的出力模型;然后以最小系统年等额成本、最小系统年碳排放总额和最小系统外购电比例为优化目标,建立了并网型风/光/储微电网容量的多目标优化模型;随后对FPA-LHS算法进行改进,并运用改进FPA-LHS算法对多目标优化模型进行求解,得到了优化后的配置方案;最后通过与其他优化算法的计算结果进行对比,验证了改进FPA-LHS算法的有效性。     

一种交直流混合微网能量路由器及其运行模态分析

为更好协调和控制交直流混合微网间能量传输,提出一种交直流混合微网能量路由器。建立所提出能量路由器数学模型,分析该能量路由器不同工作模态时级联整流级相量关系,并推导各混合运行模态限制性条件。针对该交直流混合微网能量路由器,提出相应控制策略,可实现H桥级联整流电路各级独立在AC-DC、DC-DC、DC-AC运行模式间无缝切换以达到交直流混合微网间能量的统一协调与管理。同时,减少了各微网间电力电子变换器的使用,提高各交直流微网间能量传输效率。仿真与实验结果验证了该交直流混合微网能量路由器电路拓扑的实用性及各运行模态时控制策略的正确性与有效性。     

交直流混合微网关键技术研究

结合交流、直流微网各自优点以及中国分布式电源、储能装置能量输出特点和中国负荷的供电需求,笔者介绍了交直流混合微网的优点及我国的微网技术的发展,分析了国内外交直流混合微网的研究现状及发展趋势。根据某科技产业园的负荷和电能质量需求,提出了适合中国优质电力产业园区供电需求的交直流混合微电网的技术方案;在现有微网技术研究基础上,讨论了中国交直流混合微网的关键技术和研究方向。     

采用改进细菌觅食算法的风／光／储混合微电网电源优化配置

风能和太阳能具有随机性和波动性的特点,由分布式电源、储能装置、负荷组成的微电网协调运行与控制十分复杂,对孤岛运行的微电网合理地配置电源以提高供电可靠性、经济性是微电网规划建设的一个首要问题。将改进的细菌觅食算法（bacterial foraging algorithm,BFA）应用到解决风／光／储混合的全年孤岛运行的微电网电源优化配置问题中,建立了计及设备投资成本、运行和维护成本、燃料成本、环保折算成本的微电网电源优化配置模型,以年风速、气温、光照强度作为输入,根据不同的用户供电可靠性和备选电源要求,得到微电网电源的类型及其容量的最优方案,结果表明改进的细菌觅食算法具有全局最优搜索能力强、寻优速度快的特点。该方法可以全面评估各种分布式电源的经济性,根据微电网建设地点的气象条件、投资成本等降低微电网电源的冗余投资,满足用户定制的多样化可靠性要求。     

并网型微网的优化配置与评估

在考虑微网并网性能指标的情况下,通过微网配置和运行联合优化,提出一种并网型微网优化配置方法,实现微网全寿命周期成本最小。首先,采用自平衡度、冗余度、可再生能源利用率等指标作为约束条件参与配置优化,从不同角度评价微网并网性能;其次,针对风光资源的不确定性,采用场景生成和场景缩减技术在多重随机场景下修正配置方案,以提高微网配置方案的鲁棒性;最后,采用实际工程数据对微网配置进行优化,并对配置方案进行分析和评估。     

基于改进型MMAS算法的微电源容量优化布址

以实现微网经济效益最大化和提高系统供电可靠性为策略,提出了一种基于改进型最大—最小蚁群系统(MMAS)算法的微电源容量优化布址方法。首先,建立了考虑不同环境因素下风/光/储孤岛微电源容量优化布址的多目标模型,定义了N-1故障可靠性指标,明确了能量过剩率、稳态可靠性指标以及各微电源的运行约束。其次,提出改进型MMAS算法,通过实现信息启发式因子和期望启发式因子的自适应调节,改善MMAS算法的收敛速度和精度。然后,设计了基于改进型MMAS的微电源容量优化布址流程,经过对评估时间内经济性和可靠性的综合评价,得到基于网络结构的微网最优容量和最优布址方案。最后,利用MATLAB编程实现了5节点孤岛系统的容量优化以及丹麦海岛中压微网系统的微电源布址,与相关案例的对比与分析验证了所述方法的可行性与正确性。     

含电动汽车的交直流混合微网优化调度

为减少电动汽车充电对电网的影响和提高新能源的消纳率,将电动汽车纳入交直流混合微网,根据电动汽车时空特性,建立其无序充电模型。基于分时电价机制,建立了电动私家车不同响应度和电动出租车充电站不同响应模式下的有序充电模型,结合充电方式和交直流混合微网结构特性建立了以日前发电成本最小为目标的微网优化运行模型,通过算例对比了电动汽车无序充电和有序充电对微网调度经济性的影响,证明了有序充电的经济性。算例比较了直流侧同一分时电价响应模式下不同响应度情况对调度目标的影响,以及同一响应度下不同响应模式的结果。通过结果对比,验证了所提出模型的经济性和有效性。     

考虑不同控制策略的独立型微电网优化配置

独立型微电网往往包含多种分布式电源和储能装置,协调运行与控制十分复杂,采用不同的控制策略会对其运行工况产生较大的影响。文中充分考虑独立型风光柴储微电网的不同控制策略,计及设备投资成本、运行和维护成本、燃料成本及置换成本,建立了基于不同控制策略的独立型风光柴储微电网优化配置模型,以供电经济性和环保性为优化目标,采用改进型非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)寻求优化控制策略下电源类型及其容量的最优配置方案。结果表明该方法可以全面评估不同控制策略对优化配置的作用与影响,以及不同配置方案下的经济性与环保性,从而为用户优化设计提供必要的依据。