考虑源荷协调优化的交直流混合微网 随机规划方法研究

为充分发挥交直流混合微网中交、直流两种供电模式的互补优势,在需求侧优化各类负荷供电方式的选择(接入交流或直流母线工作)以提高微网供用电效率,并与供电侧分布式电源、储能设备的优化调度共同构成源荷协调优化运行方法。在研究源荷供用电效率的基础上,综合考虑源荷协调优化对微网运行费用与功率损耗的影响,分别以功率损耗最小和运行费用最小为上、下层优化目标,建立基于不确定二层规划的源荷协调优化模型。仿真算例验证了所提方法能在保证微网运行经济性与环保性的同时,更好地符合节能降损的要求。     

含三端口电力电子变压器的交直流混合微网分层优化

三端口电力电子变压器(PET)具有交流、直流接口,便于主网和交直流混合微网的协同优化。针对PET容量小、过载能力差的现状,提出一种分层优化模型:PET层以对公共耦合点负荷曲线削峰填谷为目标,从而优化主网、交流微网和直流微网的功率调度曲线;交流微网和直流微网以降低各自运行成本为目标、上层调度曲线为约束协调各微源出力,并在下层优化中计及了储能放电深度、荷电状态对运行成本的影响,将镜像转换和自适应惯性权重引入粒子群优化算法中对其进行求解。参照浙江某地交直流微网示范工程构建算例,验证了所提优化模型和求解方法的有效性。     

考虑源网荷储协调互动的配电网无功优化

无功电压控制是保障电网安全稳定运行的基础,高比例新能源发电是新型电力系统的主要特征,挖掘新能源发电、储能以及柔性负荷等柔性可控资源的无功电压潜力能有效保障新型电力系统安全稳定运行。文中提出了一种考虑源网荷储互动的配电网无功电压控制方法,从负荷需求侧响应出发基于市场实时电价信息以负荷转移成本和用户购电成本为基础实现价格驱动需求响应的负荷平移策略;利用储能系统协调新能源发电出力和负荷平移规则,构建综合考虑源网荷储互动的配电网无功优化模型。通过调节无功补偿设备、储能充放电策略协调新能源出力,在满足负荷需求侧响应需求的基础上达到系统无功电压的最优控制。通过改进的IEEE33节点系统仿真分析,实验结果表明通过源网荷储的充分互动能够有效提高系统无功电压调节能力,实现配电网安全、经济运行。     

基于能源路由器的微网源荷储联合优化调度

随着能源结构的改革,能源需求侧负荷类型愈发多样化,为有效协调微网内源荷储供需关系,提高微网内多能耦合、多能互补的调度能力,本文提出一种基于能源路由器管理微网内源荷储的联合优化调度方法。首先,建立考虑柔性负荷参与调度的能源路由器源荷储能源转换扩展模型,在此基础上以日运行成本最小为优化目标,建立考虑源荷储供需关系的优化调度模型;其次,提出基于非线性权重因子改进的鲸鱼优化算法求解策略,得到典型日微网源荷储联合调度方案;最后,通过算例验证本文提出的源荷储联合调度能够提高新能源的消纳能力,有效降低日运行成本。     

基于遗传算法考虑用户侧负荷平移的微网经济运行分析

将参与用户侧管理负荷分为两类:可平移负荷和随机负荷,建立了基于负荷平移的用户侧负荷管理数学模型。运行周期分为谷、平、峰3个时段,在分布式电源经济出力及用户侧负荷优化调度协同作用的基础上,建立了考虑用户侧负荷平移的以微网运行成本最低为目标函数的微网经济运行模型。利用线性逼近法将非线性目标函数简化,采用最佳保留策略选择算子,通过改进遗传算法对上述模型进行求解。仿真结果验证了遗传算法的适用性和该模型的有效性,考虑用户侧负荷平移的微网较不考虑时的成本降低了4.01%,表明微网分布式电源和用户侧负荷协同优化具有较高的经济效益。     

微网中混储/柴协调运行策略研究

提出一种基于混储/柴的专家协调控制系统和算法。目的是在研究混合储能和微网中可调度单元在相同容量下,与传统单一储能和其他调度单元策略对比,以最大化微电网整体运行经济性和延长储能寿命。模型对比传统含单一储能协调控制策略,拟定负荷波动指标,将微网调度分为上层决策和下层实时调度,求解微网可调度单元的合理组合运行方式。采用费用折算耦合微网运行成本、环境效益和储能寿命量化为单目标函数,结合分阶段优化算法和自适应遗传算法求解。通过对实际算例分析,验证了该方法能有效提高电池使用效率,延长寿命,同时提高微网整体运行的经济性。     

计及灵活性资源的交直流混合配电网双层优化

如何引导灵活性资源参与电网优化运行是智能电网面临的重要问题,而交直流混合配电网的分区化和多元化也给优化运行带来新的挑战。提出了一种考虑灵活性资源参与的交直流混合配电网双层优化方法。首先,分析了供需两侧灵活性资源模型,通过对负荷聚类划分峰谷时段并制定合理分时电价,并从供需平衡的角度定义运行灵活性评价指标;其次,综合考虑需求响应、风光不确定性等因素,建立兼顾灵活性和经济性的交直流混合配电网双层优化模型,其中,上层模型以柔性负荷调度策略为决策主体,下层模型侧重于灵活性供给资源的运行策略,并利用分布鲁棒优化方法进行求解。最后,算例仿真结果验证了本文所提优化方法的合理性和有效性。     

基于风荷耦合特性的源荷储的优化调度

风电的随机性和波动性给电力系统的运行与控制带来了挑战。在研究新疆某地风电负荷数据的基础上得到了风荷耦合特性,基于此提出一种源荷储双层优化调度策略。上层优化模型以风电消纳最大为目标,通过风荷耦合特性确定工业负荷转移时段及容量,并得到常规机组的运行情况形成日前调度计划。下层优化模型以系统运行成本最优为目标,基于上层优化结果,通过调节常规机组出力及储能电站充放电功率来抑制风电波动。最后通过改进的粒子群算法求解模型验证了所提调度策略的有效性。     

考虑需求响应与储能寿命模型的火储协调优化运行策略

针对大规模新能源并网带来的系统调峰和消纳难题,以及已有优化调度策略对储能寿命成本考虑不足的问题,提出了一种考虑需求响应与储能寿命模型的火储协调优化运行策略。上层通过分时电价引导用电,以净负荷波动性最小为目标得到优化后的负荷曲线,旨在减轻火储的调峰压力、提高新能源消纳量;下层以系统总调度成本最低为目标协调优化风光火储运行,考虑火电深度调峰并在优化调度中嵌入储能寿命模型,求解得到各电源以及储能的最优运行方式。以某区域实际系统为例进行仿真,结果表明所提策略可以有效改善系统的调峰压力,提高新能源消纳能力,同时合理反映了储能的寿命成本,提高了系统运行的经济性。     

实时电价机制下交直流混合微网优化运行方法

为了提高交直流混合微网经济效益,提出实时电价机制下的交直流混合微网优化运行方法。首先针对交直流混合微网的结构和电气特性建立其优化运行模型;其次针对微网中负荷构成建立了基于负荷分类的负荷水平对实时电价的响应模型。所提出的日前调度模型将交直流混合微网制定的网内实时电价作为控制变量,给出实时电价制定策略和交直流混合微网日前调度方案。对所建立的模型采用混沌粒子群算法求解。最后通过一个算例验证了所提出方法可以提高风光消纳率,增加交直流混合微网收益并且减小用户平均电费支出。     

基于场景分析的交直流混合微网分区二层优化运行方法

为了协调优化交直流混合微网整体与交、直流区域间的经济效益,提出了一种基于场景分析的交直流混合微网分区二层优化运行方法.首先,基于场景分析法引入期望再调度成本来表征风光荷功率的随机波动,以整个微网为上层领导者,以交、直流区分布式电源(distributed generation,DG)等值总发电量及向大电网购售电量为上层...     

考虑风电消纳的区域多微网分层协调优化模型

随着电力市场改革不断深入,研究配电侧多微网间的能量交易问题对提升区域经济性具有重要意义。为减少微网运行经济成本、促进可再生能源消纳以及降低微网大规模接入对配电网运行造成的不利影响,以相邻范围内多微网间能量交易作为研究对象,构建了基于合作博弈的区域多微网分层协调能量优化管理模型。该模型上层为管理中心统一定价,下层为各微网自治优化。下层考虑不同类型负荷的需求响应,并通过协议签订形式形成与用户间的协调运行;采用二阶锥松弛技术将含潮流约束的非凸非线性规划问题转化为可有效求解的二阶锥优化问题,并采用对偶理论、Big-M法等分解理论将原双层规划模型转化为易求解的单层规划模型。上层管理中心制定电价并与微网进行多次决策交互以获得区域多微网经济运行的均衡状态,随后基于Shapley值对区域多微网进行收益分配。最后通过算例验证了该模型对于提升微网收益、促进可再生能源消纳的有效性。     

区域自治型单相/三相多微网多时间尺度递阶控制

随着微网大规模推广应用,地域上较为相近的多类相序微网可互联形成单相/三相混联多微网系统。针对脱离配电网情况下所形成的区域自治多微网,提出一种多时间尺度集散式递阶控制策略,包括秒级分散式实时控制、分钟级集中式协调和小时级动态孤岛切换。其中,分散式实时控制基于各子微网自身稳定运行裕度实现源—荷—储功率调节,平抑光伏和负荷功率波动的同时跟踪联络线功率;集中式协调考虑分散式控制的弃光切荷量以及三相不平衡度约束,基于多目标混合整数规划实现源—荷—储集中式优化进行全局功率分配;动态孤岛切换通过组合互联方案决策实现区域多微网整体资源配置最优。经仿真实例验证,所提策略可实现单相/三相多微网多时间尺度递阶控制,实现应对源—荷波动的源—荷—储协调控制,有利于多微网离网的安全高效运行。     

基于二阶锥规划和NNC法的交直流混合配电网双层规划模型及其求解方法EI北大核心CSCD

随着直流配电技术的快速发展,未来交直流混合的拓扑结构将成为智能电网的重要形态,如何实现交直流混合配电网的规划及求解成为一个亟需解决的问题。为此,该文提出一种交直流混合配电网双层规划模型,同时综合考虑源-网-荷-储的协同优化运行。上层规划层,以投资成本和运行成本的综合成本最小为目标,考虑线路、分布式电源(distributed generation, DG)和储能系统(energy storage system,ESS)的投资规划;下层运行层,以运行成本和电压偏移量最小为目标,考虑有载调压变压器(on-load tap changer,OLTC)、分组投切电容器(capacitor banks,CB)、开关、可削减负荷、电压源型换流器(voltage source converter,VSC)、DG及ESS这些主动调控对象的控制。同时,为了有效地求解此双层模型,对模型上、下层进行关联建模,将其转换为单层模型,并采用二阶锥松弛、Big-M法和McCormick线性化方法等将此单层模型转化为混合整数二阶锥规划(mixed integer second-order cone programming,MISOCP)模型。由于最终的MISOCP单层模型为多目标优化问题,采用归一化法向约束法(normalized normal constraint,NNC)进行求解,以获取均匀的帕累托前沿。最后,对改进的交直流混合配电系统进行仿真分析,验证模型的有效性。     

交直流配电网中柔性软开关接入的规划-运行协同优化方法

含分布式源-储-荷的直流配电系统需要通过柔性软开关等电力电子化配电设备与交流系统互联,构成的交直流混合系统不仅可以提高系统整体的可靠性,还可以通过灵活的潮流控制优化系统运行方式,并降低系统损耗。由于用以交直流系统互联的柔性软开关接入方案对全系统可靠性和最优运行方式都有影响,针对这一规划-运行协同问题,首先提出了交直流混合系统的改进显式可靠性计算方法,进而建立了考虑可靠性经济成本和网损的交直流混合配电系统规划-运行协同双层优化模型。上层模型基于加权功率传输分布因数,以系统传输损耗最优为目标确定柔性软开关的接入方案,下层以可靠性成本最低为目标获取交直流混合系统的最优运行方式。最后,在算例系统中进行了仿真对比验证。结果表明,所提出的规划-运行协同优化方法能够有效提升交直流混合系统的可靠性和经济性。     

考虑储能效益的微网经济调度

针对风电并网对微网系统调度的影响,结合储能系统快速释放和吸收电能的特点,提出了以储能供应商为主体的微网经济调度双层优化模型。模型构建以储能供应商套利收益最大为上层目标,以微网运行效益最大为下层目标;在模型求解上,将下层优化模型运用KKT条件转化后得到新的混合整数线性规划模型。以某一微网系统为数值算例,计算并分析了影响上层优化最优值的相关因素及微网中的不确定因素对调度结果的影响,为下一步实践提供了重要依据。     

含交直流混合配网综合能源系统的电动汽车分群调控策略

随着用户侧直流负荷尤其是电动汽车的不断增长,考虑交直流混合配网的电动汽车调控策略对综合能源系统应对复杂多样的用能需求和推广建设至关重要。首先,构建含交直流混合配网的综合能源系统框架,基于实际的电动汽车类型和行驶特性,结合系统结构和位置信息,提出电动汽车交直流调控分群准则;其次,建立上层电动汽车与含交直流混合配网综合能源系统的分群互动模型,并考虑电动汽车行驶满意度,建立下层含交直流混合配网综合能源系统的电动汽车分群调控模型;最后,基于天津北辰大张庄镇示范区构建了测试算例,通过算例分析对比不同场景下电动汽车调控策略,验证了电动汽车分群调控策略的有效性。含交直流混合配网综合能源系统的电动汽车分群调控策略,极大化地利用了电动汽车的互动能力,有效降低了系统运行成本。     

价格引导下多微网系统协调自治优化运行策略

根据"分散自治,集中协调"的思想,提出一种多微网系统分层协调优化策略。该策略中,上层引入中间代理作为协调者,根据各微网上传的余/缺量信息制定多微网系统内的能量交易价格并向各微网反馈。各微网作为下层自治单元,接收内部交易价格以运行成本最小为目标优化自身微源出力以及与外部电网的交换功率。各微网与中间代理进行多次量价互动寻找多微网系统协调运行的均衡状态。考虑上层定价模型为非优化问题将可能出现无最优均衡解的情况,首先求取该协调优化的相对最优均衡解集,然后按照一定的评价准则来选择解。将所提的协调优化模型在含3个微网的多微网系统中进行仿真分析,结果表明了所提模型的合理性及有效性。     

计及风电消纳效益的电力系统源荷协调二层优化模型

随着风电的大规模接入,其随机性和间歇性导致常规电源的调节压力不断增大,与常规能源呈逆向分布的特点也使得常规电源的调节能力受到输电通道的制约,从而造成风电消纳受阻。本文利用高载能负荷作为消纳风电的重要手段,将常规电源的优化调度和高载能负荷的优化配置相结合,综合考虑风电消纳效益、高载能负荷调节成本和系统运行成本,建立以源荷协调运行效益最大化为目标的二层优化模型。通过求解上层优化模型确定常规电源出力和风电调度出力;在此基础上,下层优化模型针对因常规电源调节能力不足导致的风电受阻情况,选取能够有效消纳风电受阻功率且调节成本最少的高载能负荷参与电网调度。根据上、下层模型决策变量的不同特点,采用改进遗传算法和二进制粒子群算法相结合的混合智能算法进行模型求解。通过某实际电网的仿真结果,验证了本文优化模型的可行性和有效性。     

考虑需求响应的互联交直流混合微电网的分布式经济调度模型

交直流混合微网能够高效集成分布式电源和柔性负荷,开放共享的互联系统能够通过功率共享机制进一步提高多微网的可靠性和经济性。提出了考虑需求响应的互联交直流混合微电网的分布式经济调度模型。对于单个微网,建立了考虑需求响应的优化模型来降低自身的运营成本,并通过添加备用容量约束来应对微网中的不确定性。对于整个互联系统,直流网络通过协调各微网的边界信息来优化潮流分布,降低网损。整个优化问题以分布式的方式进行求解,微网内部的负荷资源被充分协调,各微网仅需提供有限的边界信息,用户隐私被充分保护。算例结果证明了所提调度模型的有效性。