含热泵的多时间尺度微能源网优化调度设计

近些年来,以风电、光伏为代表的新能源技术迅猛发展,为提高微能源网中风光分布式能源的利用效率以及促进可再生能源消纳,将风、光、储能装置、负荷（热、电）热泵、储热罐和微电网的形式进行整合,构建一个并网型源-荷-储综合能源微电网系统,并与大电网进行连接,提高可再生能源的利用率,确保微能源网实现经济高效、可靠稳定的运行,对微能源系统进行优化调度研究。系统引入负荷侧的价格型需求响应机制,并以包含风光发电运行成本、储能运行维护成本和购售电成本等综合成本最小为优化目标,构建各微能源的出力约束、容量约束和功率平衡等约束条件的优化调度模型,并用MATLAB求解模型,最后得到一个更加经济、适应性更强的微能源网优化调度模型。     

基于模型预测控制的含压缩空气储能微能网多时间尺度优化调度方法

含压缩空气储能微能网在如今可再生能源大规模发展的背景下为促进清洁能源消纳、加速能源结构转型提供了新思路,但是含压缩空气储能微能网存在的新能源发电出力、用户负荷功率、环境温度等不确定性因素增加了系统优化调度的难度。为解决含压缩空气储能微能网系统内新能源出力、环境温度及负荷需求等不确定性问题,本文聚焦于如何削弱不确定变量对含压缩空气储能微能网系统的不利影响,提出包含“上层长时间尺度日前优化”及“下层短时间尺度日内滚动修正”在内的多时间尺度优化调度方法。通过仿真研究表明,采用基于模型预测控制的含压缩空气储能微能网多时间尺度优化调度方法可以削弱不确定性因素带来的不利影响,减少经济成本和功率波动,有助于含压缩空气储能微能网平稳、经济运行。     

集成智能楼宇的微网系统多时间尺度模型预测调度方法

针对含多智能楼宇的微网系统,提出一种基于模型预测的多时间尺度调度方法。首先,为有效利用建筑围护结构蓄热特性所带来的灵活性,构建了虚拟储能系统数学模型,并将其集成到智能楼宇微网多时间尺度调度方法中。随后,提出了基于模型预测的日内滚动修正方法,通过每个控制时域内的滚动优化,实现日内微网系统运行方案的精确修正。最后,以夏季制冷场景为例,利用含智能楼宇的微网系统验证了所提方法的有效性。结果表明,该方法可在保证楼宇室内温度舒适度的前提下,在日前经济优化调度阶段降低运行成本;在日内滚动修正阶段平抑由日前预测误差导致的微网联络线功率波动。     

考虑电气转换储能和可再生能源集成的微能源网多目标规划

建立了由电解氢、燃料电池和储气构成的电气转换储能系统(P2G-based storage system,P2GSS)模型,构建了包含风电机组、光伏、冷热电三联供系统、P2GSS和蓄电池等的微能源网。基于全生命周期法计算微能源网全生命周期成本,以全生命周期成本最低和年CO2排放量最小为优化目标,考虑电制冷比例和电制热比例等运行方式的影响,对微能源网的关键设备容量进行多目标优化配置研究。通过不同场景对比,研究了P2GSS对微能源网规划方案的经济成本、CO2排放和可再生能源集成的影响。     

含热泵和电热混合储能的建筑微能源网经济优化调度

为实现微能源网经济运行,提出一种含热泵和电热混合储能的建筑微能源网经济优化调度方法。首先基于ETP模型结合蒙特卡洛模拟建立采用通断调节的大规模空调负荷聚合模型,确定逐时冷负荷需求。然后构建考虑相变蓄冷变温特性与风冷热泵出力特性的微能源网优化调度模型。最后以微能源网全寿命周期成本最小为目标函数,应用Python+Gurobi对模型进行求解。分析夏季3种典型天气,4种场景下的优化调度结果,仿真结果表明：配置电热混合储能具有电、冷负荷削峰填谷的效果,能降低初始投资成本与运行成本,系统的经济性和灵活性更优。     

考虑虚拟储能的微能源网运行策略研究

新能源发电比例增大对微能源网运行的稳定性、经济性造成不可忽视的影响.储电装置虽然能够平抑微能源网中的源-荷功率波动,但因投资成本过高而无法得到大规模应用.在储能装置容量有限的前提下,可深入挖掘需 求侧的柔性冷热负荷资源,利用空调群虚拟储能平抑源-荷的不确定性.以空调为研究对象,研究了空调负荷群虚拟储能策略对提高微能源网运行经济性、可靠性、安全性的内在机理.仿真实验表明,空调虚拟储能技术可以有效平抑微能源网的源-荷波动,并且大幅度提高微能源网的运行经济性.     

基于模型预测控制的多时间尺度孤立电网多源协同优化调度

在大力发展可再生能源和储能技术的背景下,孤立电网中常含多种能源发电方式构成的异构电源,其中可再生能源出力的随机性和波动性给系统的安全经济运行带来了巨大挑战。针对孤立电网中的源侧协同控制问题,提出了基于模型预测控制的多时间尺度孤立电网多源协同优化调度策略。构建日前-日内-实时的多时间尺度协同优化调度模型,实现对孤网源侧具有前瞻性的、逐级精细的调控。针对含连续变量和二进制变量的优化模型,采用混合粒子群算法求解。将所提出的模型分别应用到两个孤网系统算例中,通过仿真分析,证明了所提方法保证系统安全经济运行的可行性和有效性。     

风光储协同调度的多时间尺度决策方法

大规模可再生能源的接入给电网调度带来重大挑战,而电动汽车充电与风电、光伏发电等可再生能源之间潜在的协同性为电网更多的接纳可再生能源提供了一种可行途径。通过优化地区电网电动汽车充电站的充电计划,在满足电动汽车能源需求的前提下,能够平滑电网等效负荷波动、减轻火电机组调峰压力,进一步提高消纳可再生能源的能力。且日前计划、滚动计划、实时调度的多时间尺度协同调度决策模型的建立,能够逐级消减风电、光伏等可再生能源预测误差的影响,进一步改善等效负荷的负荷特性。最后给出了以某地区电网的实际数据为基础的应用实例,证明模型的有效性。     

含加氢站运行的微能源网优化调度方法

微能源网内含电、气、热、冷等多种能源类型,可实现能源的梯级利用,有效促进风、光等多种新能源的消纳。相比电动汽车,氢燃料电池车具有加注时间短、续航能力强的优势,近年来得到快速发展。提出一种考虑加氢站渗透的微能源网优化调度方法,在满足用能区域内的电、气、热、冷等多种用能需求的前提下,制定加氢站的最优调度策略,有效促进氢能的发展与利用。算例中将微能源网与加氢站独自运行与含加氢站的微能源网集中运行进行对比,验证了所提模型及方法的优越性和有效性。     

冷热电气多能互补的微能源网鲁棒优化调度

随着能源结构调整,集成风/光等可再生能源输入、冷热电气等多种能源互补输出的微能源网得到了逐步发展,如何协调调度微能源网内冷热电气源网荷成为当前研究热点。建立了冷热电气多能互补的微能源网在孤岛/并网模式下的协调调度模型,并利用供热/供冷系统的热惯性和热/冷负荷的柔性,发挥供热/供冷系统的“储能”功能,以电转气(P2G)装置实现电-气网络双向互通。模型采用鲁棒线性优化理论将随机优化模型进行确定性转化,取得经济性和鲁棒性的适当折中。算例仿真验证了温度负荷储能特性对微能源网灵活调度的优化作用和鲁棒性指标对优化结果的协调作用。     

基于模型预测控制的微电网多时间尺度协调优化调度

微电网多时间尺度优化调度是消纳间歇性分布式能源的有效技术手段,针对传统基于潮流断面信息的多时间尺度优化方案易出现机组调节响应不及时、计划跟踪误差较大等问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的多时间尺度协调调度方法。在日前调度阶段,综合考虑电价峰谷差、储能寿命及可再生能源随机性,建立了以系统运行成本最低为优化目标的最优经济调度模型。在日内调度阶段,为应对可再生能源日前预测误差带来的联络线功率波动,同时为确保储能满足日运行能量平衡约束,提出了一种基于MPC的日内滚动优化校正策略。采用有限时间窗内的滚动优化调度代替传统单断面优化调度,提前感知未来一段时间内的可再生能源出力及联络线计划的变化从而对机组出力进行调整,同时结合时域滚动和系统实时状态的反馈校正,更大限度地消除了微电网中不确定性因素的影响,确保了日前计划的合理性及系统运行的稳定性。以某示范微电网为例,通过算例分析验证了所提模型及算法的有效性。     

计及多能共享的互联微能源网的分布式协同优化调度

微能源网是能源互联网末端的微型综合能源系统,对提高可再生能源发电消纳率、实现碳减排的目标具有支撑作用,其运行效率常受制于可再生能源发电的不确定性和多能耦合的协调调度。在此背景下,提出一种计及多能共享的互联微能源网两阶段协同调度模型：第1阶段考虑可再生能源发电出力的不确定性,建立计及多能共享的互联微能源网的能量管理模型,实现互联综合能源系统的多能协同管理;第2阶段建立基于非合作博弈的共享能源价格出清模型,利用广义纳什均衡确定共享能源的交易结算。采用交替方向乘子法对上述两阶段优化问题进行分布式求解,可有效保护微能源网主体的信息安全和隐私。最后,采用算例对所提方法的可行性和有效性进行验证。     

基于多时间尺度和多源储能的综合能源系统能量协调优化调度

考虑源荷不确定性及储能设备配置对综合能源系统IES(integrated energy system)优化调度的影响,提出基于多时间尺度和多源储能的IES能量协调优化调度策略。该策略以系统运行经济最优、滚动控制时域内购能成本与储能惩罚成本之和最低以及设备输出功率调整量最小为目标,分别建立了日前、日内滚动和实时反馈3个时间尺度的优化调度模型。在日前考虑多种储能模式对IES经济性的影响;日内利用场景分析法描述滚动预测的不确定性来提高系统经济运行稳定性;再基于模型预测控制方法,构建日内与实时的反馈闭环优化,平抑由预测误差导致的系统功率波动。仿真结果表明:多源储能模式有助于提高IES的经济性;多时间尺度调度既可以保证IES运行的经济性,又能有效降低不确定性对系统实际运行的影响,减轻电网平抑功率波动负担。     

含P2G的多能源网优化调度研究

针对联络线功率约束导致的弃风和供电缺口问题,文中提出一种含电转气(P2G)的多能源网优化调度方法,新建燃气轮机解决供电缺口问题,新建P2G设备解决弃风问题.首先,分析不同地区弃风和供电缺口原因;然后,建立P2G设备、燃气轮机和多能源网调度模型,通过某地区实际算例验证所提调度方法的有效性.此外对P2G设备和燃气轮机功率的...     

电热氢多元储能系统优化调度方法

在可再生能源发电并网渗透率不断提高以及综合能源系统高速发展的背景下,提出一种电热氢多元储能(multi-energy storage,MES)优化调度方法.首先,研究构建MES系统结构和设备模型.在此基础上,考虑储能购售分时价格的影响,以储能经济效益最大、能量损耗最小以及储能调度参与下微网与外网间功率波动最小为目标,建...     

Multi-time Scale Active and Reactive Power Coordinated Optimal Dispatch in Active Distribution Network Based on Model Predictive Control

正With increasing renewable energy resources integrated,how to deal with the energy uncertainty and load fluctuation has been a great challenge to the active distribution network.Meanwhile,improving system security and economy capacities is attracting increasingly research attention.     

考虑大量EV接入的电-气-热多能耦合系统协同优化调度

随着能源互联网的发展,在未来多能源网络将深度耦合的大背景下,传统的电网调度模式已不能够满足对多能源系统协同优化的要求,电动汽车的大量推广也给制定更合理的调度策略,支撑多能源系统运行带来了新的挑战和机遇。基于上述背景,文中考虑电网潮流、天然气网潮流、能源中心供能和电动汽车出行及充电需求等约束,利用模糊理论处理电动汽车总体需求及风电出力的不确定性,以全系统供能成本和污染物排放最小为目标,建立了计及大量电动汽车接入下的多能源系统协同调度模型,并采用内点法进行求解。最后,以典型的11节点多能源系统为算例,分析了电动汽车不同充放电模式和不同能源中心结构下的调度策略及效益,并比较了不同接入车数与不同置信水平下的调度结果,验证了电动汽车参与多能源系统的协同调度能够提升系统运行的经济性。     

高比例水电系统的网省联合实时优化调度方法及应用

中国云南电网是一个典型的高比例清洁能源大规模直流送出系统,在汛期和枯期都存在调峰调频能力不足的问题,而调峰调频深度耦合的运行方式使其日内调控更加困难.为此,以最大化清洁能源消纳为目标,提出了南网总调和云南中调网省联合实时优化调度的方法.根据流域来水情况及电网断面约束,通过日前预安排,形成流域正负梯队电厂;日内根据系统实...     

考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度

能源危机是目前全球各国面临的共同难题,各国专家学者均积极研究能源可持续利用.因此,可再生能源逐渐受到研究者们的青睐,新能源并网比例不断增加.但是由此引发的新能源消纳问题是一大挑战.为解决这一问题,在由热电联产机组、燃气轮机、电锅炉、电转气设备及储能设备组成的微能源网中,在考虑电负荷需求响应的同时,在微能源网中引入电动汽...