计及多类型需求响应的孤岛型微能源网经济运行EI北大核心CSCD

在区域能源互联网迅速发展及多能耦合日渐紧密的背景下,如何进一步优化孤岛型微能源网结构,提高系统运行的稳定性和经济性是当前热点问题。失去了外部电网的有效支撑,仅通过内部微源的调度,孤岛型微能源网难以维持系统能量的实时平衡。为此,针对孤岛型微能源网运行特点,引入冷、热、电多类型负荷需求响应,综合考虑能源耦合与转换特性、分布式微源运行特性的基础上,基于能源集线器架构提出了计及多类型需求响应的孤岛型微能源网优化调度模型。采用混合整数规划法求解模型,得出各机组与储能装置的启停状态、最优出力及系统综合运行成本。仿真算例表明:通过引入柔性冷、热、电多负荷的需求侧响应,可以提高孤岛型微能源网能源供应的灵活性,并降低系统的运行成本。     

微能源网多能源耦合枢纽的模型搭建与优化

多能源耦合枢纽作为微能源网的核心部件,其系统模型的准确性将影响微能源网的运行效率。文中针对一种包含太阳能和风能发电系统、储能系统、有机朗肯循环系统、传统冷热电三联供系统的多能源耦合枢纽,综合考虑负荷需求、价格因素和环境因素,以系统运行成本、一次能源消耗量和碳排放量最小化为目标,建立了微能源网中多能源互补的多目标优化模型;采用粒子群算法对发电机和储能的运行策略进行求解,得到最优目标。最后,与微电网进行对比分析,验证了多能耦合系统在提高能源利用率和减少碳排放方面的优势。     

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。     

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。     

氢电综合能源供应微电网的优化调度

利用可再生能源进行制氢和供电是提高微电网经济效益的手段之一。对氢电综合能源供应微电网进行优化调度,可提高系统供能可靠性和可再生能源利用率。建立了氢电综合能源供应微电网的系统结构,利用可再生能源电解水制氢供应氢负荷需求,通过储氢罐存储剩余氢能,采用燃料电池补充电负荷的不足。分析了可再生能源和负荷变化下的微电网运行模式,提出了保证供能可靠性的微电网综合协调调度策略。建立了以系统运行收益最大化为目标函数以及负荷失电和失氢率、弃风与弃光率等为约束条件的微电网优化调度模型。案例分析表明,提出的优化调度方法能够实现氢和电负荷的可靠供应,微电网可以获得较高的收益,同时可再生能源的利用率得到提高。     

基于改进布谷鸟算法的微电网源-荷-储功率优化调度

为实现微电网源网荷储的最优匹配,提出了一种计及需求侧响应的微电网有功功率调度模型。首先综合考虑系统运行约束、蓄电池运行约束和引入负荷响应补偿的用户满意度,以微电网经济性和环保性最优为目标函数,构建了包含风光发电、储能单元和负荷的微电网功率调度模型。进一步改进了布谷鸟搜索算法,并在4个典型场景下求解所提出的调度模型。通过算例验证模型和所提方法的有效性,结果表明：负荷响应与储能可以有效降低微网运行成本,通过可移负荷跨时段平移,实现负荷削峰填谷;同时,模型能根据不同的满意度要求提供相应的经济优化调度方案;此外,通过对比粒子群算法与布谷鸟算法,进一步验证了改进的布谷鸟算法性能更优。     

考虑多重不确定性的综合能源系统日前优化调度

可再生能源出力和负荷的不确定性对综合能源系统优化调度提出了挑战。由可再生能源、大电网、热电联产机组、储电系统、储热系统和燃气锅炉等设备以及热、电负荷组合构成的综合能源系统经济调度模型,考虑到系统中可再生能源发电和负荷预测误差等多重不确定性特征,提出一种基于区间线性随机机会约束规划的优化调度策略。用概率分布函数描述系统中可再生能源发电预测的不确定性,用区间数描述负荷预测不确定性,由此构建了一个区间线性随机机会约束规划模型,利用Gurobi求解器对模型进行求解。通过一个热电综合系统将所提方法与单一的区间线性规划和随机机会约束规划模型进行了对比研究。结果表明,所提方法平均运行成本更低,对预测精度的依赖性更低,在保证系统安全运行的同时能提高综合能源系统运行的经济性。     

基于IGDT的含广义储能的独立直流微网日前优化调度

微电网的能量管理与优化调度作为构建新型电力系统的重要环节,提高其可再生能源的消纳水平、降低源荷不确定性风险以及优化系统运行成本具有重要意义。因此,文中提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory, IGDT)的含广义储能的独立直流微电网日前优化调度模型。首先,构建含超级电容的混合储能系统,以降低蓄电池运行成本,将具备虚拟储能特性的柔性负荷与混合储能相结合,形成广义储能,充分发挥微电网系统内灵活性资源特性;其次,考虑系统风光荷不确定性,引入IGDT模型,在确定性模型基础上建立风险规避策略下的鲁棒模型和风险投机策略下的机会模型,从2种决策角度追求降低风险与最大化收益;最后,基于算例仿真分析,证明该调度策略在降低微电网运行成本的基础上可量化不确定性因素对系统调度决策的影响,验证了模型的有效性和可参考性。     

基于模型预测控制的微电网多目标协调优化

本文针对间歇性可再生能源出力与随机性负荷需求对弱电网环境下微电网电压稳定性的影响,综合考虑可控型分布式能源运行成本、储能系统运行成本及可平移负荷的调度成本,以微电网公共点电压偏差最小与运行成本最低为目标,提出基于模型预测控制的微电网多目标协调优化控制策略。该策略由日内多时段滚动优化控制与实时反馈校正控制两部分组成。其中,日内多时段滚动优化控制以未来时段的预测模型为基础,求取当前时段各可控单元的优化控制指令;反馈校正阶段以储能系统出力调整量最小为目标,快速响应微电网内可再生能源能源出力变化与负荷波动。最后,通过一个仿真案例对所提策略进行验证,并分析了该策略的可行性和有效性。     

基于改进粒子群算法的微电网多时段经济调度

分布式微电源与储能装置的广泛接入使微电网联网系统的能量交换形式更为复杂。研究微电网系统中各个时段的分布式电源和储能装置的协调优化调度,将大大降低微电网运行成本,提高系统电网经济调度能力。论文考虑负荷需求、微电源维护成本、购电、售电价格和网络损耗等微电网运行约束条件,建立了微电网经济调度目标函数模型,分别研究了微电网处在孤网和并网下多时段经济调度。运用了动态规划算法来协调微电网各时段的经济调度,即将各时段储能的最大容量离散成若干个小区间分别作为储能的上下限,同时提出在各时段的每个区间容量采用改进粒子群算法对微电源出力进行优化,最终求出各时段储能的最优状态及其它微电源的最优出力。通过算例验证了所提微电网多时段经济调度方法对各个时段的微电源及储能装置协调优化调度和微网运行经济成本,取得很好的效果。     

基于弱鲁棒优化的微能源网调度方法

微能源网中的新能源和负荷存在不确定性,给系统安全运行带来挑战。鲁棒优化常用于处理不确定性问题,能够保证微能源网的安全性,但具有保守性强的缺点。而弱鲁棒优化能够有效改善传统鲁棒优化的保守度。文中对典型的微能源网进行数学建模,并构建了基于弱鲁棒优化的微能源网调度模型。模型计及可再生能源出力和负荷的不确定性,在能源供求关系中引入表征能源功率缺额的松弛变量,以微能源网的综合利润与惩罚项之差最大为目标,并通过对等式转化理论将不确定性约束转化为确定性约束,使其可通过常规优化方法进行求解。最后通过仿真算例进行验算,结果表明所提模型不仅可以改善调度保守性,提高调度经济性,而且可以适应不同决策者的调度要求。     

考虑多种储能的微能源网多时间尺度协同调度

为应对含不同类型储能微能源网在实际运行中面临的多种不确定因素,在给出考虑储电、储热、储气设备参与的微能源网日前经济调度策略的基础上,以跟踪日前微能源网与外网交互功率及储能设备能量状态优化结果为主要目标,并尽可能提高可再生能源利用率,基于模型预测控制方法建立了微能源网多时间尺度协同调度模型。算例结果表明,所提方法能有效应对间歇性可再生能源出力波动与负荷预测误差,在保证各储能设备日运行能量平衡的前提下,提出了可控元件的日内平滑出力策略,并提高了微能源网对风电、光伏的消纳能力。     

计及不同主体的微电网日前优化调度方案研究

对并网运行模式下的某微网系统的日前优化调度方案进行了分析,该微网系统涉及主网、可再生能源、蓄电池及用户多个利益主体。该系统既可从主网获取电能,也可从系统内部的光伏阵列、风机及储能蓄电池获得电能。在主网与微网的交换功率约束、蓄电池充放电电量约束及充电次数等一系列约束条件下,以平均负荷供电成本最小为目标构建了3种优化调度对比模型,并借助MATLAB工具,分别采用原始-对偶算法、混合惩罚函数法、改进的遗传算法对3种调度方案模型进行了最优求解,以实现不同利益主体的合理利益分配,使系统综合效益最佳。最后通过某微网系统算例验证了模型的有效性和经济性。算例结果表明,充分利用蓄电池的调控作用,以及选择性地接纳可再生能源,并适度提高微网与主网之间的交换功率,可使微电网运行于最优经济状态。     

考虑碳排放成本的多能互补微能源网储能装置优化运行

随着综合能源管理技术的成熟,建立含大比例可再生能源和储能装置的多能互补微能源网成为发展趋势。近年来,我国在进行能源结构调整,碳排放控制力度逐步提升。因此在考虑碳排放成本的基础上,以微能源网日运行成本最低为目标建立经济运行模型,对储能的充放电策略进行调整,并采用商业软件CPLEX进行求解。以某一实际微能源网为例验证所提模型的有效性,分析了两种储能容量和功率配置对微能源网运行成本的影响。算例结果表明,所建模型纳入了碳排放成本的影响,在保障可再生能源消纳的前提下,对微能源网内的多种能源和储能装置充放电策略进行了优化,实现微能源网运行成本最低的同时达到多能互补的效果。     

计及分布式储能的微电网群经济调度

为提高微电网群调度效率、减少微电网运行成本,首先构建了计及分布式储能的微电网群优化调度模型。该模型以包含风、光、储的3个子微网和网侧储能所构成的交流微电网作为调度对象。在满足功率平衡等约束条件下,对负荷侧储能充放电次数和单位时间内充放电功率进行限制;在考虑主网分时电价、系统发电成本,网侧储能放电成本条件下,采用遗传算法进行求解,得到计及分布式储能的微电网群经济调度方案,最终得到优化后的经济成本。算例计算结果表明,该运行调度模型可有效提高微电网群经济效益,从而验证了该模型的有效性。     

灵活性资源参与的电热综合能源系统低碳优化

针对可再生能源的消纳问题,研究可控负荷机制与电-热耦合网中的储能调控策略,构建综合灵活性资源模型优化系统的低碳运行。首先分析区域电网中差异化布局的工业负荷调控机制,基于城市能源网架电热耦合建立可控负荷及电-热储能调控模型;然后以经济成本、风光消纳及碳排放为指标构建综合效益模型,提出碳排放流动拓扑,描述依附于能量流的碳排放流信息;最后对IEEE 33节点电网和45节点热网耦合能源系统进行仿真,分析多元灵活性资源响应对系统综合效益的改善效果,并通过拓扑直观显示典型场景中电-热碳排放流动过程。结果表明发掘灵活性资源能够提升电热综合能源系统对风光能源的消纳裕度,验证了所提方法的合理性和有效性。     

计及需求响应和风光不确定性的微电网多目标优化模型

微电网旨在实现发电侧的灵活性和可靠性并存,兼顾可再生能源利用和用能稳定,基于此目的,构建了一个多能源、多储能结构、多类型负荷耦合的微电网系统,提出一种考虑微电网补偿成本、弃能成本、运营收入的多目标优化模型,并引入需求响应模型优化储能和用户参与调峰。为解决微电网中风光出力的不确定性,对风力发电和光伏出力场景进行削减,通过决策分析表将多目标转化为单目标模型,应用粗糙集理论进行目标函数权重计算。算例分析结果显示：场景缩减能够克服风光出力不确定性对系统调度的影响;需求响应有助于解决源荷两侧匹配度差的问题;需求响应和储能系统的协作效应,可以提高系统的稳定性。     

电-氢-碳综合能源系统协同经济调度

在“双碳”背景下,为优化能源结构,提高可再生能源消纳,进而促进综合能源系统的碳减排工作,提出了一种基于碳捕集和电-氢-气双向转换的电氢碳协同运行的低碳经济调度模式。首先分析电转气两阶段过程中分别耦合氢储能、氢燃料电池以及碳捕集设备的运行机理,构建以清洁能源为主的能源供应和以电、热、冷、气负荷为终端消费的综合能源系统的能量流模型;然后针对其参与碳排放权交易市场,分析碳交易机制下系统各设备的碳成本;最后构建以运行维护成本、购能成本、环境成本和售氢收益之和最小的低碳经济运行数学模型,综合考虑设备约束和系统的能量平衡约束,分析对比不同典型运行模式,验证了所提调度模型的消纳特性、环保性和经济性。     

考虑随机性的微电网日前调度与储能优化模型

针对微电网中可再生能源发电的随机性,以运行成本最小为优化目标,建立了微电网日前调度和储能优化的调度模型。首先,分别对传统发电机组和储能系统建立了确定性模型,并对可再生能源发电机组建立随机模型。然后,考虑到可再生能源发电机组的线性成本函数和传统发电机组的二次成本函数,并结合功率平衡和功率交换限制等约束条件建立了优化模型。通过不同成本函数的可再生能源发电机组和传统发电机进行了仿真。结果表明,该模型可以获得最优调度结果,同时实现储能电池的最优储能。     

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。