计及多能源集线器的电热综合能源系统分布式优化

由于电热综合能源系统各主体信息不共享、存在隐私保护等,区域内不同主体的自治决策和通信安全变得至关重要。为此,提出一种基于交替方向乘子法(ADMM)的电热综合能源分布式优化方法,以实现电热综合能源系统中能源集线器(EH)的自治决策和分布式优化。建立了电热综合能源系统与EH的优化调度模型,并建立了基于ADMM的电热综合能源系统分布式优化模型,实现了综合能源系统运营商与多个EH运营商的分布式功率交互。同时,采用自适应步长的方法求解所建立的模型,提高了算法的收敛性。     

基于改进粒子群算法的多能微网多目标优化调度

为实现多能微网内部能源的灵活调用,减轻系统碳排放压力,文中提出了一种基于改进粒子群(particle swarm optimization, PSO)算法的多能微网多目标优化调度方法。建立了冷热电气多能微网模型,分析系统能源耦合机理并对设备进行数学建模;以微网运行成本与环境成本最小为目标,构建多能微网多目标优化调度模型;提出一种改进PSO算法,通过调整主要参数的迭代规则,并采用自适应粒子寻优策略加快收敛速度,提升寻优效果;仿真结果表明：与传统方法相比,所提基于改进PSO算法的多目标优化调度方法能够有效提升算法收敛速度、降低系统综合成本,兼顾其运行的经济性与环境友好性。     

考虑电热联合需求响应的区域综合能源系统多目标双层优化调度

由于区域综合能源系统的多种能源之间存在耦合与互补,电热联合需求响应为区域综合能源系统的优化调度提供了新的手段.本文首先建立能源用户的电力需求响应和热力需求响应模型,提出考虑电热联合需求响应的区域综合能源系统日前多目标优化调度模型.然后,为解决分布式电源与负荷不确定性引起的日前调度偏差,构建了基于模型预测控制的日内滚动优化调度模型.最后,本文对带精英策略的非支配排序遗传算法进行改进,提高了调度模型的求解效率.算例表明,本文提出的模型可有效解决区域综合能源系统的多目标双层优化调度问题,电热联合需求响应可以有效提升区域综合能源系统的经济性和能效水平.     

考虑需求侧碳交易机制的多微能网分布式协同优化调度

为助力减碳控排,促进城市能源协调发展,多微能网已成为城市能源网的重要组成,随着碳交易和电力市场的发展,亟需开展多微能网优化调度策略研究。该文在含多微能网的城市综合能源系统背景下,构建了基于多决策主体交互协调机制的多微能网系统协同调度框架,提出一种考虑需求侧碳交易机制的多微能网分布式优化调度方法,分别针对主网层和微能网层建立了考虑需求侧碳交易的分布式协同调度模型,以主网成本最小化为目标,兼顾各微能网利益最大化,实现整体社会效益最大;并基于目标级联技术进行分层分布式求解,在保护各微能网信息隐私的同时,实现多微能网综合能源系统低碳经济运行。算例表明,所提方法能够有效提升多微能网能源系统利用效率和新能源消纳能力,为含多微能网城市供能系统建设提供依据。     

考虑阶梯型碳交易机制的区域电-热综合能源系统分布协同调度方法

含多能源站的区域综合能源系统(districtintegrated energysystem,DIES)具有多层级、多运营主体的特征，难以采用传统的集中式方法优化调度。为保证不同运营主体的利益与隐私，该文提出了一种考虑阶梯型碳交易机制的区域电-热综合能源系统分布协同调度方法。首先分析运营主体特性，构建计及热网动态特性和站间互济的综合能源系统模型。在此基础上，构建综合能源系统双层优化调度模型：在系统调度层中，以运营商的经济性和低碳性为目标；在站间调度层中，能源站根据系统调度层的优化结果，调整自身调度策略以实现利益最大化。最后，采用目标级联分析算法(analysis target cascade,ATC)实现交互变量的解耦，并提出了层内迭代、层间互联的求解方法。仿真结果表明，所提调度方法可提高系统运行的低碳经济水平，并通过分布优化兼顾各主体的利益诉求，更满足实际调度需求。     

基于目标级联法的园区综合能源系统多主体日前经济优化调度

园区综合能源系统运营商和用户主体之间存在复杂的利益博弈关系,因此研究如何在提高系统整体经济效益的同时平衡各方主体利益具有必要性。为此,提出一种考虑多主体利益的园区综合能源系统日前经济优化调度策略。首先,考虑利用园区综合能源系统多能协同互补优势参与需求响应市场交易,建立两级递阶经济优化调度模型：上层是以运行利润最大为目标的运营商优化调度模型,下层是以用能成本最小为目标的用户优化响应模型。其次,采用基于目标级联法的分布式优化算法实现上下层模型的解耦和独立并行求解。最后,通过算例分析验证了所提策略通过综合需求响应可实现园区供、用能侧可调资源的协同优化,并通过分布式求解使各主体经济效益均达到最优。     

阶梯式碳交易的城市多能系统能量互补优化调度策略

引入城市能源服务中心(urban energy service center, UESC)作为供能和价格引导枢纽，构建了含典型功能的城市多能微网系统集群结构及其阶梯式碳交易机制模型。提出了一种城市多能系统双层优化调度策略，其上层为最小化UESC的运营成本，下层考虑城市多功能区域集群间的能量互济，采用交替方向乘子法求解综合能源系统(integrated energy system, IES)集群的分布式调度，协调各IES之间的功率交互。最后，利用IEEE-33节点电网和32节点热网耦合系统，并通过4类典型场景验证所提模型与算法的有效性，优化城市多能系统间能量的互济互补，减少系统总运行成本，降低系统碳排放，提高系统运行的经济性、灵活性和韧性。     

基于风险的多区互联电力系统分布式鲁棒动态经济调度

为应对高比例可再生能源并网给调度运行带来的高不确定性,提出一种基于风险的两阶段鲁棒动态经济调度模型,可用于优化多区互联电力系统的联络线功率与区域发电及备用计划.在鲁棒优化模型中对所采用不确定集的边界进行优化,以评估弃风与失负荷风险.对联络线功率的优化包括两个方面:一是针对可再生能源预测出力制定基态联络线计划;二是针对实际可能出现的可再生能源出力制定功率调整计划,以实现区域备用共享.建立一种分布式调度体系,以实现各区域电力系统分散自治运行.采用动态乘子更新策略,避免了分布式优化算法参数选择的问题.在3区354节点系统上的算例分析验证了所提模型与算法的有效性.     

能源互联网多源多层次协调优化方法研究

能源互联网已经成为分布式设备智能化管理,多种形式能源耦合互补应用的关键技术。为了解决能源互联网中的多能协调优化问题,文中针对含可再生能源的能源互联网,按照"分层控制-协同优化"的思想,提出一种多源多层次的调度层级划分模型对系统内的分布式设备进行管理,实现区域系统内冷、热、电、气等能源的优化调度。文中采用基于实数编码的遗传算法对该优化模型进行仿真分析,验证了该分层优化方案能够以最小成本为优化目标实现区域能源互联网能量自治及多能优化,同时协调不同区域间的优化调度。     

考虑供热系统精细化建模的区域综合能源系统多目标优化调度

双碳目标背景下,新能源并网需求的大量增加对区域综合能源系统灵活运行能力提出了新的要求。为了有效挖掘系统灵活性资源开发潜力,该文基于热网及热负荷精细化模型,提出一种计及多能灵活性的区域综合能源系统日前多目标优化运行策略。首先,建立供热管网传输模型以及建筑储能特性模型,精细化刻画热能传输动态过程;其次,建立多能灵活性资源模型,定量分析制定调度计划时的热电机组可调节容量;随后,建立考虑多能潮流的区域综合能源系统模型,并提出一种以系统灵活性不足率及综合运行成本为目标函数的日前调度策略。算例结果表明,该文所提的多能灵活性资源模型以及多目标优化调度策略可有效降低系统综合运行成本、提升系统可再生能源消纳率,缓解了系统用能高峰期供能压力。     

基于先进绝热压缩空气储能站的电-热综合能源系统优化运行方法

为加强先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)与综合能源系统(integrated energy systems,IES)的多能互补协同,提高系统运行效率,文中提出了一种含AA-CAES能源站的电-热综合能源系统优化运行方法。首先,构建了含AA-CAES能源站的IES基本调度架构;其次,详细分析了AA-CAES装置在压缩和膨胀工况下的储热、换热及供热等特性,建立了AA-CAES电热联供联储运行模型;接着,基于热网管道传热延迟和损耗等动态特性,建立了考虑供热网储热惯性的热网方程;在此基础上,考虑了用户侧可调度资源,提出了计及综合需求响应的含AA-CAES能源站的IES日前优化运行模型;最后,在修改的IEEE33节点配电网和巴厘岛32节点区域供热网进行算例分析。仿真结果表明,所提方法可有效降低IES运行成本,提高IES可再生能源消纳能力。     

考虑短时供能的综合能源系统能源最大化利用

研究了综合能源系统脱网情况下短时间尺度内的能源最大化利用问题。首先针对孤网下重要负荷短时供能需求，提出了多能流协调的触发式调度策略。该策略将整个系统划分为风光储发电系统和冷热联供系统，并按照能源最大化利用的原则制定了各供能设备的出力优先级。在此基础上，针对风光储发电系统，制定了多储能单元协调的功率分配策略，各储能单元按照可调度容量之比进行充/放电，在短时间内最大化利用各储能单元的容量。针对冷热联供系统，制定了燃气机预留最小电功率PQ.Lmin动态设置方法，根据不同时段供用能情况动态调整PQ.Lmin的大小，保持燃气机始终运行在最高效状态，最大限度输出冷/热/电能。算例分析结果表明：所提策略可以在短时间内充分利用多种供能设备，有效延长供能时间，实现能源在短时间内的最大化利用。     

气网动态潮流下多能源网与能量枢纽的联合调度

天然气系统与电力系统的时间响应特性之间存在显著差异,若在综合能源系统优化调度模型中进一步融入天然气系统动态潮流模型,则能够更精确地描述其实际运行状态。为此,建立了考虑气网动态过程的电力-天然气耦合系统,该系统基于能量枢纽相耦合,并在能量枢纽中引入考虑负荷特性的需求响应模型,提出了考虑需求响应的多能源网与能量枢纽的联合优化调度方法。通过对网络模型与能量枢纽模型进行线性化处理来降低模型复杂度,并采用分解求解法进行多能流潮流计算。以含有2个能量枢纽的综合能源系统为算例进行仿真分析,结果表明考虑气网动态潮流的模型能更准确地描述实际运行状态,且考虑需求响应对于降低峰谷差、提高经济效益效果显著。     

计及虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度策略

储能设备可以实现负荷的跨时段平移,在综合能源系统的经济稳定运行中能够起到重要作用。但当下储能投建费用较高,难以大规模应用。而通过优化用户侧可控负荷,可达到类似储能设备平移负荷的效果。从电能、热能2个角度出发,提出了利用用户侧虚拟储能的区域综合能源系统（regional integrated energy system,RIES）优化调度策略。首先基于电动汽车充电管理方法和楼宇蓄热特性,对电、热虚拟储能（virtual energy storage,VES）系统进行建模;进而将虚拟储能系统集成到考虑天气不确定性的区域综合能源系统调度模型中,该模型以降低能源系统日运行费用为优化目标,合理安排电动汽车充电并在温度舒适度范围内对建筑物室温进行调节,实现虚拟储能系统的充放能管理;最后以夏季系统用能场景为例,对优化模型进行仿真实证。仿真结果表明,虚拟储能设备可以起到负荷平移效果,削减储能配置容量。应用虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度模型可以在满足能源需求和温度舒适度的前提下降低系统日运行成本,提升系统运行稳定性。     

基于多能源站协调的区域电力—热力系统日前经济调度

随着热电联产、电锅炉等清洁供热单元的大力推广,配电网与区域热力系统的耦合互动日益紧密。基于不同类型区域能源站的构建,从多能源站协调的角度,考虑分布式可再生能源发电在配电网中渗透率不断提高的趋势及三相不平衡配电网、区域能源站、区域热力网络的运行约束,提出区域电力—热力系统日前经济最优调度策略并研究对风电消纳影响。最后,通过三种不同场景下的测试结果,证明多能源站的协调运行可以充分利用多能源优势互补的特性,提高风电消纳率,有效降低配电网网损及区域能源站运行费用,实现经济性目标。     

计及频率变化的异步迭代分布式动态潮流

为便于分布式调度员培训仿真系统（DTS）中分布式潮流算法的应用,提出了一种计及频率变化的基于异步迭代的分布式动态潮流算法。该算法将互联系统采用协调层一子系统、发电机单元一网络单元2个不同层次的模型来表示。在上级调度中心建立协调层,由发电机单元实现频率变化时电网不平衡功率在各子系统发电机节点和负荷节点之间的分配,并进行频率仿真;在网络单元采用基于异步迭代模式的分布式算法进行全网的分布式潮流计算,通过网络单元与发电机单元之间的交替求解,求得全网频率变化仿真与潮流分布。以IEEE118节点扩展系统为例,对所提出算法进行验证,结果表明该算法能够准确地仿真分布式系统的频率变化并求解全网潮流分布。     

考虑市场环境的多微网分散协同调度方法

多微网系统接入配电网后，会对配网运行造成较大影响，该文结合市场环境下双边交易模式，提出含多微网主动配电系统的双层优化模型。下层优化模型为多微网分散协同调度，采用原对偶内点法求解微网公共连接点的节点电价，同时设计了一种分散式的协同调度策略以确定微网间的交换功率，从而实现多微网系统的经济运行；上层优化模型为配网运行优化，针对多微网接入后带来的配电网运行问题，建立了一种以配电网网损最低为目标函数的配电网重构模型，并采用二进制粒子群算法求解该模型，得到了配网运行的最优方案。通过两层优化实现了含互联微网配电系统的安全经济运行。最后，以3个互联微网系统接入IEEE 33节点配电系统为例，验证了所提调度方法的有效性和合理性。     

计及供热区域热惯性的多微网调度策略

冷热电联供(combined cooling heating and power,CCHP)型微网可实现能量的梯级利用,提高能源利用率。建筑物的热惯性以及微网间的功率交互会对多微网系统的经济调度产生重要影响。针对含冷热电联供系统的多微网,首先建立了考虑供热区域热惯性及微网间功率交互的多微网经济调度模型。该模型以多微网系统经济性最优为目标,考虑了微网间的功率交互,并增加了散热器散热量作为控制变量,将传统热负荷平衡约束转化为室内温度满足人体舒适度要求。之后通过算例分析比较了不同运行方式下,微网中微源的运行情况和多微网系统的经济性。结果表明,综合考虑供热区域热惯性以及相邻微网间功率交互会改变微网中各微源的出力,提高多微网系统的经济性。     

计及静态安全因素的电-热多能流计算方法

多能流含义为多种类型的能量流,包括能量流的相互耦合、转换和传输,例如冷、热、电、气等多种能源形式。其中以电热联供为代表的电热耦合多能流系统发展最为迅速,带来诸多效益的同时也使安全问题更加突出。文中考虑安全因素提出电-热多能流系统计算方法。建立电力网络、热力网络模型、耦合元件模型,基于安全因素考虑构建预想故障集合,采用分布式顺序潮流求解算法进行求解。针对电力网络中并网和孤岛两种运行方式进行分析,通过实际算例验证了所提算法的优越性。     

基于柔性行动器–评判器深度强化学习的电–气综合能源系统优化调度

多能流协同优化调度是实现综合能源系统高效经济运行的核心技术之一。面向电–气综合能源系统运行优化问题,提出一种基于柔性行动器-评判器框架的深度强化学习方法,通过智能体与能源系统的交互,自适应学习控制策略。该方法可实现多能流系统的连续动作控制,且能够灵活处理风电、光伏、多能负荷等源荷不确定性问题,实现多场景下的电-气综合能源优化调度决策。首先,构建面向电-气综合能源系统调度的强化学习基本框架,介绍柔性行动器-评判器强化学习的基本原理;然后,构建与智能体交互的电-气综合能源系统环境模型,设计深度强化学习的动作与状态空间、奖励机制、神经网络结构、学习流程等关键环节;最后,针对2个电-气综合能源系统算例进行强化学习优化调度结果分析。