“无废”电–氢充能服务区多源微网优化运行模型

针对具有电、氢充能需求的高速公路服务区内的多能源负荷需求及服务区与周边生活垃圾处理需求,提出一种全可再生能源供能的"无废"电-氢充能服务区多源微网模型。首先,在电制氢、燃料电池、热解炉等多能源转换与存储设备的能量输入输出特性模型基础上,建立无废充能服务区多源微网(zero-waste charging service area multi-energy microgrid,ZWSA-MEMG)模型;其次,研究ZWSA-MEMG中多种能源转换、存储特性及多能流协调关系,建立基于高速公路充能服务区多源微网功率平衡、充能时间、多源负荷供能可靠性、可提供的电网调节性能等约束下的运行成本优化模型及其求解方法。最后,以我国西北某高速服务区实际多能源运行数据为基础,建立"无废"电-氢充能服务区多源微网优化运行仿真模型,算例仿真结果表明,该文提出的ZWSA-MEMG优化运行模型可有效提升具有垃圾处理能力的电-氢充能多能源系统的经济性,并可为电网提供较好的调节特性。     

计及电热混合储能的多源微网自治优化运行模型

针对传统电池储能存在成本较高,频繁充放电易导致寿命降低的问题,建立基于电热、电氢、氢电及氢热能量转换方程的电热混合储能模型,并在此基础上提出一种微网自治运行策略。该文首先研究无电池储能的热电联合微网系统中加入电转氢(power to hydrogen,P2H)设备,形成了含电热氢综合能量的储能系统,建立一种以微燃机、电转氢设备和电锅炉为核心的电热混合储能(electro-thermal energy storage system,ETSS)模型。其次,以微网内多种能源综合运行成本最低和最大化消纳弃风为目标,建立电热混合储能系统多目标运行模型,进而提出微网多能源自治运行策略。最后以我国北方地区某多能源微网为例,建立基于电热混合储能的多源微网自治优化运行仿真模型。算例结果分析表明,与含传统电池储能热电联合型微网相比,采用电热混合储能的多源微网系统具有较好的灵活性和经济性,并能够提高风电的消纳能力。     

考虑气电网络架构的沼-风-光综合能源微网优化调度

传统能源系统不考虑多种能源之间的协同和互补,仅对电、气、热中的某种能源进行分析和利用。文中采用能量枢纽的概念表示各能源之间的耦合关系,同时考虑气电网络架构的运行约束。在实现各能源间转化、转移和存储等协同工作的基础上,建立含沼-风-光的综合能源微网优化模型,并对其优化调度进行了研究。为保证该模型的可求解性,对其中的电力系统潮流约束采用二阶锥松弛方法,对气管网约束进行泰勒展开,将原模型转换成凸规划模型。在由TEST6节点系统、6节点天然气系统和1台沼气池装置组成的综合能源微网测试系统上进行仿真分析,结果表明,考虑气电网络架构的调度优化结果满足实际运行要求,且该综合能源微网系统在可持续性、经济性和稳定性方面都具有一定的优越性。     

基于电-气互联的微网系统多目标优化研究

为有效解决传统微网系统运行存在的能源浪费和环境污染等问题,首先,提出电-气互联的微网系统多能源耦合架构;其次,以系统经济运行和环保运行两方面作为评价指标,采用层次分析法确定其权重,并建立微网系统“源-网-荷-储”能量枢纽运行优化模型;最后,根据某典型日负荷需求数据进行算例分析,通过分别与传统微网系统、不同目标及不同电价下的系统进行对比分析,验证了本系统模型能够节约成本,且具有一定的优越性。     

考虑管网压力特性的多能源系统无功优化模型

针对电-热-气多能源系统中热力和燃气系统管网压力调节与电网无功平衡间的耦合关系,该文提出适用于多能源系统的基于热-气系统能量输运过程无功需求特性的多能源系统无功优化模型。首先,研究多能源系统能量输运过程无功需求特性、各类电源的无功出力特性及其不确定性,建立多能源系统无功平衡及其不确性模型;其次,研究热网、气网能量介质输运管道的压力可调节极限参数及其对应的无功需求容量,建立热网、气网无功可调节容量模型;然后,在考虑多能源系统无功平衡不确定性和源网荷储运行约束条件下,以无功平衡成本及电网电压波动最小为目标,建立多能源系统无功多目标动态进化优化模型。最后,基于电热气多能源系统运行数据,建立综合考虑运行约束和热-气管网约束的多能源系统无功优化仿真模型,仿真结果及分析表明,该文提出的无功优化控制方法,能够充分利用气网和热网无功可调节能力,有效提高多能源系统无功调节容量和电压稳定水平。     

计及群控电热泵的微网联络线功率平滑策略

为有效平滑电-热联合型微网的联络线功率波动,提出一种基于电热泵和蓄电池的协同控制策略。考虑电热联合微网的运行特征及能量交互方式,基于电热泵的运行特性建立电-热能量转换模型。通过分析电热泵群优先度序列,计算电热泵群可运行数量与状态切换序号指针。考虑机组启停的调控限制,采用集群控制算法计算电热泵群开关序列。基于储能荷电状态以及电热泵实际出力状态,分别建立蓄电池、电热泵功率分配权函数,将联络线的波动功率在蓄电池与电热泵群间进行分配。算例结果表明,该策略能够通过电-热能量协同控制实现微网联络线功率平滑,同时提升电-热联合型微网的互补经济性与能量综合利用效率。     

考虑风电消纳的区域多微网-配电网能源交易模式

随着微网数量不断增加及风电渗透率逐渐提高，微网与配电网频繁的能量交互对配电网的运行产生不利影响。为减少微网与配电网之间非必要的能量交互，促进风电就近消纳，构建了计及风电不确定性，以系统运营主体收益最大化、多微网用电总成本最小化为优化目标的区域多微网-配电网能源交易模式。首先，该模式通过运营主体整合区域内负荷及风电出力情况，划分系统内部峰谷时段，提高风电利用率。其次，为增强应对风电不确定性的能力，交易模式采用负荷转移率刻画峰谷分时（time-of-use，TOU）电价用户响应度，并建立考虑风电不确定性的区域多微网系统峰谷分时电价制定模型。最后，采用与蒙特卡洛方法相结合的带精英策略的非支配排序的遗传算法（elitist nondominated sorting genetic algorithm，NSGA-Ⅱ）对交易模式中的多目标优化问题进行求解。算例验证了所提交易模式有利于降低微网用电成本，提升多微网整体效益，实现区域多微网系统与配电网友好互动。     

考虑电转气精细化模型的气电联合微网日前优化调度

针对目前电转气系统运行过程中能耗大、效率低以及调度结果与实际运行过程存在较大偏差等问题,将电转气过程精细化为电转氢和氢气甲烷化两个环节,根据甲烷化启停过程的耗时耗能特性构建了甲烷化环节启动模型和运行模型.然后将电转气精细化模型应用于气电联合微网,建立以运行成本最小为目标的微网日前优化调度模型,并运用遗传算法求解.仿真结...     

基于集合竞价拍卖的大规模多微网能量共享方法

能量共享是提升多微网系统经济性、促进分布式光伏就地消纳的有效手段，而多微网能量共享的高效公平运行依赖于适合的市场框架。因此，提出了基于集合竞价拍卖的大规模多微网能量共享模型。首先，建立了基于集合竞价拍卖的能量共享市场框架，各微网以购售电双重身份向能量共享服务商提交购电和售电的投标信息。能量共享服务商的出清目标为考虑配电网过网费的多微网社会福利最大。该框架下微网仅需上报投标电价和电量，有助于保护微网的隐私。其次，建立了微网的优化运行模型，基于灵敏度分析和滑动平均滤波，得到微网关于交互电功率的边际效用。由于微网数量较多，能量共享市场处于完全竞争状态，提出了基于边际效用的微网投标策略。最后，以含20个微网的IEEE 33节点配电系统为例，验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于改进NSGA-II算法的微网交互式多目标优化

针对微网在不同时间段运行期望的不同,提出了一种基于改进NSGA-Ⅱ算法的微网交互式多目标优化策略。建立以运行成本和污染物排放量为优化目标的优化模型,将全天的能量管理问题以每小时为尺度分为24个相互关联的优化子问题,可以更为灵活地选择满足各时段运行期望的最优调度计划。为满足这24个优化子问题与全天优化目标间的耦合关系,提出一种交互式搜索策略协调各小时储能系统的运行。通过改进NSGA-Ⅱ算法获得每小时的pareto前沿,并建立隶属函数从pareto前沿中选择出最理想的折衷解,依次解决全天的优化问题。算例仿真验证了该优化模型和策略的有效性。     

考虑可靠性约束的综合能源微网供能能力评估

针对综合能源微网涉及多种能源相互耦合、各能源负荷供应能力难以量化评估的问题,提出了综合能源微网可行供能区间及可靠供能区间评估方法。首先,以综合能源微网为研究对象,结合能源集线器模型构建了典型微网系统模型,并提出综合能源微网供能能力概念。其次,构建综合能源微网可行供能区间模型,并进一步考虑供能可靠性约束,构建综合能源微网可靠供能区间模型。再次,基于NSGA-2多目标优化算法提出综合能源微网可靠供能区间模型的求解方法及流程。最后,通过算例验证了所提模型和方法的有效性和实用性。     

多能源微网参与电-气多能源市场的多主体主从博弈交易策略

针对多能源微网（MEMGs）具有丰富可调节资源的特点,基于区域电-气综合能源系统中配-微网络间不同层级的能源交互特性,提出一种MEMGs参与多能源市场的交易框架和多主体主从博弈的交易模型。通过MEMGs策略性参与区域能源市场交易,降低各主体购能成本,实现多个能源市场下多主体互动交易。将配电系统运营商和配气系统运营商视为领导者、各个多能源微网运营商（MEMGO）视为跟随者,以配电网节点边际电价和配气网节点边际气价作为各MEMGO的能源结算价格,构建考虑MEMGs参与电-气多能源市场的多主体主从博弈交易模型;在证明该模型存在Stackelberg均衡解的基础上,通过交替方向乘子法求解所提模型以保证各主体的信息私密性;通过REGESE13-G7和REGESE123-G20测试系统验证了所提多主体交易策略的可行性和有效性。     

考虑电网气网与城市废物处理协调的多能源系统优化模型

针对"无废城市"发展模式下的城市垃圾减量,及高比例可再生能源城市多能源系统中电网气网调节能力弱的问题,提出了考虑电网气网与城市废物处理协调的多能源系统优化模型.首先,建立了满足城市多时间尺度废物处理需求的废物处理设施能量消耗与产出模型,并提出了减废多能源系统(waste reduction multi-energy s...     

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。     

考虑多能耦合及品位差异的含储能微网可靠性评估

随着能源互联网的发展和能源交互程度的加深,多能源集成耦合系统对供能可靠性提出了更高的要求。因此,量化不同能源之间的耦合逻辑关系,研究综合可靠性评估方法是目前亟待解决的重要问题。针对传统可靠性评估方法难以合理有效地评估多能源耦合系统供能可靠性的问题,首先,以综合能源微网作为研究对象,结合能源集线器模型构建了典型微网系统的物理模型。其次,建立设备元件的状态模型并梳理微网系统可靠性的评价指标。然后,在此基础上,分析微网系统的运行机制、时序模型及存在的能源品位差异的问题,并通过故障模式影响分析法与蒙特卡洛模拟法相结合的方法,分别建立并网与电孤岛两种典型运行模式可靠性的评估模型,提出评估流程。最后,通过实际算例,评估综合能源微网年可靠性指标及典型场景典型时段内预安排停运的可靠性,进一步说明所提方法的有效性与实用性。     

冷热电微电网分布式电源的区间优化模型

随着能源互联网的迅猛发展,多种能源协调运行成为目前研究的热点。基于此,本文研究了含有电热冷三种能源的微电网内分布式电源的最佳规划与运行。首先,文章建立了微电网内各微电源的运行模型（冷热电联供机组,电锅炉,风机,光伏,电热冷储能和电制冷机）。其次,采用了微电网净限值指标来衡量该项目的经济性并得到了各分布式电源的最佳容量及协调运行模式。最后,本文将模型转化为线性模型并采用Matlab-Yalmip 平台调用Cplex 求解器进行仿真求解。仿真结果表明,多能源微电网能实现多种能源的交互和协调调度。同时,本文多能源微电网还与传统的分产微电网系统进行了对比以验证多能源微电网的合理性和必要性。     

含电转气和混合储能的微能网双层滚动优化控制方法

微能网是实现多能互补的有效技术手段之一.以包含电转气和电池-超级电容器混合储能系统的电-热-气联供型微能网为研究对象,针对风光出力和负荷不确定性导致系统优化控制结果可信度较低的问题,基于模型预测控制的滚动优化思想,提出包含长时间尺度滚动优化层和短时间尺度实时滚动调整层的多时间尺度双层滚动优化控制方法.其中,上层以系统运...     

嵌入式微电网分布式新电源的规划和调度模型

随着嵌入式微电网的迅猛发展,多种能源协调运行成为目前研究的热点,研究了含有电热冷三种能源的微电网内分布式新电源的最佳规划与运行。建立了微电网内各微电源的运行模型(冷热电联供机组,电锅炉,风机,光伏,电热冷储能和电制冷机);采用了微电网投资等年值指标来衡量该项目的经济性并得到了各分布式电源的最佳容量及协调运行模式;文中将模型转化为线性模型并采用Matlab-Yalmip平台调用Cplex求解器进行仿真求解。仿真结果表明,多能源微电网能实现多种能源的交互和协调调度,同时,文中多能源微电网还与传统的分产微电网系统进行了对比以验证多能源微电网的合理性和必要性。     

计及可靠性的电-气-热能量枢纽配置与运行优化

含可再生能源的电—气—热互联多能源系统可实现多能源网络互联与多能源优化利用,有效解决资源匮乏与能源浪费等问题。能量枢纽是多能源耦合的关键,但现有的能量枢纽优化配置问题未考虑系统运行可靠性的影响。因此,重点研究多能源系统中计及可靠性的能量枢纽优化配置问题。首先,针对风机、变压器、热电联产、燃气锅炉、电储能、热储能等设备组成的能量枢纽,建立了一种新型多能源系统容量协同优化配置的混合整数线性规划模型。然后,根据该双层优化模型计及能量枢纽的运行可靠性,引入失负荷期望等可靠性指标作为约束。最后,为了确定配置方案,结合优化策略进行整体规划,同时得到各机组能量分配情况,对算例进行仿真分析。结果表明,提出的模型有利于负荷供应可靠性的提升。