计及储能运行特性的独立型交直流混合微网优化调度

针对独立型交直流混合微网提出了计及储能运行特性的优化调度模型。由于储能损耗与荷电状态(SOC)之间呈现非线性关系,为准确计算储能损耗成本并简化优化模型的求解,首先提出利用一次函数近似表示储能的非线性损耗特性。储能的始末SOC会影响其充放电能力,考虑将初始SOC作为优化变量以搜寻最优值,提高微网运行的经济效益。然后,算例分析表明所提储能损耗模型的准确性较高,优化问题转化为二次规划后求解速度快。优化初始SOC能够最大化发挥储能转移电量的能力,减少独立微网的弃风、弃光及切负荷现象。最后,分析结果验证了优化调度模型的合理性和有效性。     

独立微网随机优化规划软件及其实现

为满足独立微网系统的规划设计需求,开发了独立微网随机优化规划软件。该软件采用随机机会约束规划方法,以资本金现金流量表作为经济性分析依据、以负荷容量缺失率作为概率约束条件,充分考虑系统内各种不确定因素的影响,同时实现了独立微网中设备类型和容量的优化。基于软件的整体设计思路,介绍了软件的系统模型、原理方法和功能界面。通过与国外同类软件的对比,展示了软件在方法和功能上的特点。最后,由该软件对某海岛独立微网进行了优化配置,验证了方法的正确性和软件的有效性。     

基于组合抽样的含分布式电源随机潮流计算

针对含分布式电源系统随机潮流计算中随机变量类型多的特点,提出基于组合抽样的蒙特卡罗模拟法,其根据随机因素的不同特点采用不同的抽样方法,并计及线路随机故障的影响。将随机因素作为随机变量建立概率分布模型;对连续概率分布的负荷及分布式电源出力采用拉丁超立方抽样,对离散概率分布的电源和线路随机故障采用结合拉丁超立方抽样的改进重要抽样方法,以减小方差,提高模拟计算效率;对系统随机变量进行抽样建模。通过对接有分布式电源的IEEE 14节点系统和IEEE 57节点系统的算例分析,表明了所提方法是有效的,并具有良好的收敛性。     

基于模型预测控制的直流微网混合储能能量管理策略

为有效增强直流微网安全性、稳定性及其经济运行能力,基于模型预测控制理论,提出了一种直流微网混合储能系统(HESS)优化控制策略。根据超级电容与蓄电池的特性、系统安全工作需求及各种约束条件,建立含混合储能直流微网的预测模型。通过定义其优化指标,设计能量优化管理策略,并将其转化为二次规划问题进行求解,实现了直流微网中功率的合理调度。此外,提出了系统脱离约束情况下的功率控制方法。仿真实验验证了所提优化管理策略的可行性和有效性。     

微网中的储能设备及飞轮储能特性的研究

分析了在微网中的储能设备,重点研究了飞轮储能设备的特性,并在电力系统仿真软件DIgSILENT/Power Factory中进行了仿真,验证了其正确性 。     

考虑分布式电源出力随机特性的配电网节点脆弱性评估

随着分布式电源的接入及配电网规模的不断扩大,配电网的安全性与可靠性面临挑战,配电网脆弱环节辨识问题亟待解决.考虑分布式电源出力随机性对配电网节点脆弱性的影响,建立基于拉丁超立方抽样的风电与光伏随机出力模型;基于复杂网络理论与配电网辐射状的拓扑条件提出改进节点度、改进介数等节点脆弱度指标;利用分布式电源随机出力模型的采样结果得到节点脆弱度指标的分布特性;提出基于样本修正权重的模糊综合评价方法,对考虑分布式电源出力随机性的配电网节点脆弱性进行分析.改进的IEEE 123节点系统算例结果验证了所提方法的可行性与有效性.     

含热泵储能的独立微网电源容量优化配置方法

在对独立微网电源容量进行优化配置时,为了在保证供电可靠性的前提下进一步提高经济性,提出一种考虑源荷不确定性与激励型需求响应(DR)的含热泵储能(PHES)的独立微网电源容量优化配置方法。首先,给出含PHES的独立微网基本结构图,基于该结构图阐述PHES的工作原理并建立PHES的简化数学模型;其次,基于鲁棒优化方法构建不确定场景集;然后,建立考虑激励型DR的双层鲁棒容量优化配置模型;最后,采用内嵌混合整数线性规划的遗传算法对模型进行求解。算例结果表明,将PHES这一储能成本低、不受地理条件限制的新型储能替代成本较高的电池储能作为系统储能方案,能够进一步提高经济性;考虑源荷不确定性与DR两者共同作用对配置结果的影响,能够完善独立微网优化配置模型,使计算得到的配置结果更为合理。     

考虑配电网静态电压稳定裕度的多微网孤岛划分

多微网孤岛划分对辅助多微网并离网运行协调控制策略、提高多种运行模式下电压稳定水平具有重要意义。基于戴维南等效的电压稳定裕度,提出一种新孤岛划分方法,利用CIGRE中压网络进行算例分析;结果表明,新划分方法在电压稳定性、负荷保留量等指标均优于传统方法。     

考虑电动汽车的并网型微网储能选址定容

基于电动汽车(EV)入网和电池储能系统(BESS)模块化封装设计特点,研究并网型微网的EV能量管理、BESS优化配置和运行。制定2种电价引导机制,建立EV有序充电和有序充放电管理模式;离散化节点上BESS安装容量,考虑BESS荷电量时段间耦合约束,以一日内BESS投资成本和微网运行成本之和最小为目标,构建BESS选址定容模型。分别运用直流最优潮流(DCOPF)法和交流最优潮流(ACOPF)法,并采用KNITRO求解器计算该混合整数非线性规划(MINLP)问题。仿真结果表明:ACOPF方法可精确配置BESS模块数量和位置;相比EV有序充电,有序充放电模式可显著减少BESS配置容量;激励EV参与孤岛,可提高备用容量充裕度,增强微网运行可靠性。     

基于GA-PSO算法计及风电时序特性的主动配电网双层规划

合理规划配电网是提高风电消纳能力的重要一环,但风电出力与负荷时序特性场景应用较多,会增加模型求解难度,对优化配置结果有不利影响。引入拉丁超立方抽样结合K-means聚类技术削减样本数量得到典型风电与负荷多场景模型以提高模型计算效率。考虑风电运营商与国网公司利益,建立计及风电时序特性的主动配电网双层规划模型,即上层以风电运营商收益最大为目标确定风电规划方案,下层以配电网络损耗最小优化系统运行状态。基于IEEE 33节点系统进行算例分析,验证规划模型的有效性。研究结果表明：采用GA-PSO联合优化算法规划后配电系统损耗成本为26.04万元,比单一GA算法和PSO算法规划分别降低了5.03%和0.77%,场景成本减少了4.0万元。因此,验证了所提规划模型的有效性。     

储能装置运行策略及运行特性对微电网可靠性的影响

储能装置可有效平抑间歇性分布式电源的出力波动,有助于提高系统运行的可靠性。然而,储能装置运行策略和运行特性的选取对系统可靠性水平有着重要影响。搭建了计及储能运行策略和运行特性的、更为精准的储能充放电模型,提出了基于序贯蒙特卡洛模拟法的风/光/柴/储微电网可靠性评估模型,并分别针对负荷点、系统和储能提出了一系列评估指标。通过对IEEE-RBTS标准算例系统进行仿真,分析了储能装置的运行策略、容量、最大充放电功率对微电网可靠性水平的影响,并评估了切负荷策略中位置权重系数对负荷点及系统可靠性水平的影响,评估结果可为微电网的优化规划提供有益参考。     

考虑不确定出力的微网内分布式发电和储能的容量配置

在并网条件下,以降低微网联络线功率的峰谷差为配置目标,以一次设备投资、安装和维护等综合成本最小为评价标准,建立了微网内分布式发电和储能优化互补的容量配置模型。研究整点时刻分布式发电全年出力的概率分布,以及不同置信度下的分布式发电出力曲线的求解方法,得到10k W基本单位分布式电源出力曲线。以装机容量、网侧购电量、微网功率平衡、储能装置充放电平衡和充放电倍率及深度等要求为约束条件,论证优化模型为线性规划,并选择LINGO软件求解。通过算例分析,得出不同类型微网配置分布式发电和储能容量时对应的不同策略。     

考虑光伏校正的微电网储能容量优化配置

针对光伏微电网中储能容量优化配置时忽略光伏实际出力的问题,提出一种考虑温度和光照强度的光伏输出功率校正方法,建立光伏优化模型。其次以储能经济最优为目标,在满足负荷需求的基础上进行光储联合建模,并考虑负荷缺电率和能量溢出比的影响,对电网分时电价下5种储能电池分别进行容量配置和经济性分析。最后通过算例验证了所提模型更满足地域特性、符合光伏实际输出功率。所配置的结果表明,在项目周期内钠硫电池成本最高,功率型铅酸电池成本最低,全钒液流、锂电池和能量型铅酸电池总投资成本相当。     

考虑广义储能的微电网联合规划

针对微电网的联合规划问题,提出了常规储能以及可转移负荷、可削减负荷、电动汽车等广义储能的响应模型。根据灵活性需求,对日广义负荷曲线进行场景多维聚类。以综合成本、灵活性资源不匹配度最小以及风光电源的消纳量最大为目标函数,计及孤岛运行等约束,建立多目标的混合整数非线性规划模型。将多目标模型转化为单目标模型并采用CPLEX求解器进行求解,得到网架的最佳架设方案以及分布式电源、储能装置的最佳接入地点和容量。以某地区低压微电网为例,验证了考虑广义储能规划方案的优势和所提模型的有效性。算例分析结果表明,在运行过程中将可控负荷和电动汽车参与到负荷调节,使微电网的灵活性资源增加,可以减少规划过程中一次设备的投资,提高运行的灵活性,促进清洁能源的消纳。     

计及并离网频率约束的微电网容量优化配置方法

在新能源渗透率不断提升的背景下,微电网出现低惯量、弱阻尼的现象。现有研究主要通过改进控制策略、优化调度来提升微电网调频能力,但前提是微电网本身具有足够的调频容量。针对此问题,在微电网规划阶段加入并网和离网模式频率约束,建立混合整数线性容量优化模型。首先,对微电网内多种调频资源进行建模,构建综合频率响应模型并推导频率约束。其次,采用改进的自适应线性化方法将频率约束线性化并嵌入到模型中。最后,使用Gurobi求解器在多个微电网算例中进行验证分析,结果表明所提出的微电网容量优化配置模型能够在保证系统并网和离网频率稳定的同时达到最低的投建与运行成本。     

计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估

电-氢混合储能为提高孤岛直流微电网可靠性提供了有效途径,然而不同电-氢混合储能策略也会影响系统的可靠性水平,文中针对不同电-氢混合储能运行顺序,对比分析了3种储能策略对孤岛直流微电网可靠性的影响。首先,建立氢气储能模型、蓄电池储能模型和微电网可靠性评估指标体系;然后,计及系统元件故障,基于序贯蒙特卡洛法,提出计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估方法;最后,采用改进的RBTS BUS6 F4馈线系统对孤岛直流微电网进行可靠性评估,对比分析储能策略和电-氢混合储能容量对系统可靠性的影响。结果表明：氢储能可以有效提高系统可靠性,不同的电-氢储能策略和容量对系统可靠性具有不同的影响。     

考虑风电随机性的微网多时间尺度能量优化调度

提出了考虑风电随机性的微网多时间尺度能量优化调度模型,实现了微网日前调度计划和实时调整之间的协调优化调度。该模型的日前调度部分以微网经济运行为目标,考虑风电出力的随机性,利用多场景方法提高了微网适应风电出力随机性的灵活性。在实时运行调整环节,利用响应速度较快的可控负荷消纳风电出力波动,使微网和外部电网的功率交换遵循日前调度计划,保证日前调度计划的有效性。该多时间尺度调度模型通过优化协调各种设备的运行,实现微网经济运行的同时,很好地消纳了风电随机性给外部电网带来的影响,实现了含风力发电微网对外部电网的可调度性。算例仿真验证了该模型的有效性。     

含储能的冷热电联供分布式综合能源微网优化运行

分布式综合能源微网(DIEM)具有冷/热/电/气多能耦合的典型特征,如何进行包含冷热电联供(CCHP)和多种储能设备的运行优化,一直是现阶段研究工作的重点和难点之一。文中建立了储能设备和CCHP系统模型,基于电/冷/热和烟气余热,利用平衡等式约束、储能设备充放能约束以及系统各个设备上下限约束,并通过配置权重系数,以一个运行周期内运维总成本和CO 2总排放量为综合运行优化目标。构建了某大学城典型场景,以储能设备为例,配置储冷设备的容量分别为0 MW,2 MW,4 MW,分析了储能容量对DIEM运行优化的影响。配置合适的储能设备容量,一个周期内的综合运行优化目标越低,越能兼顾经济性和碳排放要求。     

计及效率特性的电-氢混合储能直流微网经济下垂控制策略

为实现电-氢混合储能微电网在孤岛状态下的自治经济运行,并降低系统运行对通信网络的依赖,提出一种计及效率特性的直流微网经济下垂控制策略。该控制策略充分考虑电-氢混合储能系统各子系统的工作特性,研究了系统运行与效率的关系,并构建了计及效率特性的电-氢混合储能直流微电网系统成本函数。再结合电-氢混合储能系统的互补工作模式,驱动各系统基于成本分散地实施电-氢混合储能系统的运行方案,进而提高直流微电网的自治经济性能。最后,通过RT-LAB实验平台开展实时仿真。结果表明：所提控制策略相较于传统经济下垂控制,能够实现燃料电池和电解槽高效率区间的稳定运行,验证了效率特性对经济运行的必要性;在一天的运行实验下,其运行成本相较于传统经济下垂控制降低了10.38%,验证了所提出策略的经济性。