基于主从控制的交直流混合微电网多模式运行与切换策略

随着直流用电设备的逐步增加,交直流混合微电网成了新的发展趋势。本文在分析交直流混合微电网的典型结构和基本运行方式的基础上,基于某实际交直流混合微电网的抽象模型提出了基于主从控制的包含交直流联合并网、交流并网直流离网、交直流联合离网、交直流独立离网等4种子模式的多模式运行方法,并研究了多模式间的切换控制策略。实验结果证明了所提方法的有效性。     

交直流混合微电网源储协同优化配置

为提高交直流混合微电网运行效益,需要为分布式电源配置储能系统,以提高微电网对可再生电源的接纳能力。本文以交直流混合微电网为研究对象,提出电源与储能相协同的混合整数优化模型,以确定电源与储能的最优配置。以电源与储能投资成本以及涵盖发电成本与购售电费用的运行成本最小为目标,协同考虑电源与储能的时序动态特性,并计及交直流联络线功率传输损耗。基于Benders分解算法求解混合整数优化模型。算例分析表明,源储协同优化配置方案能够有效提高交直流混合微电网投资运行经济性,验证了本文所提模型的有效性。     

基于主从博弈的多微电网系统经济优化方法

随着售电侧电力市场改革的深入,研究多微电网系统的经济优化问题具有重要意义。针对多微电网系统,提出了一种基于主从博弈的经济优化方法。该方法主要由日前优化阶段与实时优化阶段组成。在日前优化阶段,微电网运营商根据日前预测信息和电网电价信息,优化储能单元的日前调度计划;在实时优化阶段,系统运营商根据实时预测信息,通过构建主从博弈模型求解内部最优电价,鼓励微电网运营商参与多微电网系统的电能交易,提升微电网之间的能量共享水平。算例结果表明,本文所提的两阶段经济优化方法可以有效地提升微电网运营商与系统运营商的经济效益,同时降低了多微电网系统的净负荷峰均比。     

考虑多主体主从博弈的多微网协调优化调度

为促进微网间能量互济及提高系统运行经济性,提出考虑多主体主从博弈的多微网协调优化调度模型,该模型包括日前和实时两个调度阶段.在日前调度阶段,以计及储能运行成本和负荷调度补偿成本的微网运行成本最低为目标建立多微网优化模型;在实时调度阶段,基于储能日前充放电计划及可再生能源和负荷功率波动,构建发电微网和用户微网之间的Stackelberg主从博弈模型,以协调微网间电能交互.同时发电微网之间的价格竞争通过非合作博弈进行模拟,用户微网的用电行为通过演化博弈进行模拟,并证明博弈模型均衡解的存在性.最后通过算例分析验证所建模型的有效性与经济性.     

交直流混合微电网运行控制策略研究

为解决交直流混合微电网中功率波动、交直流系统之间功率平衡、直流侧源荷比相对较大光伏利用率不高的问题,研究了交直流混合微电网并网运行时,在蓄电池的平抑作用下,直流侧光伏发电以恒定的功率通过交流侧并入大电网,提高直流侧光伏利用率。孤岛运行时,蓄电池作为平衡节点,和双向AC/DC变换器一起维持整个系统的电压、频率稳定,并实现交、直流系统之间功率平衡的控制方案。最后利用PSCAD/EMTDC软件对系统功率波动、并网运行向非计划孤岛运行切换、孤岛运行向并网运行切换进行了仿真验证,运行结果表明该控制方案能有效平抑系统功率波动,维持交直流混合微电网稳定运行。     

交直流混合微电网运行优化建模与不确定性分析

交直流混合微电网的运行优化易受多种不确定性因素的影响,考虑不确定性因素影响下的微电网运行优化及分析各因素对运行优化影响程度并确定显著影响因素是目前值得研究的方向。文中分析并模拟了新能源出力随机性、负荷预测误差、电价波动、元件随机故障等不确定性因素,建立了考虑上述复合不确定性的交直流混合微电网运行优化模型,从经济性、环保性和可靠性三个方面构建系统运行优化评价指标体系,运用蒙特卡洛方法对系统评价指标模型进行分析并进行复合不确定性评价,得到各评价指标的概率分布及各不确定性因素对评价指标的影响权重。通过算例分析给出了对技术经济指标有显著影响的因素,为交直流混合微电网的运行优化及不确定性因素敏感性分析提供参考。     

科技成果 交直流混合微电网及其运行控制技术

<正>1成果介绍微电网是消纳大容量、高渗透率分布式电源及保证用户电能质量的重要手段,是全球能源互联网建设的关键路径。相对于配电网,微电网具有惯性及短路容量小、暂态过程复杂、谐波耐受能力差等特点,协同控制难度较大。为此,国网河北省电力公司电力科学研究院成立科技攻关团队,先后开展微电网应对不同类型负荷冲击、平抑新能源功率波动、电力电子装置仿真建模及微     

基于主从博弈的输配电网协同经济调度

针对市场环境下如何协调主动配电网与输电网的运行策略以实现二者共赢的问题,提出一种基于主从博弈的输配电网协同经济调度策略。首先,采用主从博弈架构建立了输配电网双层经济调度优化模型,其中上层为输电网价格出清模型,下层为考虑二阶锥交流潮流约束的配电网经济调度模型。然后,应用二阶锥重构技术、KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件、强对偶定理和线性松弛技术将所提双层模型转化为混合整数二阶锥单层规划模型进行求解。最后通过算例验证了模型和方法的有效性。结果表明,所提输配协同经济调度策略可以有效降低输电网电能及备用出清价格,同时提高了配电网运行经济性。     

计及功率预测误差的交直流混合微电网多时间尺度优化运行方法

为了提高交直流混合微电网优化运行的适用性,针对交直流混合微电网特殊的网架结构和电气特性,基于两层时间尺度建立了计及功率预测误差的交直流混合微电网多时间尺度优化运行模型。首先,在h级时段,利用日前风光出力、负荷水平预测数据来制定日前经济调度方案。然后,在实时15 min级时段,检测在日前h级调度方案下的不平衡功率偏差,制定不平衡功率调整计划,该计划能够最大程度降低调整费用或者提高调整收益。最后通过算例验证所提方法的有效性。     

基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置

为了充分发挥价格杠杆在微电网储能配置中的作用,提升多微电网储能充放电的协调性,提出一种基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置方法。配电网作为博弈主体,考虑价格杠杆对微电网储能充放电行为的影响,以配电网运行成本最低为目标对电价进行调整,下发给博弈从体。多微电网为博弈从体,考虑运行策略对容量规划的影响,以各微电网年化总成本最低为目标,建立微电网储能容量双层优化配置模型,确定对应电价下微电网的最优储能容量及运行策略。IEEE33节点系统算例分析表明,通过价格杠杆对微电网的储能容量进行优化配置后,既提高了微电网自身的收益,又减小了配电网的运行成本。     

基于储能控制的交直流混合微电网运行策略研究

储能系统在微电网安全稳定运行过程中发挥着不可替代的作用。微电网并网运行时,储能系统储存能量;孤岛运行时,作为微电网的主电源,维持系统电压和频率稳定。提出了一种适用于交直流混合微电网的锂电池储能系统能量管理策略,分析了锂电池组双向DC/DC和双向DC/AC变换器主电路及控制部分,建立了含最大功率点跟踪(MPPT)控制的光伏发电单元的微电网仿真模型,并搭建系统实验平台。仿真和实验结果表明,提出的微电网能量管理策略可以保证微电网在各种运行模式下均能安全稳定运行。     

计及可中断负荷的交直流混合微电网运行优化研究

针对我国传统能源供应紧缺和可再生能源消纳不足问题,为保证可再生能源高比例利用率,抑制可再生能源间歇性引起系统功率波动,研究交直流混合微电网运行与优化具有重要研究意义和实用价值。交直流混合微电网通过电力电子变压器(power electronic transformer,PET)并网,考虑不同可中断负荷渗透率,通过建立混合整数线性规划(mix integer linear programming,MILP)模型,在不同交换功率下,实现系统运行优化。     

孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算

交直流混合微电网包含交流子系统、直流子系统及连接2种子系统的互连变换器(interlinking converter,ILC)。针对下垂协调控制策略下孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算,提出基于带新型线性搜索三步LM(three-steps Levenberg Marquardt algorithm with a new line search,NTLM)算法的交替迭代方法。首先分析ILC装置的控制方法,建立其节点潮流模型;结合提出的3种直流节点类型和4种交流节点类型,建立交、直流子系统的统一潮流模型。然后提出NTLM算法求解统一潮流模型,在此基础上,进行交、直流子系统交替迭代潮流计算,得到交直流混合微电网的潮流解。最后,通过改造的孤岛运行交直流混合微电网系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。     

基于合作博弈的微电网群运行优化方法研究

针对微电网群运行提出了一种采用纳什议价理论的合作博弈方法,对并网的微电网群建模并求出其最佳容量配置和最佳容量配置情况下的最大收益。通过纳什议价方案分配发电资源和蓄电池的容量,使单个微电网及其微电网群的年利润最大化。使用粒子群优化算法,通过MATLAB软件求解最优纳什议价方案。最后,针对电价和贴现率进行了敏感性分析,验证了所提微电网群系统优化结果的合理性。     

交直流混合微电网一致性协调优化管理系统

考虑到分布式电源的高比例接入,交直流混合微电网的能量管理是分布式电源协调工作的必要手段。针对集中优化的鲁棒性和灵活性不足的缺点,根据交流子系统与直流子系统混联的特点,提出基于一致性算法的协调优化管理系统。该系统以可控单元的成本最低为优化目标,设置微增率为一致性变量,基于“一致性+调整项”算法分配可控单元的功率。下垂控制基于本地信息调整参数,维持系统的稳定性。典型交直流微电网算例仿真结果表明,所提交直流混合微电网一致性优化管理系统能经济分配功率,快速抑制电压与频率波动,具有良好的暂态与稳态性能。     

独立交直流混合微电网电源优化配置

对交直流混合微电网中电源进行优化配置能够减少换流损耗,降低系统成本。针对独立交直流混合微电网特有的结构和能量流动方式,考虑能量传输效率,提出了改进的能量管理策略。优化配置模型以经济性最优为目标,综合考虑环保性和供电可靠性,采用改进的人工蜂群算法对模型进行求解,得到独立交直流混合微电网的分布式电源优化配置结果。最后,通过算例进行仿真验证,结果表明,交直流混合微电网相对于纯粹交流微电网和直流微电网能够降低系统运行成本,使用改进后的能量管理策略能得到经济性更优的微电网电源配置方案。     

基于主从博弈的楼宇微网优化运行

楼宇微网BMG(building microgrid)优化需兼顾提高不同主体的利益,传统优化难以满足需求,因此通过博弈论对BMG供需两侧协调优化进行研究。建立以运营商为领导者、楼宇用户为跟随者的主从博弈模型。在供能侧以运营商收益最大为目标,提出运营商灵活切换模式,并分析不同模式下供能模型选择策略,在证明Stackelberg均衡解存在性和唯一性后,采用提出的自适应差分进化算法优化供能侧。在用户侧考虑用户的综合需求响应IDR(integrated demand response),通过内部能源价格,以最大消费者剩余为目标来调整各用户用能策略。最后,通过算例仿真,验证所提方法和策略能够有效提高系统中各主体的收益。     

基于主从分裂法的交直流混合状态估计

直流输电技术的快速发展迫切要求提出实用的交直流混合状态估计方法。该文将交流系统看成主系统，将直流系统看成从系统，提出了交直流混合状态估计的一种新方法，即主从分裂法。该方法自然地将整个电力网络的状态估计问题分解成交流估计和直流估计两个子问题，通过主从分裂迭代，可获得严格的全局状态估计解。其中，交流系统和直流系统可以采用不同的状态估计算法，只需对调度中心现有状态估计软件进行少量修改，即可实现交直流混合状态估计。理论分析和数值试验结果均表明了新方法的实用性、正确性和良好的收敛性。     

基于主从博弈的工业园区综合能源系统互动优化运行方法

提出一种将经济运行和辅助服务(削峰响应)有机结合的Stackelberg主从博弈模型,来实现对含多参与主体的工业园区综合能源系统的互动优化。首先,针对工业园区综合能源系统建立了用户负荷模型、用户效益模型、运营商收益和成本模型。其次,建立了互动优化运行的Stackelberg主从博弈模型,模型中作为跟从者的用户通过调整可平移负荷、可削减负荷以及变化的热负荷来响应运营商发起的削峰需求,而作为主导者的运营商对于用户响应做出反馈,调整削峰补偿价格,二者均以自身利益最大化作为目标,直至达到博弈均衡。证明了均衡解的存在性并设计双层分布式求解算法求解模型。最后,以中国南方某实际工业园区作为算例进行分析,论证了所述方法的有效性。     

并网型交直流混合微电网优化配置分析

考虑到目前直流负荷逐步增加的现状,以及交直流混合微电网的发展趋势,文中建立了以降低单位发电成本、换流损耗,提高自平衡率为目标的并网型交直流混合微电网多目标优化配置模型。并针对该模型,提出了相应的交直流混合微电网运行控制策略。采用实际工程数据,通过改进非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行了求解。得到了不同直流负荷比例下的交直流混合微电网优化配置结果,以及直流负荷比例增加对优化配置的影响,并将结果与传统交流微电网进行了对比,验证了所提出的优化配置模型和方法的合理性和有效性。