计及模糊机会约束的电-气-热能源枢纽多目标优化调度

为提高系统运行的经济性和环保性,针对风电出力和负荷预测的不确定性,本文在综合能源系统优化调度中引入综合需求响应,以成本和碳排放指标为目标函数建立基于模糊机会约束的多目标优化调度模型,模型由电网、气网、热网和电-气-热能源枢纽构成.将模糊机会约束转化为清晰等价类,并结合分群涡流搜索算法求解,算法在一定程度上克服了局部最优限制,增强了备选解的多样性.通过实际算例仿真验证了所提模型和求解算法的有效性.     

基于改进樽海鞘群算法的区域综合能源系统优化调度

为降低区域综合能源的碳排放量,提高其经济性,文中建立了以运行成本和环境成本最小为目标函数的区域综合能源系统优化调度模型。利用莱维飞行和非线性收敛因子策略对樽海鞘群算法进行改进,得到改进樽海鞘群算法,提升了算法的全局搜索性能和收敛能力。采用改进樽海鞘群算法对区域综合能源系统优化调度模型进行求解,结果表明,改进樽海鞘群算法在经过47次迭代后就找到了最优解为2 536.24元,相比其他算法,迭代次数和收敛时间更少,求解精度更高。根据改进樽海鞘群算法的调度方案,各设备出力合理,系统运行的经济性和环保性较好,验证了所提区域综合能源系统优化调度模型和求解方法的实用性。     

合作模式下含多利益主体的综合能源系统协同优化研究

在能源转型的背景之下,园区综合能源系统成为现代能源领域发展的重要趋势,多园区综合能源系统(multiple park integrated energy system, MPIES)能量协同优化受到了重点关注。针对多园区综合能源系统的多主体分布自治特点,具有模型求解困难与主体隐私问题的集中式调度模式将难以为继。文中提出了一种多主体经济调度架构及竞争合作机制,利用博弈合作理论构建了MPIES博弈合作优化调度模型,基于交替方向乘子法（Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM）对其进行求解,并给出了算法流程。MPIES合作调度模型实现了PIES之间的能源交互,充分挖掘了园区间能源潜力,不仅有效提高新能源利用率和储电设备使用寿命,还具有良好的环保性。算例以多园区综合能源系统为例进行分析,结果验证了所述方法的有效性和准确性。     

综合能源系统规划设计方法

本文研究综合能源系统的优化规划问题,以提高其综合能源利用效率。首先,建立了以电为核心的综合能源系统规划两层优化模型,系统运行调度优化模型以及系统规划优化模型,以系统优化运行指标作为系统规划优化的依据。该模型分别以经济性和环保性最优为目标,重点考虑了在采暖期和空调期综合能源系统的运行约束。其次,针对两层优化模型分别提出了适合的求解算法,禁忌搜索算法和粒子群算法。最后,给出算例验证本模型和算法可得到经济性和环保性目标下的综合能源系统优化规划方案。两种准则下的规划方案存在矛盾,经济性准则下倾向配置储能设备以充分利用分时电价,而环保性准则倾向配置其他高能效的供能设备。     

农业综合能源系统多场景置信间隙决策低碳调度

针对现代农业园区风-光-垃圾-沼-储联合调度的碳排放问题,构建了基于多场景置信间隙决策理论的现代农业综合能源系统低碳调度优化模型。首先,使用改进的Shapley值法,对碳排放额度进行分摊,得到考虑风险因素的各主体阶梯碳交易价格模型。其次,在各主体阶梯碳交易价格模型基础上,考虑到源荷不确定性,基于多场景置信间隙决策理论构建了现代农业园区运行成本最小和二氧化碳排放量最低的多目标优化调度模型。最后,以我国东北地区某一农业园区数据为例,对所建模型进行验证。算例结果表明,改进的Shapley值使阶梯碳交易价格更贴合实际,同时,园区运行成本降低37.25%,碳排放量减少59.84%,最终实现了多能协调优化,提高了园区低碳环保性以及抵抗风险的能力。     

基于源荷双侧主从博弈的园区综合能源系统运行优化策略

园区综合能源系统优化运行需兼顾不同主体利益,但传统集中式优化方法难以描述各主体之间的交易互动。本文提出了一种基于源荷双侧主从博弈的园区综合能源系统运行优化策略。首先,构建了以能源供应商(源侧)、园区服务商和园区用户(荷侧)为主体的园区综合能源系统整体框架;其次,建立了3个主体的详细模型;然后,利用Stackelberg博弈方法分析源、荷两侧的能源供应商、园区服务商与园区用户之间的交易互动,并以能源供应商、园区服务商各自收益最大和园区用户综合成本最小为目标,求解源、荷双侧博弈的纳什均衡点;最后,通过算例仿真,验证了所提方法能够有效提高系统中各主体的经济收益。     

区域综合能源系统优化调度方法

区域综合能源系统(integrated community energy system, ICES)可以充分利用可再生能源、提高综合系统能源利用效率。该文专注于ICES优化调度问题。首先建立了以电为核心的综合能源系统优化调度模型,优化目标包括经济性和环保性最优准则,基于可再生能源技术、节能技术以及电能替代技术的典型设备模型,分别在采暖期和空调期建立了系统运行约束模型,以及电和冷/热负荷供需平衡约束模型;采用具有良好全局搜索能力的粒子群算法（particle swarm optimization, PSO）作为调度模型求解算法。通过具体算例,验证本模型和算法,可得到经济性和环保性目标下的综合能源系统优化调度方案,同时分析了不同目标下调度方案存在统一和矛盾的原因。     

考虑冷热电需求耦合响应特性的园区综合能源系统优化运行策略研究

近年来,为了促进可再生能源消纳、提高能源利用效率,园区综合能源系统得到大力推广及应用,建立精细化的综合需求响应模型是实现园区综合能源系统供需双侧协调优化运行的关键。该文首先构建了能源供需双侧同时存在耦合的园区综合能源系统运行架构,然后基于电力负荷价格弹性响应模型推导建立了考虑冷热电需求耦合响应特性的精细化综合需求响应模型。在此基础上,以综合能源系统运行成本最小为目标,建立了园区综合能源系统优化运行模型,该模型通过优化能源需求侧的售能价格和能源供给侧的设备运行参数等,实现能源供给侧和需求侧的协调优化。最后基于一个典型综合能源系统对所建综合需求响应模型和园区综合能源系统优化运行模型进行仿真计算,计算结果表明,所提考虑冷热电需求耦合响应特性的综合需求响应模型可以准确描述多种用户参与需求响应的耦合响应过程,所提园区综合能源系统优化运行模型实现综合能源系统经济性的提升,促进可再生能源的消纳。     

基于多主体博弈的园区综合能源系统优化方法

针对多个园区综合能源系统间存在能源浪费及利益冲突的问题,首先提出了考虑多主体博弈的园区综合能源系统双层优化模型,其中上层模型利用多个园区间经济关系进行合作博弈,得到园区间交互能量功率并将所得功率传输给下层模型,下层建立多目标合作博弈模型进行设备调度并反馈能源需求。其次,上下层合作博弈皆采用交替方向乘子法进行解耦,并交替迭代得到最优策略方案。最终利用Shapley值法进行利益分配。结果表明,园区多主体间的合作可以有效提升园区综合能源系统经济效益。实现多能源灵活调度及能源系统经济效率提升。     

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。     

考虑碳排放分摊的综合能源服务商交易策略

为寻求在满足用户用能需求的同时降低系统碳排放的有效途径,提出了一种考虑碳排放分摊的多综合能源服务商能源交易策略。基于网络流模型实现碳流追踪并联合Shapley理论建立了综合能源服务商碳排放成本计算模型。应用Nash议价理论构建了多综合能源服务商合作博弈运行模型,将综合能源服务商碳排放成本引入优化目标函数,并利用分布式算法求解最优能源交易量和交易费用。基于由修改的IEEE 39节点电网和12节点气网构成的多综合能源服务商系统进行仿真分析,验证了所提模型和方法的有效性。     

计及设备变负载率特性的综合能源系统“源-荷-储”协同优化调度策略

针对传统综合能源系统忽略设备变负载率特性建模而导致调度方案经济性降低等问题,提出了一种计及设备变负载率特性的综合能源系统“源-荷-储”协同优化调度策略。首先,基于对系统“源-储”两侧设备运行特性的研究,建立了设备的变负载率模型,以减少传统恒定效率模型带来的调度误差;其次,引入主从博弈理论分析了综合能源系统供需两侧之间的交互过程,建立了计及设备变负载率特性的供需两侧主从博弈模型,进而证明了所提模型存在唯一博弈均衡,并提出相应求解流程;最后,对某园区综合能源系统进行仿真分析,结果表明：本文所提策略能够实现综合能源系统“源-荷-储”协同运行,提升供给侧与需求侧的经济效益。     

电动汽车充放电与风力/火力发电系统的协同优化运行

提出一种通过控制规模化电动汽车的充放电,使其能够与现有的风力/火力发电系统协同运行的优化调度策略。针对传统含电动汽车的电力系统优化模型没有考虑电动汽车用户成本,实用性不高的缺陷,建立了包含电网运行经济性、电动汽车用户成本、CO2排放、最小弃风量的多目标优化模型;提出了将改进的NSGA-II遗传算法和加权尺度法相结合的智能优化算法。应用该算法,求出多目标动态优化模型的帕累托前沿,获得了最符合实际的电力系统综合优化调度方案。对所提出的多目标优化调度方法进行了仿真计算,结果证明,采用所提优化策略可以获得最佳的火电、风电与电动汽车之间的出力方案。该方案符合实际,在合理的电动汽车用户成本范围内可有效地降低电网运行成本、风力发电弃风量和大气碳排放量,应用价值较高。     

基于需求侧博弈的区域综合能源服务商最优运营策略

为了提高综合能源服务商运营服务的高效性、清洁性和经济性,提出了一种基于需求侧博弈的综合能源服务商最优运营策略。通过对综合能源服务商模型的分析,以用户能源消耗量确定系统碳排放量,建立了区域综合能源服务商碳排放模型,确定了园区的碳排放量。在此基础上,考虑了用户对用能成本波动的可承受能力和服务商应对用户用能变化的风险成本,分别以综合能源服务商全天利润最大、用户用能成本最小为目标函数,建立了综合能源服务商-多用户博弈优化模型。采用迭代搜索法得到纳什均衡解,从而确定服务商最优运营策略。最后以典型工业园区为例对所提策略进行仿真验证。结果表明,所研究的服务商运营策略有效降低了系统碳排放量,提高了综合能源服务商的经济效益和用户满意度。     

基于阶梯碳交易的多微网电能合作运行优化策略

针对多微网系统,提出一种基于阶梯碳交易的多微网电能合作运行优化策略。首先,建立多能源形式协调的微电网模型,在建立的模型中加入碳捕集和电制氢装置组成的低碳装置,并且加入阶梯碳交易模型对多微网碳排放进行约束,然后建立多微网电能合作模型;策略分为日前和日内调度阶段,在日前调度阶段,多微网采用改进交替方向乘子法,实现运营成本最小化的目标;在日内调度阶段,采用滚动优化策略,优化设备调整和采购能源调整的运行成本和惩罚成本。最后,仿真验证所提出策略,结果表明：策略在降低成本和碳排放方面是有效的,并且分析阶梯碳交易参数对多微网低碳性和经济性的影响。     

基于合作博弈的能源互联网经济能效分层协同优化调度

在考虑园区与区域能源互联网互动的背景下,提出了园区与区域能源互联网互动分层基本架构,说明了地理因素、调度因素、能量管理因素下的分层现象;在建立下层园区与上层区域能源互联网模型的基础上,提出了下层园区能源互联网日前?效率能效优化调度模型和上层区域能源互联网日前经济优化调度模型,并将能效、经济多目标协同优化调度问题映射到合作博弈策略中;详细构建了基于合作博弈的分层协同优化调度求解流程,阐述了外层合作博弈和内层合作博弈的效果与作用。最后,通过算例分析对比验证了基于合作博弈的分层协同优化模型与方法的合理性和优越性。     

环境约束下含多能园区的新型城镇双层组合优化经济调度

新型城镇生态文明需要考虑实时环境约束,其中多能园区碳排放量对新型城镇的环境影响不可忽视。该文构造了含多能园区的新型城镇环境约束优化调度模型,其上层经济调度将考虑新型城镇实时环境而限定碳排放约束,并按照各多能园区历史排放量分解为各多能园区实时碳排放约束;下层多能园区综合能源优化调度将考虑经济运行最优目标,同时满足实时碳排放约束;不能满足约束或超额满足时,多能园区将通过参加碳交易,进行碳指标买入或卖出。该模型通过新型城镇和多能园区上下层协调优化,以综合能源经济运行为优化目标,考虑了通过碳交易对多能园区进行排放控制的经济性激励,从而满足新型城镇整体环境要求。以序列二次规划法结合原始-对偶路径跟踪内点法求解该非线性、多维度、双层组合优化模型。算例结果表明:该方法能够提高新型城镇多种能源协同运行的经济性和环保性。     

主动配电网的源-网-荷多层博弈经济调度策略

考虑到主动配电网具有多级管控的特点,提出了一种基于博弈论的源-网-荷多层博弈经济调度方法。为协调微网、配网和负荷的关系,将调度策略划分为三层,分别为微网与配网之间的合作博弈、配网与负荷之间的合作博弈以及负荷之间的非合作博弈。微网与配网的相互备用构成其合作关系,同时最优化可平移负荷使负荷之间的博弈达到纳什均衡,并引入顺序变量描述调度优先级。建立了以发电运行成本最小、网损最小和电压偏移合格率最高为目标的多目标优化调度模型,运用综合定权法将其化为单目标,并采用改进微分进化算法对其求解。算例证明,所提方法能够提高主动配电网对可再生能源的消纳能力,提升系统经济性。     

基于变工况模型的综合能源系统源–荷互动多目标优化调度

随着综合能源系统中清洁能源占比的不断增加,供能不确定性与时空分散性愈发凸显,系统建模与优化调度面临较大挑战。针对上述问题,首先,以能量流动模型为基础,建立能够反映设备效率与负荷率之间非线性关系的变工况模型;然后,考虑柔性负荷特性,引入需求侧管理,优化能源定价和时段策略,激励用户参与调度;最后,建立多目标优化模型和双层递阶优化策略,采用智能优化算法进行源–荷互动多目标优化调度。基于某园区典型日负荷和气象数据进行仿真实验,结果显示该方法能够促进良性源–荷互动,充分调动供需两侧的调峰潜力,在保证用户用能舒适度的同时,提高系统运行的经济性、环保性和稳定性。     

考虑源荷不确定的多园区微网与共享储能电站协同优化运行

共享储能作为一种新兴能源存储技术正在迅速发展。为提高含共享储能电力系统的经济性,提出一种基于源荷不确定性的两阶段鲁棒多园区微网与共享储能合作博弈模型。首先,建立共享储能主体和各园区微网主体间的电能交易优化运行模型。其次,考虑可再生能源及负荷的不确定性,建立园区微网的两阶段鲁棒调度模型。然后,基于纳什谈判理论建立多园区微网-共享储能多主体合作运行模型,并将其等效为合作成本最小化子问题与电能谈判支付子问题。为了保护各主体隐私,运用交替方向乘子法对上述两个子问题进行分布式求解。最后,通过算例验证所提合作运行模型以及分布式算法的有效性。仿真结果表明共享储能与各园区微网协同优化运行能够减少各主体的运行成本。