基于电热系统联合规划的城市商住混合区能源站优化配置

针对城市能源需求日益增大、分布式光伏发电具有不确定性、商住混合区供热供电独立规划导致能源综合效率不高的问题,基于电热系统联合规划研究城市商住混合区能源站优化配置。首先,考虑光伏出力的不确定性,建立了典型日各时段光伏出力的多状态模型。其次,分别以一定置信度下的年费用和运行费用最小作为上、下层目标函数,提出了嵌入机会约束规划的城市商住混合区能源站接入区域电网、热网的二层规划模型。该模型基于电-热网络综合潮流,考虑了可控分布式综合能源单元的优化调度,因而仿真模拟更符合系统的实际运行,结果更准确。最后,采用分段二进制编码和精英保留策略遗传算法对所提出模型进行求解。北方某城市商住混合区算例结果表明:与电热分产相比,区域电-热系统联合规划能够有效地减少运行费用和污染物排放;随着系统供能可靠性的提升其经济性将有所下降,所以规划时应结合成本增加灵敏度和系统实际要求来权衡经济性和可靠性。     

考虑电磁环境约束的大型海上风电场集电网络拓扑博弈优化

随着海上风电的规模化发展,其运行过程中造成的海洋生态失衡问题日益显著,研究海洋电磁环境约束下的集电系统规划具有重要意义。文中以大型海上风电场集电系统全寿命周期成本最小作为优化目标,建立经济模型以研究影响海底电磁环境的海缆感应磁场分布特性,并设置约束限值。同时从海洋电磁环境、经济成本、可靠性等方面对规划方案进行多方博弈评估,以得到考虑经济性、亲环境性和可靠性的最优规划方案。算例分析结果表明,在集电系统规划中考虑电磁环境约束对优化结果具有显著影响。     

基于拓扑冗余度评估的大型海上风电场集电系统优化

深远海风电场环境恶劣,集电系统成本高昂,拓扑规划的经济性、可靠性矛盾尤其突出。文中根据深远海风电场的特殊性以及集电系统对可靠性的更高需求,提出集电系统拓扑结构的冗余度定义,建立基于集电系统拓扑冗余度的多目标优化模型,将经济性、可靠性这对矛盾的变量进行最优规划。案例分析以一个大型海上风电场为例,基于拓扑冗余度评估,从全寿命周期成本的角度对其集电系统拓扑结构进行优化。结果表明,拓扑冗余度最优的结构虽然初始成本略高于放射形结构,运行8年后的全寿命周期成本优势明显,可以满足深远海风电场集电系统的工程实际需求。     

基于原对偶内点法的发输电系统可靠性评估交流潮流分析法

电力系统可靠性评估对于精度的要求随着新能源接入电网不断提高。传统的发输电系统可靠性评估在状态校正过程中采用基于直流潮流的最小切负荷模型,该模型存在不能考虑系统电压和无功功率的局限。利用原对偶内点法在可靠性评估中实现了基于交流潮流的有功无功综合优化状态校正模型。该模型通过非线性规划综合考虑系统有功无功关联、网损、节点电压及潮流约束等因素。为了解决非线性规划中计算量大和收敛性的问题,还提出了一种改进的基于交流潮流有功无功解耦的状态校正模型。对IEEE-RTS79系统与2012年海南电网进行可靠性评估,结果证明了所提出算法的精确性和有效性。该方法有望应用于更精确地对含新能源发输电系统进行可靠性评估。     

基于可靠性显式表达的交直流混合配电网规划方法

为了克服基于启发式优化算法难以得到交直流混合配电网规划模型最优规划方案的缺点,同时在规划时更好地兼顾交直流混合配电网的经济性与可靠性,文中基于改进的配电网可靠性显式表达方法和线性潮流约束,提出了计及可靠性成本的中压交直流混合配电网的混合整数线性规划模型。所提模型以最小化投资建设成本、运营成本、可靠性成本为目标,对配电网中的节点建设类型以及待规划支路进行规划求解。然后,将得到的交直流混合规划方案与交流规划方案和直流规划方案进行了比较。最后,分析了换流器故障率对交直流混合配电网规划结果的影响。     

考虑负荷和风电出力不确定性的输电系统机会约束规划

提出了一种考虑负荷和风电场输出功率不确定性、基于机会约束规划的输电系统规划方法。将Monte Carlo方法与解析的概率潮流计算方法相结合,得到含风电场电网输电线路的有功概率潮流分布。通过改进经典的输电系统规划模型,得到考虑负荷和风电场有功出力的概率分布、基于概率潮流计算的输电系统机会约束规划模型。为了有效求解该模型,设计了一种两步式遗传算法。该方法可以有效处理输电系统规划中的不确定性,并为规划人员提供比传统方法更丰富的信息。算例证明了该方法的有效性。     

考虑环间接入模式及可靠性影响的有源配电网软开关规划

针对当前软开关(SOP)规划方法未涉及馈线环间的接入模式以及配电网可靠性影响等问题,提出了一种考虑故障损失成本的SOP在馈线环内与环间的位置选择及容量配置方法.首先,分析SOP两种接入模式对配电网运行的效益,并针对环内接入提出了混合式SOP及将SOP与联络开关联动控制的方案.其次,构建了计及配电网正常、故障运行效益的双层规划框架与模型,规划层以系统年综合成本最小为目标,正常运行层考虑SOP的三相潮流调节作用优化网络状态,故障运行层基于序贯蒙特卡洛模拟可靠性评估方法计算故障成本.再次,面对该模型的离散、连续变量混合整数规划的非线性特性,提出了基于改进粒子群优化和锥规划的求解方法.最后,通过算例验证了所提方法的有效性.     

基于RFID的电力设备全寿命周期故障预测

为保证风电场集电线路输送潮流时的稳定性，在高比例柔性负荷接入下提出了风电场集电线路入廊规划方法。调度接入工业高载能负荷与柔性负荷2种高比例柔性负荷，并将其作为风电场集电线路入廊规划方法的目标函数；构建风电场集电线路潮流约束，限制线路输送潮流，设计高比例柔性负荷约束，结合潮流约束与高比例柔性负荷约束构建线路入廊规划方法，并使用蚁群算法获取全局最优解，得到最佳规划线路。经实验验证：该方法接入高比例柔性负荷后，具备明显的削峰填谷能力。     

基于节点可靠性重要度评估的配网侧储能鲁棒规划方法

面向可靠性提升,提出基于节点可靠性重要度评估的配网储能规划方法。综合源-荷关系、节点负荷及供能关键性等要素,提出基于供电可靠性的节点重要度快速评估算法,形成储能接入候选节点集,构建基于2阶段鲁棒优化的储能规划模型。考虑配电网故障不确定性,采用“N-k”不确定集来表征断线故障场景,并在最差故障场景与重要节点集约束作用下实现系统整体失负荷电量的最小化;针对不同故障假设,提出2类3层优化求解策略,支撑鲁棒储能规划模型的高效求解。西藏某地区实际配电网的算例结果表明,所提方法能够准确辨识对供电可靠性提升起到关键作用的节点,并给出具有强风险承受力的储能配置方案。相较2种对比方法,所提储能规划方法的可靠性收益更高。     

考虑多重不确定性的综合能源系统日前优化调度

可再生能源出力和负荷的不确定性对综合能源系统优化调度提出了挑战。由可再生能源、大电网、热电联产机组、储电系统、储热系统和燃气锅炉等设备以及热、电负荷组合构成的综合能源系统经济调度模型,考虑到系统中可再生能源发电和负荷预测误差等多重不确定性特征,提出一种基于区间线性随机机会约束规划的优化调度策略。用概率分布函数描述系统中可再生能源发电预测的不确定性,用区间数描述负荷预测不确定性,由此构建了一个区间线性随机机会约束规划模型,利用Gurobi求解器对模型进行求解。通过一个热电综合系统将所提方法与单一的区间线性规划和随机机会约束规划模型进行了对比研究。结果表明,所提方法平均运行成本更低,对预测精度的依赖性更低,在保证系统安全运行的同时能提高综合能源系统运行的经济性。     

含分布式发电的配电网无功优化

研究了含风力发电的无功优化模型,介绍了包含分布式发电的配电网无功优化。当大量风力发电注入电力系统时,风力发电机随机输出功率引起配电网潮流大小、方向频繁变化,干扰了系统原有电压调节装置正常运行。为克服电压波动,保证系统电能质量,文中引入静止无功补偿器（SVC）作为配电网补偿设备,并考虑配电网中可控制无功输出的柴油发电机的无功贡献,以有功能耗费用、SVC安装费用、柴油发电机无功生产费用为目标函数,建立了含分布式发电的配电网无功优化模型。针对由蒙特卡罗仿真得到的不同风力发电状态,在实际算例中应用遗传算法确定各状态下SVC最优安装位置、输出以及可控制无功输出的分布式电源的最优输出结果。     

计及供电可靠性评估的地区电网风储电站选址定容方法

针对地区电网风储电站并网问题,计及对地区电网供电可靠性的影响提出其选址定容模型。模型以风储电站并网位置和配置容量为控制变量,以地区电网供电可靠性的提升最大化为子目标一,以系统综合规划运行成本最小化为子目标二,采用加权系数法将多目标转化成单目标函数,模型考虑了系统运行功率平衡约束、配置容量约束、弃风功率约束等约束条件。基于两阶段优化采用二进制粒子群和混沌粒子群算法设计模型求解流程。最后对河北省某地区电网采用所建立的模型进行风储电站选址定容规划,仿真算例表明所提出的方法能够显著提升系统的供电可靠性和经济性。     

高比例风电接入的电力系统灵活性评估与优化

针对含高比例风电接入的电力系统灵活性评估问题,建立了动、静态指标相结合的灵活性综合评估体系。其中,基于发电资源技术特性的灵活性静态指标用于评价系统中各类发电资源所固有的灵活性供给能力;基于电力系统运行特性的灵活性动态指标侧重针对风电和负荷的波动性和随机性,定量评估系统在不同运行状态下的灵活性不足程度。在此基础上, 提出了灵活容量缺额最小化的机组组合优化模型,在兼顾系统运行成本最优的基础上,构建了电力系统应对高比例风电接入的灵活容量缺额动态优化模型,可为系统灵活性的改造与规划提供参考。基于某省级实际系统数据的算例验证了所提指标与方法的有效性。     

基于改进Pareto最优算法的海上风电场多目标微观选址规划

为了在海上风电场初步规划时可以兼顾考虑风机尾流影响、集电系统的经济性和可靠性,用风机层数表征集电系统可靠性,以风电场尾流折减系数、海缆投资、风机层数为优化目标,建立海上风电场多目标微观选址规划模型,并通过改进Pareto多目标优化算法求解最优解集,最后应用层次分析法进行最终优化决策。以某海上风电场的风资源分布状况为实例,验证了风机尾流、连接海缆及风机层数之间的相互制约关系,在规划时应予以综合考虑,同时证明了模型和方法的可行性,改进Pareto最优算法可以求出均匀分布的备选方案,层次分析法可以根据不同要求选择出对应的最优方案。     

计及风电置信风险成本的多目标最优潮流计算

风电并网不确定性给电力系统最优潮流带来的风险性难以评估。首先基于风电机会约束概率提出了风电的高估/低估置信风险成本计算方法。然后计及风电置信风险成本构建了经济/环境多目标最优潮流模型,并提出了一种基于非劣性排序的复合回溯搜索(NSCBS)算法,以实现对多目标最优潮流模型高效准确的求解。最后以IEEE30节点为例进行计及风电置信风险成本的多目标最优潮流计算。结果验证了所提出方法的有效性和优越性。     

计及UPFC最优配置的电力系统鲁棒调度协同优化策略

统一潮流控制器(UPFC)应用于潮流调控时,计及UPFC调控参数的交流潮流计算是非凸、非线性问题,且多台装置间的非线性交叉耦合特性也会直接影响优化配置方案。为此,基于UPFC的潮流调控特性,构建了计及UPFC的松弛型交流潮流二阶锥规划模型;计及风电的不确定性,协同考虑UPFC的规划和电力系统的调度问题,建立了计及UPFC最优配置的电力系统鲁棒协同优化模型,并采用列和约束生成算法进行求解。以IEEE RTS-24节点系统为算例进行仿真分析,结果表明所提协同优化策略有效提升了UPFC配置方案的适应性,提高了系统运行经济性和风电消纳能力,增强了系统运行调控的灵活性。     

考虑风电消纳能力的电-气集成系统多目标运行优化

摘 要：以电力-天然气集成系统为代表的综合能源系统可以充分利用各类能源载体的运行特性,提升电力系统接纳间歇性可再生能源发电的能力。另一方面,电-气集成系统的整体运行费用、消纳间歇性可再生能源发电能力和网络损耗与风电等间歇性可再生能源发电的渗透水平率密切相关,因此有必要对考虑风电消纳能力的电-气集成系统多目标优化运行策略展开研究。首先,以最小化电-气集成系统运行费用、弃风成本和网络损耗为目标函数,建立考虑风电消纳能力的电-气集成系统运行优化的多目标混合整数非线性优化模型。接着,对优化模型中的非线性约束条件进行线性化处理,将原模型转化为混合整数线性规划问题。然后,利用基于增强ε约束的多目标优化方法求解所建立的优化模型,获得帕累托最优解集,并采用模糊综合评估方法寻找最优折中解。最后,利用修改的IEEE 39节点电力系统和比利时20节点天然气系统所构成的电-气集成系统对所提方法的可行性和有效性进行验证。     

考虑先进绝热压缩空气储能的风力发电系统成本/供电可靠性评估

风电的随机性会使得电力系统受到影响,先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)技术具有大容量、低成本、高效率的特性,可作为平衡风力发电随机性的储能系统。为此,首先,考虑风力发电的随机性与AA-CAES电站的运行特性,构建AA-CAES电站运行与风力发电系统发电功率模型,采用蒙特卡洛仿真法对风力发电机的运行情况进行仿真;然后,将用户作为市场元素,计算可中断供电负荷的赔偿费用,并以系统综合成本与断电赔偿费用之和的总费用最小为目标,采用动态规划法优化AA-CAES电站的压缩/膨胀功率,建立含AACAES的风力发电系统的成本/可靠性评估模型;最后,通过仿真验证所提规划方法并分析AA-CAES电站容量对系统经济性及供电可靠性产生的影响。结果表明,当系统容量规模增加时,存在一个最优容量配置使得系统的总费用最低。