考虑市场计划的微能源网双层优化配置方法

微能源网多能协同运行、消纳清洁能源发电的作用在“双碳”目标和新型电力系统背景下具有广泛的应用价值。但是随着风光接入规模日益增大，风光出力的不确定性势必会影响微能源网运行的稳定性。为此，本文充分考虑风光出力不确定性与相关性，提出了一种考虑市场计划的微能源网双层优化配置方法。首先，基于Wasserstein距离指标将风光概率分布最优离散化处理，采用Frank-Copula函数建立风光出力联合分布函数，生成典型日出力场景；然后，考虑电力市场与天然气市场计划经济性，建立微能源网双层优化配置模型，实现设备配置与系统运行的紧密耦合；最后，基于某地区微能源网实测数据生成典型风光出力场景进行优化计算，算例结果表明，双层优化配置方法可以降低微能源网的年化成本，增加对风光极限信息的包容性，提高系统运行的经济性与稳定性。     

含热泵和电热混合储能的建筑微能源网经济优化调度

为实现微能源网经济运行,提出一种含热泵和电热混合储能的建筑微能源网经济优化调度方法。首先基于ETP模型结合蒙特卡洛模拟建立采用通断调节的大规模空调负荷聚合模型,确定逐时冷负荷需求。然后构建考虑相变蓄冷变温特性与风冷热泵出力特性的微能源网优化调度模型。最后以微能源网全寿命周期成本最小为目标函数,应用Python+Gurobi对模型进行求解。分析夏季3种典型天气,4种场景下的优化调度结果,仿真结果表明：配置电热混合储能具有电、冷负荷削峰填谷的效果,能降低初始投资成本与运行成本,系统的经济性和灵活性更优。     

基于改进加权模糊法的微能源网多目标优化运行

为协调微能源网运行的经济性、节能性及环保性,以日运行成本、碳交易成本和能源消耗成本为目标,建 立微能源网多目标优化调度模型;并提出改进加权模糊法,将微能源网多目标优化问题转化为单目标优化问题,采用 粒子群算法进行求解.所提出的改进加权模糊法可在一定程度上提高多目标之间的综合协调性和算法的鲁棒性,优化 微能源网中各设备的出力,实现能源、环境和经济效益的协调发展.     

基于弱鲁棒优化的微能源网调度方法

微能源网中的新能源和负荷存在不确定性,给系统安全运行带来挑战。鲁棒优化常用于处理不确定性问题,能够保证微能源网的安全性,但具有保守性强的缺点。而弱鲁棒优化能够有效改善传统鲁棒优化的保守度。文中对典型的微能源网进行数学建模,并构建了基于弱鲁棒优化的微能源网调度模型。模型计及可再生能源出力和负荷的不确定性,在能源供求关系中引入表征能源功率缺额的松弛变量,以微能源网的综合利润与惩罚项之差最大为目标,并通过对等式转化理论将不确定性约束转化为确定性约束,使其可通过常规优化方法进行求解。最后通过仿真算例进行验算,结果表明所提模型不仅可以改善调度保守性,提高调度经济性,而且可以适应不同决策者的调度要求。     

基于高精度热泵模型的电热协同独立微网设备优化配置

为实现含丰富工业余热、数据中心余热、生活污水余热等低品位热源的区域协同供能,以及提高区域清洁能源利用效率,针对区域独立微网供能系统的设备优化配置策略进行研究。基于多类型低品位热源的不同温度品位特征,提出用于提升热源温度品位的关键电热泵设备多参数拟合模型,并生成热泵拟合模型的误差不确定性场景;考虑微网在实际运行不确定性场景下产生的供热舒适度补偿、切负荷与切光伏风险,提出基于多条件风险价值(CVaR)理论的独立微网设备容量优化配置双层模型,上层模型基于全寿命周期成本费用年值与年CVaR值优化设备配置方案,下层模型基于场景分析法优化运行成本;采用遗传算法对双层模型进行求解。算例结果证明：考虑热泵拟合模型误差有效降低了系统运行风险,且低品位热源的回收利用具有较大经济性潜力。     

考虑源-荷不确定性的微能源网日前鲁棒优化调度

微能源网集成园区/社区的分布式能量系统、多元荷载及控制装置,能够实现多能源联产联供功能,有利于提升各类能源网络运行灵活性和经济性。为有效应对微能源网内部负荷和新能源出力的不确定性,建立多面体不确定集刻画负荷和光伏出力波动情况,构建描述微能源网网络拓扑结构和能流耦合关系的能源集线器耦合矩阵,以最小化系统运行成本为目标建立微能源网在并网和孤岛运行模式下的两阶段鲁棒优化经济调度模型,并运用线性决策规则和对偶理论制定模型的求解策略,最后基于IEEE33节点配网改进设计的微能源网进行算例验证分析。结果表明,线性决策规则能够在一定精度范围内通过线性仿射函数有效近似刻画决策变量和不确定变量间的关系,降低两阶段鲁棒优化经济调度模型的求解难度。
关键词:微能源网;能源集线器;并网运行;孤岛运行;鲁棒优化;经济调度;线性决策规则
中图分类号:TM743     

考虑电气转换储能和可再生能源集成的微能源网多目标规划

建立了由电解氢、燃料电池和储气构成的电气转换储能系统(P2G-based storage system,P2GSS)模型,构建了包含风电机组、光伏、冷热电三联供系统、P2GSS和蓄电池等的微能源网。基于全生命周期法计算微能源网全生命周期成本,以全生命周期成本最低和年CO2排放量最小为优化目标,考虑电制冷比例和电制热比例等运行方式的影响,对微能源网的关键设备容量进行多目标优化配置研究。通过不同场景对比,研究了P2GSS对微能源网规划方案的经济成本、CO2排放和可再生能源集成的影响。     

含压缩空气储能的能源互联微网型系统优化配置

首先构建了含分布式光伏、压缩空气储能（compressed air energy storage, CAES）、需求侧响应、燃气轮机等设备的能源互联微网型系统模型。在此基础上以安装成本、能耗成本和需求侧响应成本等构成的年运行费用最低为优化目标,分析对比不同场景下分布式光伏电池组数量、能源互联微网中设备的配置情况及CAES、需求侧响应和电动汽车入网（vehicle to grid, V2G）技术对设备容量配置和微网中各类成本的影响。特别的,考虑了CAES透平机透平压力、透平温度、需求侧响应比例等参数及有无V2G对微网系统影响。算例结果表明,所提模型能合理化能源互联微网中设备容量配置和降低能源互联微网年运行费用。     

考虑分期规划与设备替换的园区型综合能源系统最优配置方法

综合能源系统作为能源互联网的重要物理载体,对于提高区域综合能效、保障用能安全以及实现节能减排具有重要意义。建立一种基于全生命周期的园区型综合能源系统分期协同规划模型。首先,根据综合能源设备的安装容量是否连续,将设备分为离散和连续设备,分别对其配置和运行约束进行提炼和统一化表示;然后,以整个项目周期为优化时间尺度,通过引入设备选型和运行决策变量,对设备安装年份与当前剩余寿命之间的关系进行数学建模;最后,考虑名义利率与通货膨胀率等因素的影响,构建以经济性最优为目标,计及投资成本、运行成本与设备残值收入的目标函数。采用混合整数线性规划技术对模型进行求解。4种场景的测试结果表明：相比传统的单阶段规划,考虑设备替换的分期协同规划可以减少14.76%的设备投资。在引入储热装置和弃热约束后,热电耦合系统运行成本可以进一步减少11.78%。     

基于鲁棒优化的微能源网综合需求响应协同调度策略

针对微能源网中可再生能源出力的不确定性,基于微能源网中综合需求响应的"多元互动"特征,提出了综合需求响应平抑可再生能源波动的策略,建立了微能源网综合需求响应日前和日内协同调度的两阶段鲁棒优化模型.模型中引入了风、光的不确定预算参数调节系统的经济性和鲁棒性,日前阶段考虑了最劣场景,确定系统日前调度方案,日内调控阶段基于日前阶段的优化结果,优化系统最劣场景下的调控方案.利用强对偶理论和列约束生成算法对min-max-min结构的鲁棒优化问题进行转化和求解.算例结果表明,鲁棒优化方法可提高系统抵抗不确定风险的能力,综合需求响应可提高微能源网的经济性和自给能力.     

基于改进和声搜索算法与二阶锥松弛的储能优化配置

配电网中分布式电源的大量接入加剧了电网功率波动,为稳定电网功率及消纳新能源发电功率,需在电网中合理配置储能。本文基于双层规划模型将储能配置划分为规划层与运行层,并提出了基于趋向移动的全局和声搜索算法和二阶锥松弛理论相结合的储能优化配置混合算法。规划层采用以储能年投资成本与配电网年运行成本之和最小为目标函数,研究了储能配置位置、功率、容量等方面的经济效益;运行层以电网有功网损以及电压偏移之和最小为目标函数,研究了储能各时段最优充放电功率。基于某地实际数据,以33节点配电网为例进行了仿真分析,研究了不同场景下储能的配置方式以及探讨了本文混合算法的优异性。结果表明本文提出的混合算法可以顺利求解该场景下的储能配置问题,证明了本文混合算法有效性。同时,探讨了多场景下的储能配置方式,证明采用双层规划模型对储能进行配置有利于降低配电网综合成本。最后,将本文混合算法与传统智能优化算法求解此类问题进行了比较分析,证明了本文混合算法在求解此类问题上的快速性与准确性。     

考虑多场景需求的配电网分布式储能多目标优化配置方法

针对配电网分布式储能系统优化配置问题，提出了考虑多场景需求的储能系统整体配置优化方案。首先，建立了储能系统接入配电网的经济性指标和技术性指标模型；其次，建立了源、网、荷侧不同应用场景下的优化模型并给出应满足的约束条件；再次，采用基于二阶锥的优化求解方法，将大规模混合整数非线性模型转换为混合整数二阶锥优化模型，提高了优化问题的求解速度；最后，基于某区域配电网储能系统配置具体问题，对源、网、荷侧多场景储能系统配置问题进行优化，并与源、网、荷统一优化方案对比，结果表明：提出的多目标优化配置方法可有效解决实际配电网储能系统配置问题。     

基于改进旗鱼算法的综合能源系统能量管理

综合能源系统在实现可再生能源利用中具有重要价值。为使系统中各设备出力得到进一步优化,将生物质能与综合能源系统相结合,并且将各个时刻的柔性负荷纳入能量调度,构建了一种沼气发电系统、光伏发电系统与微型燃气轮机驱动下的源-储-荷协同多目标能量管理模型。以系统与主电网的交互及燃料费用、惩罚费用和设备投资及运行费用为优化目标,以用户综合用能满意度、新能源利用率和电能自治程度为评价指标,求解模型最优配置。利用非线性攻击方式、差分变异策略、哈里斯鹰算法中的软包围策略及防止算法停滞策略来改善旗鱼算法的全局搜索能力。通过算例对比分析表明,所提出的改进算法和能量管理模型在不同场景下均有效地提高了经济效益和环保效益,并且改进旗鱼算法在全局寻优和搜索精度等方面具有优势。     

The optimal automation level of medium voltage distribution networks

This paper proposed a new methodology for determining the optimal level of investments in medium voltage (MV) distribution network (DN) automation. The problem of network automation is complex, non-linear and discrete optimization problem of enormous dimensions and it is not possible directly apply appropriate optimization procedures. The proposed methodology is based on heuristic combinatory search algorithm with simultaneous consideration scenarios with different types of automation equipment: local automation and remote control. The basis of the proposed procedure is real fault management procedure on the base of which the appropriate estimation of benefits for different network automation scenarios is done. The essence of the algorithm for determining the optimal solution is decomposition of an optimal automation problem with different types of automation equipment to sub problems of network automation with one type of equipment. The proposed methodology has been tested on real network of the city of Belgrade. Obtained results have proven that the proposed methodology is a powerful tool for the determination of the optimal level of investments in the automation of MV DN.     

含分布式电源的配电网中混合储能优化配置

以光伏及风力发电为代表的分布式电源,其出力的波动性、间歇性及随机性等特点使得所接入的配电网面临来自规划、运行的多重挑战,储能装置的快速响应特性使其成为应对间歇式电源在配电网渗透率日益提高形势下电网安全经济运行问题的重要手段。针对配电网的削峰填谷及平滑负荷变化场景需求,搭建了以成本和电力系统优化运行为目标,同时计及电网和储能装置运行约束的混合储能系统容量优化配置模型,并基于典型储能功能定位计算得出储能类型及容量。算例分析结果表明,该模型智能化地实现了典型场景下混合储能的优化配置。     

计及全生命周期碳成本的园区综合能源系统优化规划方法

建立综合能源系统是实现“双碳”目标的有效途径之一,其规划、建设及运行需要兼顾经济成本与低碳效益。为了全面评估综合能源系统的综合效益,提出一种将能源和设备在生产制造、运输、运行等全生命周期过程中的碳排放成本纳入优化目标的规划方法。对某园区综合能源系统进行逐时仿真优化,通过分析不同碳成本情景对综合能源系统综合效益的最优配置和运行方案的影响,为综合能源系统的设计规划提供一定参考。     

考虑多能互补的区域综合能源系统多种储能优化配置

在区域综合能源系统中配置多种储能装置可提高系统的经济效益,是区域综合能源系统规划的重要研究方向。基于区域综合能源系统的基础架构和模型,研究了蓄冷、储热、储电和混合储能在冷热电联供(CCHP)机组和电制冷等设备多能互补协同运行情况下的盈利策略,讨论了系统配置不同储能的经济性和可行性,建立了全寿命周期的冷热电储能调度规划双层优化模型,并利用确定性迭代算法进行求解。针对某实际区域综合能源系统的多个供能季不同日负荷曲线,应用双层优化模型求解运行调度方案和储能配置容量。算例结果表明:配置蓄冷和储热在多能互补协同运行系统中有较大的盈利空间,而配置储电的利润空间较小,且考虑多能互补的混合储能方法可以进一步挖掘系统的盈利能力。     

考虑负荷多无功用电场景的城市配电网无功优化配置

高比例电力电子设备与高比例分布式光伏的广泛接入以及城市电缆化率的提升,使配电网用户侧的无功特性变得复杂,导致负荷无功用电不确定性增加,不利于配电网安全运行。因此,为了更好地进行无功优化配置,文章采用不同负荷日功率因数变化曲线的组合场景及其概率来反映无功用电的不确定性,以运行成本的期望值最小为目标,建立多无功用电场景的期望值优化配置模型。首先,利用多重一维卷积自编码器(one-dimensional convolutional autoencoders,1D-CAEs)提取不同用户日功率因数数据的低维表征;随后,利用k-means方法进行场景缩减,获得典型日功率因数变化场景,并组合出多用户的场景集;最后,建立期望值无功优化模型,采用粒子群算法求解,确定出最优配置方案。依据上海市某配电网不同类型用户实际的无功用电信息,采用改进的IEEE 33节点系统进行仿真,以验证所提方法的有效性。     

考虑负荷多无功用电场景的城市配电网无功优化配置

高比例电力电子设备与高比例分布式光伏的广泛接入以及城市电缆化率的提升,使配电网用户侧的无功特性变得复杂,导致负荷无功用电不确定性增加,不利于配电网安全运行。因此,为了更好地进行无功优化配置,文章采用不同负荷日功率因数变化曲线的组合场景及其概率来反映无功用电的不确定性,以运行成本的期望值最小为目标,建立多无功用电场景的期望值优化配置模型。首先,利用多重一维卷积自编码器(one-dimensional convolutional autoencoders,1D-CAEs)提取不同用户日功率因数数据的低维表征;随后,利用k-means方法进行场景缩减,获得典型日功率因数变化场景,并组合出多用户的场景集;最后,建立期望值无功优化模型,采用粒子群算法求解,确定出最优配置方案。依据上海市某配电网不同类型用户实际的无功用电信息,采用改进的IEEE 33节点系统进行仿真,以验证所提方法的有效性。