基于数据驱动的电-热综合能源系统两阶段鲁棒备用优化

构建以多能耦合为特点的综合能源系统是增强能源系统运行灵活性、提升可再生能源消纳能力的有效途径。考虑到居民、工业用户的供热(冷)需求,电-热耦合已成为中国综合能源系统的主要形态之一。为应对新能源发电、负荷等不确定性,在制定调度计划时通常配置一定比例的备用容量,以提升电力系统运行灵活性。提出了一套面向电-热综合能源系统的两阶段鲁棒备用容量优化框架。构建适合的不确定性模型是电-热综合能源系统鲁棒备用优化的研究基础。相较于传统的鲁棒备用优化,构建了一种数据驱动的超平面不确定集合,可有效挖掘风电出力在时空维度的相关性,以降低运行决策保守性。考虑到超平面不确定集合边界动态变化特征,设计了改进列-约束生成(column-and-constraint generation,C&CG)算法。最后,在两个不同规模的测试系统中验证了所提方法的有效性。     

考虑电/热储能灵活经济调控的综合能源系统与产消者日前协调优化运行策略北大核心CSCD

多元异质储能技术对含产消者的综合能源系统灵活运行和统筹资源协调具有积极作用。本工作提出考虑电/热储能灵活经济调控的综合能源系统日前博弈-鲁棒优化运行策略,该方法挖掘电/热异质储能在能源交易中的经济潜力和不确定因素下的灵活潜力。首先,考虑节点电压、管道温度等状态量的安全限制建立综合能源系统调度模型和储能运行模型;进而,在电热能源市场框架下,建立考虑储能经济运行的综合能源服务商与产消者博弈的Stackelberg模型及其MPEC形式;然后,基于Stackelberg博弈模型,提出计及电池储能日内灵活调整的两阶段鲁棒优化模型,采用改进的列约束生成算法求解。最后,算例验证了所提方法的有效性,储能灵活经济调控降低系统运行成本以及保证日内电力供需平衡。     

风电与多能源储能联合调峰多场景动态鲁棒优化模型

针对大规模风电出力的随机性和不确定性所导致的电网调峰困难及成本高的问题,在考虑电池储能与电锅炉等装置的能源储放特性的基础上,提出了电-热多能源储能系统架构;基于风电出力不确定性而进行调峰多场景划分,为提高电热多源储能系统在多场景下的运行经济性,建立了风电与电热多源协调储能的鲁棒优化模型,并利用多目标进化算法进行求解。文章通过仿真验证了所提出的模型与电池储能系统具有更优的运行经济性与鲁棒性,能够有效地应对大规模风电波动下的调峰难问题。     

计及时间相关性的微能源网鲁棒规划方法

微能源网以能源的梯级利用为原则,可实现风、光等多种新能源的高比例消纳,满足区域内电、热、冷等多种能源需求。微能源网中存在新能源出力与冷、热、电负荷的多重不确定性。为增强系统规划结果的鲁棒性,常采用不确定集表述新能源出力与多种用能需求的不确定性,实现针对微能源网的鲁棒规划设计,往往使系统规划结果过于保守,降低系统经济性。为克服以上问题,规避实际运行中不可能发生的场景,降低系统规划结果的保守性,文章提出一种考虑时间相关性的微能源网鲁棒规划模型。该模型在计及多重源荷不确定性的基础上,进一步考虑新能源出力与冷、热、电负荷的时间相关性。通过算例对传统不确定集与所提出的改进不确定集进行对比分析,验证了所提模型及方法的优越性和有效性。     

抽蓄联合全可再生能源孤岛微网配置优化模型

针对全可再生能源孤岛微电网中的源荷功率平衡问题,研究基于抽水蓄能快速启停和强调节能力的风-光-抽蓄联合孤岛微电网电源与储能系统容量配置多场景鲁棒优化方法。针对海岛负荷需求特性及可再生能源、抽蓄资源分布特性,研究了适用于海岛的包含风、光、抽蓄和蓄电池组的孤岛微网拓扑结构模型;考虑海岛抽水蓄能及蓄电池电能储放特性、可再生能源出力不确定性以及岛内负荷需求不确定性,研究了微网功率协调优化方法,建立以孤岛微网成本最小为目标的容量配置鲁棒优化模型及其求解算法。以某海岛的实际负荷需求及可再生能源发电资源数据为基础的仿真结果表明,文章所提出的抽蓄联合孤岛微电网的容量优化配置方法,在实现经济性目标的同时,可以有效地提升可再生能源利用率和微网在多种场景下的运行可靠性。     

考虑电转气消纳风电的电-气综合能源系统两阶段鲁棒协同调度

针对传统随机规划方法和区间优化方法处理风电出力不确定性的不足之处,该文提出含电转气设备的电力-天然气综合能源系统两阶段鲁棒协同调度模型,并考虑天然气网络运行约束对燃气轮机和电转气设备调度出力及备用配置的影响。模型以风电基准场景下系统的日前调度运行成本及最劣风电场景下实时调度成本之和为目标函数,建立具max-min结构的双层优化模型,并在主/子问题求解框架下采用列约束生成（C&CG）方法进行求解。最后,在Matlab平台下构建仿真算例验证所提鲁棒协同调度模型的有效性。     

考虑消纳风电的区域综合能源系统电转气与储能设备优化配置

电转气(PtG)技术与多类型储能设备相结合,可以大量增加可再生能源的就地消纳,减小系统弃风.针对区域内集成有电、气、热、冷多种能源的综合能源系统,首先对系统进行建模,具体介绍了电转气技术与多类型储能设备的工作原理.其次,以综合能源系统总年费用最低为目标,建立电转气与多类型储能设备的联合优化配置模型,并采用Big-M方法...     

计及CVaR的含光热电站的鲁棒机组组合模型

针对大规模可再生能源并网发电产生的不确定性问题,提出计及条件风险价值（CVaR）的含光热电站（CSP）的鲁棒机组组合模型。首先,建立了CSP机组持续且稳定供电的数学表达;然后,引入CVaR概念用于度量不确定风电给调度运行带来的风险损失,建立计及CVaR的含CSP的鲁棒机组组合模型,构造包含区间、时间和空间的多维不确定性集合,实现对风力发电的不确定性调节;最后,以IEEE 6节点和IEEE 118节点系统为例,验证了模型的有效性。     

基于氢电耦合的数据中心能源系统规划研究

目的  数据中心能源系统科学规划能够节能减碳,进而有序实现能耗“双控”和社会“双碳”。然而,现有的规划研究主要针对纯电化学储能,没有考虑氢电耦合的新型存储方式;同时,也少有研究以纯绿色供能为指导,整合源储双侧资源进行规划建模。 方法  基于绿色供用能和氢电耦合的理念,分析电、热、冷多能源流的存储、转换与平衡,从降低成本费用和减少外部能源依赖两个维度,构建出计及光伏发电、氢储能和电化学储能的数据中心能源系统优化配置模型,并辅以算例分析。 结果  算例结果表明：相较于纯电化学储能形式,基于氢电耦合的新型储能形式的规划方案具有更低的经济成本和外部能源依赖,所提模型具有良好的现实匹配度。 结论  文章研究成果可以为数据中心能源系统规划建设提供量化指导,也可助力数据中心实现节能减碳,促进其绿色可持续发展。     

主动配电网中多微网鲁棒环境经济调度研究

针对多微网调度问题,兼顾其经济性与环境性,同时考虑多微网之间的功率交互以及可再生能源和负荷预测的不确定性,建立基于鲁棒优化的多微网鲁棒环境经济调度模型。采用拉丁超立方抽样方法和平均有效目标函数进行模型转化,并利用多目标细菌群体趋药性算法(multi-objective bacterial colony chemotaxis,MOBCC)求得4种情景的Pareto最优解。仿真结果证明,微网间功率交互可减少微网对微型燃气轮机、储能装置和大电网等的依赖性,可降低成本,增强电网的可靠性。由仿真结果可知,鲁棒解的获得是以经济成本和环境成本为代价的,预测误差越大鲁棒解所需成本越大,因此预测准确性对微电网调度至关重要。     

低碳背景下基于自适应鲁棒优化的含源配电系统规划方法

提出了一种低碳背景下基于自适应鲁棒优化的含源配电系统规划方法,该方法建立了考虑碳排放约束的近似混合整数线性模型,对电容器组和分布式可再生能源选址定容、过载线路的导线更换和电压调节器进行综合配置;考虑到负荷和分布式可再生能源输出功率的不确定性,采用了自适应鲁棒优化法将不确定模型重塑为3层问题;将3层模型重构为主、子问题双层模型,并采用列和约束生成算法求解该模型。算例采用135节点配电系统在不同情况下进行了研究,以评估所提方法的性能。结果表明,所提模型与方法有利于提高配电系统规划效率,并降低碳排放。     

针对风电波动抑制的电池储能SOC鲁棒优化模型

针对风电系统输出功率波动问题,研究了基于风电波动异常数据判断及波动幅度情景划分的,能够有效抑制风电波动的电池储能系统SOC鲁棒优化模型。研究电网调度需求、风电功率预测及风电波动数据特性,建立了风电波动异常数据鲁棒判别模型,为风电波动场景划分提供数据支持;研究不同风电波动幅度场景电池储能系统SOC适应性指标,建立了在不同风险容许度下的SOC鲁棒优化模型;研究基于风电波动数据及其对应的电池储能系统SOC历史数据的SOC鲁棒优化模型求解方法,建立了基于χ2散度函数的SOC鲁棒优化算法;根据风电出力波动及电池储能系统特性,建立了基于特定区域电网的电力系统仿真模型,并根据风电波动特性对电池储能系统SOC优化结果进行仿真分析。仿真结果表明,文章针对风电波动抑制建立的电池储能SOC鲁棒优化模型,对风电波动幅度具有明显的抑制效果,提升了电网运行稳定性。     

基于鲁棒优化的风光储联合发电系统储能配置策略

为响应高比例可再生能源的风光储联合发电系统储能侧灵活配置与调度,提出一种基于鲁棒理论的两阶段综合优化模型。第1阶段利用鲁棒优化理论构建可再生能源出力的不确定集,在分时电价的基础下以储能侧全生命周期成本、系统内总发电成本、联络线功率波动及成本最小为目标配置储能功率、容量及联络线功率;第2阶段以联络线功率偏移量及系统内发电成本最小为目标规划储能侧各时段充放电功率及常规机组出力。用群体智能算法——飞蛾扑火算法的改进对模型进行求解,利用IEEE 9节点系统验证模型合理性与算法有效性。     

350MW燃煤机组电储能调频优化配置及经济性研究

研究350MW燃煤机组的电储能辅助调频配置方案。基于集合经验模态分解AGC指令和非参数核密度估计配置电储能容量和决策储能出力,并通过仿真计算所配置煤机-电储能联合调频系统的性能指标。结果表明：配置容量为7.5MW/7.5MW·h电储能后,煤机-电储能联合调频系统将机组Kp值由原来的2.17提高到10.59,调频性能改善显著,年均辅助服务补偿收益从456.53万元增加到2227.96万元。计及电储能系统全寿命周期成本,机组年调频综合净收益增量为992.05万元,所研究配置方法得到了良好的调频收益。     

风电时间相关性多面体不确定性建模与鲁棒机组组合优化

建立考虑风电时间相关性的多面体不确定性模型,提出一种新的鲁棒机组组合模型。首先,利用椭圆生成思想来表示风电的时间相关性,得到相关性轴线和中心点,以此建立风电时间相关性约束方程。然后,将相关性方程引入多面体不确定性一般方程之中,形成风电时间相关性多面体不确定模型。在此基础上,建立基于风电时间相关性多面体不确定性的鲁棒机组组合模型,同时采用C&CG算法解决考虑风电时间相关性的多面体不确定性鲁棒机组组合问题,并解决双线性问题。最后,针对IEEE 118节点系统进行仿真实验,验证了所提鲁棒机组组合方法的有效性。     

考虑光热电站的电热氢综合能源系统协调优化策略

为促进清洁能源消纳及多能耦合系统灵活运行,降低源、荷不确定性对系统的影响,构建包含光热电站的风-光-电-热-氢综合能源系统(wind-photovoltaic-electric-heat-hydrogen integrated energy system, WPEHH-IES),提出一种鲁棒性可调的空间多面体不确定集两阶段鲁棒优化方法。基于列与约束生成(column-and-constraint generation, C&CG)算法将两阶段三层min-max-min鲁棒优化模型分解为一层min主问题与两层max-min子问题,通过强对偶原理将双层子问题结构简化处理;由子问题与主问题的交替求解,进而得到原问题的最优解。最后,通过算例分析验证所构建模型和求解算法的有效性及多能耦合系统出力的灵活性。     

区域多能源电网可再生能源发电容量规划及投资收益优化模型

针对地区型多种能源形式接入的区域电网,研究了可再生能源发电容量与区域电网内其他多能源形式协调优化及可再生能源发电设备运行效益问题。以高比例风力发电、光伏发电、固体蓄热式电锅炉、电制天然气、燃气储能、热力储能系统构成的区域多能源系统模型研究为基础,提出基于不同调度时间尺度的区域可再生能源发电容量规划和投资效益优化模型。首先,研究区域电网内多能源供能、传输和负荷设备的能源供给和消耗特性,建立基于高比例可再生能源发电不确定性的多能源电网功率平衡模型;其次,研究大规模可再生能源不确定性、动态电价响应、系统运行状态的约束模型,建立区域可再生能源容量配置与收益多目标优化模型及其求解方法;最后,利用东北某地区多能源电网实际运行数据,建立可再生能源发电容量规划及投资收益优化仿真模型。仿真结果表明,文章所建立的可再生能源容量和效益优化模型,能够在保证较高投资效益的前提下,实现较小的可再生能源容量配置。     

考虑风荷不确定性的大用户直购电鲁棒区间优化调度

该文以发电企业运行效益最优为目标,使用鲁棒区间优化方法对风电出力进行建模,用基于价格的需求响应对负荷不确定进行建模,建立考虑风电和负荷不确定性的大用户直购电鲁棒区间优化调度模型。最后,通过Matlab和CPLEX求解目标函数,验证所提模型的有效性和可行性。     

基于改进粒子群算法的混合储能独立调频的容量优化研究

新能源与可再生能源在“3060双碳”战略目标下深入构建清洁能源体系,针对储能以独立主体向电网提供调频辅助服务以应对间歇性和随机性功率波动的优化问题,提出飞轮和锂电池混合储能的容量配置策略。首先,以考虑调频里程的储能经济效益最大化建立数学模型;然后采用自适应噪声完备集合经验模态分解将调频指令分解为高频需求和低频需求;最后构建算例,在不同分频参数下嵌入混合储能的充放电功率控制和荷电状态约束,并运用反向搜索前期寻优和变异交叉策略后期寻优的改进粒子群算法求解。结果表明,该方法求解得到的配置方案有效提升了混合储能整体的经济性和安全性。     

计及厂用电不平衡状态感知与碳减排的多能源储能优化配置模型

为解决燃气电厂内厂用电不平衡引起的资源浪费、碳排放量高等问题,实现多种负荷与储能设备之间的协调运行,提出了一种计及厂用电不平衡状态感知与碳减排的多能源储能优化配置模型。首先,对厂内多种负荷用能需求的不确定性进行分析,在此基础上建立燃气电厂的厂用电不平衡状态感知模型;然后,以多能源储能系统综合成本最小、碳排放量最小、天然气利用效率最大为目标,构建了燃气电厂多能源储能优化配置模型,并进行求解;最后,通过算例仿真验证提出的多能源储能优化配置模型能够减少天然气资源浪费,提高燃气电厂的经济性和碳减排能力。