基于机会约束目标规划的多电-气互联综合能源系统分布式优化模型

多个综合能源系统间通过电能交互能有效提高系统风电消纳水平,寻求考虑风电不确定性下的多区域能量管理最优策略成为必要的研究工作。针对风电的随机出力特性和区域间电能传输的安全可靠性问题,将随机优化与分层协调技术相结合,建立了基于机会约束目标规划的多电-气互联综合能源系统分布式优化模型。首先,对单个电-气互联综合能源系统精细化建模,从系统经济性出发,引入区域间联络线灵活性机会约束。进一步,采用二阶锥松弛和确定性等价方法将该模型转化为混合整数二阶锥规划模型,利用广义Benders分解(general Benders decomposition,GBD)法,将模型分解为主、子问题反复迭代求解。最后,算例表明求解方法具备较好的收敛特性和计算效率,有效保障不同区域内用户信息隐私并有较强自适应性,而且机会约束目标规划模型比传统机会约束具有更好的经济性和灵活性。     

基于机会约束目标规划的综合能源系统经济调度

为了降低大规模风电的不确定性和波动性对综合能源系统(integrated energy system, IES)的影响,对接入风电的综合能源系统的备用容量和调度计划进行优化,提出了基于机会约束目标规划(chance constrained goal programming, CCGP)的经济调度模型。首先,利用机会约束目标规划处理含多个机会约束的不确定性模型。然后,引入量化备用不足的风险指标,将备用不足风险纳入经济调度成本,同时考虑风险备用成本目标和系统运行成本目标。最后,利用算例对模型的有效性进行验证。结果表明,模型能够很好地兼顾系统运行的安全性与经济性,提高了系统的调度灵活性,降低了风电不确定性对系统的影响,实现了系统的经济运行。     

基于机会约束规划的楼宇综合能源系统经济调度

综合能源系统为多能源互补利用提供有效载体,而楼宇级的综合能源系统由于容易受到外界环境以及用户用能规律的影响,存在着大量的不确定性因素。基于一个由冷热电联产系统、储热装置以及插电式混合动力汽车等组成的居民能源集线器(residential energy hub,REH),研究了在不确定性因素下楼宇级综合能源系统经济运行问题。建立了基于机会约束规划的REH经济调度模型,该模型以最小运行成本为目标,冷热电联产系统备用出力以及备用市场购电为机会约束,在python环境中进行建模,利用Gurobipy求解器进行求解。讨论了关于插电式混合动力汽车运行状态的几种典型场景、不同置信水平下REH调度方案及运行成本,以期为平衡经济性和可靠性的REH运行调度提供参考。     

基于能源集线器的区域综合能源系统分层优化调度

针对时变电价且运行方法灵活的中小型区域综合能源系统,提出一种基于能源集线器的分层优化模型。研究区域综合能源系统耦合关系和热电比可调机理,建立能源集线器扩展模型。计及包括用能替代的综合需求侧响应,以综合用能成本较低和用能能效较高为目标建立双层优化模型,采用Lagrange乘子法将下层目标KKT条件作为上层优化的可行性度量进行求解。对于具体ICES网络拓扑,考虑能量连接器的动态过程并计算混合潮流,选取电/热/气网运行状态评价指标,对多目标问题进行Pareto决策面搜索,应用模糊综合决策方法在机组分配方案中择优。算例验证了所提方法的有效性。     

基于机会约束规划的输电系统规划方法

输电系统在电力市场中扮演着十分重要的角色,因为其提供了实现公平竞争的场所.输电系统的状况如容量充裕性对电力市场的竞争性有重要的影响.适当地扩展或加强输电系统对满足发电公司和用户的需要、消除或减缓输电系统阻塞具有重要作用.与传统的输电系统规划问题相比,电力市场环境下的输电系统规划更加复杂,需要处理的不确定性因素更多.机会约束规划是专门用于解决包含不确定性因素的优化问题的一类随机优化方法,适用于市场环境下的输电系统规划问题.文中将机会约束规划引入到市场环境下的输电系统规划研究中,给出了基于蒙特卡罗仿真和遗传算法的求解方法,为解决这一重要而困难的问题做了一些新的尝试,并通过一个算例系统说明了该方法的可行性.     

基于灰色机会约束规划的输电系统规划

与传统的输电系统规划相比,电力市场环境下的输电系统规划需要处理更多的不确定因素。文章针对规划期限内负荷增长和发电机装机容量的灰色性、随机性特点,建立了基于灰色机会约束规划(grey chance constrained programming,GCCP)的输电系统规划数学模型,采用灰色模拟的遗传算法求解目标函数,得到了对应不同置信水平的最优输电系统规划方案。算例分析表明,采用本文方法求得的规划结果有较好的灵活性和适应性,对规划工作有一定的参考意义。     

基于机会约束的区域能源互联网优化运行

为保证区域能源互联网的可靠、经济运行,基于机会约束理论对不确定环境下的优化运行方法展开研究。考虑风电出力预测误差随机变量,建立燃气轮机备用容量机会约束条件、备用偏差风险成本目标函数,进而提出一种考虑备用容量的区域能源互联网随机优化运行方法。仿真结果表明所提方法能够有效管控风电并网带来的运行风险,在提高系统运行可靠性的同时,兼顾系统运行和燃气轮机备用的经济性。     

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.     

考虑氢能绿证的电-氢综合能源系统机会约束优化调度

随着“双碳”目标的提出,氢能产业迎来重要的发展阶段,氢能生产、运输、存储的关键技术不断突破,电力网络和输氢网络之间有望呈现深度耦合。基于输氢网络的详细模型,提出了一种电力系统和输氢系统联合优化调度模型。考虑电制氢的绿证效益,构建计及绿证交易的电-氢综合能源系统日前调度模型;在确定性模型的基础上,采用机会约束处理风电波动带来的不确定性,构建电-氢综合能源系统的机会约束优化调度模型;通过算例测试验证所提模型的有效性,研究绿证价格和机会约束对调度结果的影响,并分析电制氢机组参与平抑波动的情况。     

基于机会约束规划的电气互联综合能源系统随机最优潮流

综合能源系统是未来能源利用的发展趋势,其中电力系统和天然气系统的联系最为紧密,但随机因素的增加也给综合能源系统的安全稳定运行带来了挑战。针对电-气互联综合能源系统的最优潮流问题,考虑风电场出力的随机性以及电力负荷、天然气负荷的随机性,建立其机会约束规划模型,并采用基于半不变量法和内点法的启发式算法进行求解。采用修改的IEEE 30节点电力网络与比利时20节点天然气网络构建电-气互联综合能源系统,分析比较了不同置信度水平和不同波动性情形下系统运行状态以及运行成本的变化,并与确定性情形对比,结果表明机会约束规划模型有助于提高电-气互联综合能源系统运行的安全性。     

基于能源集线器的微能源网建模与多目标优化调度

提高能源利用率是实现能源可持续发展的重要举措。基于能源集线器的概念,提出了微能源网的通用化建模方法,得到线性的功率平衡方程。进一步地,以系统总收益最大化和能源利用率最大化为优化目标,构建了微能源网多目标优化调度模型。结合加权和法在Matlab和GAMS软件上求解得到多目标优化调度模型的Pareto前沿,并采用模糊隶属度函数求取最优折中解,作为多目标优化调度方案。最后,构建典型的微能源网进行验算。结果表明,所提出的通用化建模方法具有直观性和通用性,所提出的多目标优化调度模型能为调度决策者提供多维度的调度方案,兼顾了系统运行的经济性和高效性。     

基于模糊机会约束规划的输电系统规划方法

可持续发展的输电系统规划对传统的规划问题提出了新的挑战,而模糊机会约束规划是解决包含随机模糊性的不确定因素优化方法,为输电系统规划提供了新的解决途径,为此将这一方法引入到输电系统规划研究。通过对规划中不确定性问题的分析,建立了规划的数学模型,将模糊随机模拟和遗传算法相结合,实现了解决这类规划的新方法。最后,用算例证明了方法的可行性。     

基于机会约束规划的储能日前优化调度

为了最大程度地使风光储联合发电系统的出力与计划出力相匹配,采用提前一天对储能装置进行优化控制的方法。因风光出力具有随机性,提出了基于机会约束规划的储能优化控制方法。该方法考虑了储能装置的功率出力和电量约束条件,以风光储总出力曲线与给定的计划出力曲线的相似度最大为目标函数,使用基于随机模拟的粒子群算法求解,得到两条曲线最接近时对应的储能充放电功率。算例分析结果表明,所提出的储能优化控制策略能够使风光储联合发电系统总出力最大程度地跟踪计划出力曲线。     

基于机会约束规划的微电网容量优化配置

为了实现能源的高效利用,提高供电可靠性和节能环保效益。文章基于并网型微电网内新能源发电的随机性和波动性,以机会约束规划理论为工具,建立了年平均综合成本和自平衡能力为指标的多目标函数。在此基础之上,考虑微电网运行中的约束条件,利用基于蒙特卡洛模拟的NSGA-II算法,得到不同自平衡率下的年平均综合成本。再根据效用理论得到三种典型不同权重下的配置方案,选取一种方案进行多次仿真,得到不同置信水平下的年平均综合成本,为微电网研究提供有效指导。     

计及多能源集线器的电热综合能源系统分布式优化

由于电热综合能源系统各主体信息不共享、存在隐私保护等,区域内不同主体的自治决策和通信安全变得至关重要。为此,提出一种基于交替方向乘子法(ADMM)的电热综合能源分布式优化方法,以实现电热综合能源系统中能源集线器(EH)的自治决策和分布式优化。建立了电热综合能源系统与EH的优化调度模型,并建立了基于ADMM的电热综合能源系统分布式优化模型,实现了综合能源系统运营商与多个EH运营商的分布式功率交互。同时,采用自适应步长的方法求解所建立的模型,提高了算法的收敛性。     

基于能源集线器模型的园区混合能源系统日前优化调度方法

分布式发电和冷热电联供系统在用户侧的集成可构成一个典型多能源园区混合能源系统,可实现包括电能、太阳能、天然气等能源输入,以及电能、热能以及冷能等能源输出形式,可有效提升能源的综合利用效率,降低用户综合用能成本。本文以一个电力与天然气构成的多能源园区混合能源系统为研究对象,对园区混合能源系统中多能源混合资源进行日前优化调度,以降低园区混合能源系统用能成本。首先构建了多能源园区混合能源系统模型;进而,给出了基于能源集线器的多能源园区混合能源系统日前优化调度方法;最后以一个典型的电力与天然气多能源园区混合能源系统为例验证了本文调度方法的有效性。     

基于气网动态精细化建模的区域电-气综合能源系统机会约束最优能流计算

随着国家能源转型和“双碳”目标的逐步实施,燃气发电在我国电力系统装机中占比不断提高,日益密切的电、气耦合关系使电-气综合能源系统受到更多关注。为此,研究了考虑气网动态精细化建模对含出力不确定的分布式新能源发电的区域电-气综合能源系统运行策略的影响。提出考虑管道气流方向灵活可变的气网动态复频域建模方法,提升了电-气最优能流的计算精度;采用机会约束建立分布式新能源发电不确定性对电网和气网运行影响的模型;算例测试结果表明气网动态精细化模型可有效提升区域电-气综合能源系统对运行不确定性的应对能力。     

基于多目标的气电互联综合能源系统规划研究

近年来,天然气发电的普及率不断提高,而快速发展起来的电转气(power to gas,P2G)技术也更加促进了电力系统与天然气系统之间的耦合.本文研究了基于多目标的气电互联综合能源系统规划,建立了气电互联综合能源系统耦合模型,并进一步提出了气电互联能源系统协同规划模型.本文采用了多个目标来表征气电互联综合能源系统的可靠性与经济性,建立了以投资成本最少、运营成本最经济、能源短缺成本最少和需求侧用户补偿成本最低为目标的多目标优化模型,在模型求解时,采用了加权系数法将多目标规划转化是单目标规划.通过算例分析证明了该气电互联能源系统协同规划模型在经济性和集成系统可靠性等方面的有效性.     

基于能源集线器的微能源网能量流建模及优化运行分析

讨论了微能源网的概念,提出了全新的子能源集线器建模结构,包括集电器,集热器和集冷器;该结构考虑了储电、蓄冷、储热3种储能装置,可以实现能量的汇集、分配及存储;对能源集线器进行了详细的建模,并总结给出了广义储能装置的通用模型;提出一种实时电价模型,并以此建立需求响应模型;综合考虑微能源网能耗成本和环境成本,建立了微能源网的优化调度模型,计算分析了不同场景下微能源网中电、热、冷、气能源的优化调度结果,对提出的建模方法及优化调度模型的合理性和实用性进行了验证。     

基于机会约束规划的分布式家庭并网光伏系统优化调度模型

分布式家庭并网光伏系统是太阳能产业规划的重要组成部分,其优化调度模型是一项重要研究课题。计及光伏出力和负荷水平不确定性,采用Maximax形式的随机机会约束规划建立分布式家庭并网光伏系统优化调度模型。该模型以满足一定置信度下的运行收益最大为目标函数,计及功率平衡约束、储能相关约束以及与外网购售电功率约束等约束条件,采用混合智能算法对所建立的模型进行求解。算例分析表明,建立的模型可计及不确定性,适用于求解分布式家庭并网光伏系统的优化调度问题,并可充分保证优化调度的经济性。