基于模型预测控制的微电网多目标协调优化

本文针对间歇性可再生能源出力与随机性负荷需求对弱电网环境下微电网电压稳定性的影响,综合考虑可控型分布式能源运行成本、储能系统运行成本及可平移负荷的调度成本,以微电网公共点电压偏差最小与运行成本最低为目标,提出基于模型预测控制的微电网多目标协调优化控制策略。该策略由日内多时段滚动优化控制与实时反馈校正控制两部分组成。其中,日内多时段滚动优化控制以未来时段的预测模型为基础,求取当前时段各可控单元的优化控制指令;反馈校正阶段以储能系统出力调整量最小为目标,快速响应微电网内可再生能源能源出力变化与负荷波动。最后,通过一个仿真案例对所提策略进行验证,并分析了该策略的可行性和有效性。     

含柔性直流装置的主动配电网优化调度研究

随着分布式电源、储能和柔性负荷等新型元素的接入,含柔性直流装置的主动配电网(active distribution netw ork,ADN)成为未来配电网发展的重要方向。含柔性直流装置的主动配电网可实现潮流的灵活控制、区域间功率的相互支援以及更大范围内资源的优化配置等。该文针对含柔性直流装置的主动配电网,建立了考虑分布式电源就地充分消纳的"区域自治-全局协调优化"的分层优化调度架构。区域自治以区域调度费用最低为目标,采用分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)对区域内可控分布式电源、储能和柔性负荷等可控资源进行优化控制。全局协调优化在区域自治的基础上,以全网运行成本最低为优化目标,利用柔性直流装置灵活调节区域间功率,使分布式电源在更大范围内得到充分消纳。最后通过仿真验证了DMPC对区域内可控资源有功出力控制的高效性;多场景仿真结果表明,全局协调优化可通过柔性直流装置在更大范围实现区域间功率的相互支援,促进分布式电源的最大消纳,提高主动配电网运行的经济性与安全性。     

基于多场景模糊集和改进二阶锥方法的配电网优化调度

随着分布式光伏大量接入,储能、电动汽车、可平移的主动负荷等多种资源均参与到配电网调度之中,配电网亟需在消纳可再生能源的同时降低调度成本.针对光伏出力不确定性和复杂多资源接入下的配电网调度问题,提出了基于模糊集理论和改进二阶锥方法的日前-日内两阶段调度模型及求解算法.首先利用历史统计数据,基于event-wise模糊集理论构建了光伏出力不确定性调度模型,并进一步提出了考虑多类型主动负荷、电动汽车、储能在内的多种调节资源协同的日前-实时两阶段优化调度模型.日前调度采用改进的鲁棒随机优化方法求解,有效处理分布式光伏的不确定性影响,实现光伏消纳最大化的目标;实时调度则提出了二阶锥边界修正迭代算法,综合利用主动负荷响应、电动汽车多种手段追踪匹配光伏出力,实现以运行成本最小为目标的优化调度.最后,基于IEEE-33节点算例系统的仿真分析论证了所提方法的有效性.     

不同时间尺度下基于混合储能调度的微网能量优化

针对混合储能系统中能量型和功率型储能的不同特点,建立了符合实际需求的微网经济优化模型。根据不同时间尺度提出了日前调度策略和实时调度策略。考虑到日前调度预测精度差的弊端,应用机会约束规划,以一定置信水平下满足备用需求作为可靠性约束,将最小运行成本作为优化目标,利用分时电价差异,优化协调各微源和储能系统出力。针对微网内风机、光伏和负荷等不确定性因素带来的功率波动,实时调度中应用1阶低通滤波算法平滑波动功率,并通过滑动平均滤波方法对滤波后的波动功率在混合储能中进行合理分配,使蓄电池储能承担更多低频功率波动,超级电容器承担高频波动。实时调度按照日前计划进行,实时监测各单元运行状态,并及时修正功率波动累积引起的日前计划偏差。     

含电动汽车与可控负荷的光伏智能小区两阶段优化调度

考虑光伏预测、气温预测偏差对智能小区内电动汽车、可控负荷协同调度的影响,提出了日前协同规划与实时动态修正相结合的两阶段优化调度策略。首先,基于住宅区面积、可控负荷使用特性以及热力学定理建立可控负荷出力模型。其次,在日前调度中以电动汽车有序充电后的运营方收益最大为目标制定实时电价。再次,通过引入实时调度来修正由于日前预测所导致的供求不平衡量。在实时调度中以日前制定的实时电价为依据,优化电动汽车日前充电方案进而实现实时调度费用最小的目标。最后,对所提模型和算法进行了仿真验证,结果表明:文中所提出的两阶段优化调度策略能够降低智能小区协同调度成本,充分发挥电动汽车与可控负荷的调度潜能,提升运营方收益,降低用户费用,改善系统负荷特性。     

采用马尔可夫链—多场景技术的交直流主动配电网优化调度

针对含有柔性直流装置的交直流混合主动配电网,构建基于场景分析的随机优化调度模型。计及时间轴线上各点误差相关性,利用基于马尔可夫链的多场景技术模拟风电、光伏与负荷随时间变化的间歇性和波动性;通过模糊C均值聚类思想进行场景削减得到典型场景。提出多时间尺度的协调优化调度策略:长时间尺度计及不确定性,以电网期望成本最小为目标,优化联络线出力和柔性直流装置出力;短时间尺度调整可控单元,使两级优化结果偏差最小。算例验证了采用马尔可夫链的多场景抽样能有效描述原始问题的不确定性,修正随时间推移逐渐增大的预测偏差,减轻短时间尺度调度压力;验证了所述调度策略能有效应对间歇式能源的不确定波动,提高分布式能源消纳能力。     

考虑微电网群和需求响应的配电网日前-日内优化调度策略

微电网中光伏等新能源的渗透率不断提升,其间歇性与不确定性给配电网系统带来了巨大挑战。考虑配电网负荷预测的不确定性,根据不同时间尺度调控策略调用微电网内分布式资源来降低不确定性对配电网稳定性的影响。首先,针对负荷和光伏预测的不确定性和需求侧负荷的不同时间尺度特性,建立了配电网-微电网群-微电网的申报和决策方案,系统采用日前-日内多时间尺度滚动优化调度策略;然后,日前优化以配电网和微电网群的运行成本最小为目标,日内优化基于日前调度结果以微电网内可控资源调度成本最小为目标,对日前调度量进行修正;最后,采用目标级联法对所建立的模型进行求解,通过算例证明所提方法可以降低系统峰谷差和提高系统经济性。     

#br# 协调柔性负荷与储能的交直流配电网经济优化调度

由于配电网中可再生能源和直流负荷逐渐增加,直流配电网的发展受到重视,关于交直流配电网优化调度的研究成为重要课题之一。为了促进可再生能源消纳,协调交直流两侧运行状态,降低配电网运行成本,将柔性负荷分为可转移负荷和可削减负荷,同时考虑储能参与优化调度的影响,计及交/直流线路损耗、储能和换流站损耗,通过调度分布式电源、储能系统以及电压源型换流器的输出功率,以购电费用、弃风弃光惩罚费用、网损费用、柔性负荷调度成本之和最小为优化目标,基于二阶锥松弛、分段近似线性化等技术,建立交直流配电网经济调度模型。最后在50节点算例系统上仿真分析,结果验证了所提优化调度方案的有效性和合理性。     

考虑氢-电混合储能的直流配电网优化调度

针对氢-电混合储能系统的运行模型和多端柔性直流配电网的电压-功率下垂特性二次调节过程,提出了一种源-储-网联合多时间尺度优化调度策略.日前调度阶段以运行成本和电压偏差率最小为目标,优化混合储能运行模式、微型燃气轮机的启停与下垂特性二次调节参数,为日内优化调度提供参考;日内滚动优化调度阶段以经济性为目标,微调设备出力并修正预测误差带来的功率波动.以某环形多端直流配电网为例,验证了所提调度策略的可行性、混合储能的优势和下垂特性二次调节对运行的改善.     

基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度动态优化调度

为应对接入主动配电网中间歇性分布式电源出力不确定,解决其预测精度随时间尺度增长而下降,造成预测不准确的问题,提出基于模型预测控制的多时间尺度主动配电网多源协调优化调度策略,精细化协调控制和管理主动配电网中的分布式电源、储能及柔性负荷,以期实现间歇性分布式电源的最大化消纳。以长时间尺度的最优潮流有功出力值为基准,短时间尺度基于模型预测控制,采用多步动态滚动优化,求解有功出力增量,使得有功出力控制过程更加平滑。通过仿真分析,证明了所提动态优化调度策略的可行性和有效性。     

计及灵活性聚合功率的源-荷分布式协调调度

为缓解大规模分布式能源接入主动配电网带来运行和备用的压力,有必要充分挖掘各灵活性资源以应对各种不确定性.文中提出一种计及灵活性聚合功率下的日前-日内两阶段分布式经济调度模型.首先,建立虚拟电池模型对主动配电网多种分布式灵活性资源集群聚合,基于闵可夫斯基和约束空间叠加法获取可调节聚合功率域,并以此为约束衔接日前-日内调度.其次,在日内实时滚动阶段提出计及灵活性聚合功率的输配电网分布式协调优化调度模型.更进一步,将一致性算法和调频控制结合,提出一种一致性调度控制策略对各个聚合等值集群进行灵活性聚合功率下经济调度模型的完全分布式求解.最后,算例验证了所提方法的有效性,调度部门在获取各分布式资源集群下主动配电网最优功率分配方案的同时,可以得到弹性备用功率区间和可调节功率域,帮助调度人员充分利用各种灵活性资源修正日前计划,有效应对各种不确定性因素.     

基于柔性负荷可控裕度的多时间尺度调峰优化

如何引导海量分散分布的负荷侧资源参与电网调控运行成为电力系统面临的新挑战,然而目前对于海量异构负荷的协同控制方法尚缺少深入研究.文章提出了一种基于柔性负荷可控裕度的异构负荷集群控制方法.首先,对空调负荷、电动汽车充电负荷、分布式储能建立广义储能的聚合模型.其次,在聚合商-负荷设备层面,针对多类型负荷的异构特性,提出了一...     

计及需求响应不确定性的园区综合能源系统日前经济优化调度

园区综合能源系统(park integrated energy system,PIES)通过多能互补可显著提升其运行经济性,然而园区可控资源响应的不确定性会给日前调度策略的制定带来挑战,为此提出了一种考虑综合需求响应及其不确定性的园区综合能源系统日前经济优化调度策略。文章首先运用三角模糊数描述光伏、负荷预测功率以及柔性负荷响应量的不确定性,建立计及不确定性的日前调度模型;然后以系统总运行成本最小为目标,对系统供需两侧可控资源进行协同优化,并根据模糊规划理论,将模糊期望约束和模糊机会约束等效转换为确定性约束形式便于求解;最后通过算例验证了所提策略通过综合需求响应可有效降低系统运行成本,并分析了模糊机会约束置信水平对系统运行成本的影响。     

考虑可再生能源不确定性的风-光-储-蓄多时间尺度联合优化调度

提出一种计及可再生能源不确定性的风电、光伏、电化学储能和变速抽水蓄能电站多能互补协同的优化调度方法。考虑电化学储能和变速抽水蓄能电站的互补调节特性,建立风-光-储-蓄联合运行的多时间尺度调度架构。在日前调度阶段,考虑风电和光伏出力的相关性,生成基于生成式对抗网络和峰值密度聚类算法的日前风光联合出力典型场景,综合考虑风光出力的不确定性和抽水蓄能电站与电化学储能的容量特性,建立面向调峰需求的随机优化日前调度模型;在日内优化阶段,以最小化弃风弃光与电网备用电能为目标,构建变速抽水蓄能电站出力修正方法,制定电化学储能日内调度计划;在实时校正阶段,基于模型预测控制方法,以日内优化调度结果为参考,对电化学储能出力进行精确控制,最小化风光预测误差的影响。算例分析结果表明,所提方法可以有效减小电网负荷峰谷差,平抑风光联合出力波动,提升可再生能源消纳率。     

计及储能与电动汽车充电站的配电网经济运行研究

电动汽车(electric vehicle,EV)与储能装置在电力系统中的渗透率不断提高,能够作为可调节资源参与配电网的优化调度。首先在潮流模型、储能运行模型、EV集群充电站模型的基础上建立了配电网经济调度模型,以网损最小化、储能与充电站充电成本最小化作为日前调度目标;其次,基于交替方向乘子算法(alternating direction method of multipliers,ADMM)设计了适用于该优化模型的主从结构分布式求解方案,以充分发挥配电网内资源的自主协调能力;最后基于33节点算例进行仿真,仿真表明了储能与充电站参与配电网调度对于储能运营商与配电网是双向收益的,且基于ADMM的分布式求解方案具有有效性。     

复合储能在主动配电网中的容量配置

根据主动配电网中储能系统作用不同,提出了一种基于复合储能的主动配电网容量配置方法。以兼顾复合储能系统加入后分布式能源的波动率最小及整个主动配电系统负荷缺电率最小为目标函数,实现主动配电网系统的供电可靠性和经济性。首先,对比分析复合储能和单一储能对平抑新能源波动的效果;其次,选取不同滤波时间常数在满足优化目标的前提下配置系统容量,对比两种储能形式容量需求;最后,采用自适应遗传算法进行多目标优化,设置不同的权重系数,在抑制分布式能源波动的情况下合理地减小负荷的缺电率。     

计及可控负荷动态调节的主动配电网优化调度

为了促进间歇式能源的消纳,针对主动配电网调度,提出计及可控负荷动态调节的优化调度策略。通过动态调节可控负荷的接入点,以主动配电网的运行成本最小为目标函数,建立计及可控负荷动态调节的优化调度模型。采用动态群搜索优化算法对模型进行求解,并引入间歇式能源消纳率作为评估消纳性的依据。基于改进的IEEE₃₃节点系统进行仿真分析,仿真结果表明,计及可控负荷动态调节的优化调度策略是可行的,该策略能够有效提高主动配电网对间歇式能源的消纳能力。     

基于概率潮流的主动配电网日前-实时两级优化调度

为有效应对主动配电网(ADN)中间歇性电源、虚拟微网与柔性负荷等不确定变量给电网安全经济运行带来的挑战,基于概率潮流技术建立了ADN日前—实时两级优化调度模型。日前调度以ADN中各单元日前功率预测结果为依据,以运行成本最小为目标,确定次日各时段内各调度单元运行计划;在此基础上,针对实际运行中各单元的波动性和超短期预测结果进行实时调度,以不确定单元作为随机变量进行概率潮流计算,对日前调度计划进行调整,使得ADN中各节点电压和支路功率在3倍标准差内波动仍满足约束条件,提高ADN的安全裕度。最后,结合引力搜索算法和粒子群算法对调度模型进行求解,并通过算例验证模型的有效性。     

考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度

深入挖掘火电机组深度调峰能力、实现风光火储多能互补运行是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。提出火电机组深度调峰和爬坡成本、污染物惩罚成本、储能系统运行成本及新能源弃电惩罚成本的计算方法,建立了考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度模型。分别以风光出力最大、净负荷波动最小和系统运行成本最低为优化目标,并设定火电机组的不同调峰深度,对含高比例新能源的风光火储系统在典型日的优化调度策略进行仿真计算。结果表明：所建立的模型能够满足不同优化目标下的风光火储优化调度策略计算;通过提升火电机组深度调峰能力,可有效降低新能源弃电率。     

考虑经济安全性的有源配电网供电能力研究

与传统配电网不同,接入有源配电网的可控分布式电源能够参与配电网的经济运行。可控分布式电源的出力分配由主动配电网的经济调度策略确定。为实现供电能力最大化,可控分布式电源通常运行在额定状态,这与经济运行的目标相背离。而且配电网运行需满足N-1安全准则,而现有文献中的分布式电源(DG)优化运行模型均未计及N-1准则,所得出力策略未必满足系统安全要求。综上所述,为解决这一问题,提出了一种考虑经济调度和N-1安全约束的供电能力模型。以供电能力经济比最小和安全距离均衡比最小为多目标,算例表明所提模型能保证N-1安全,实现了综合考虑系统经济性、安全性下的最优,验证了所提模型是合理、有效的。