柔性负荷聚合商参与电力系统的多时间尺度协同优化调度策略

随着电动汽车(EV)、分布式储能和温控负荷等柔性负荷接入新一代电力系统,为电网调度提出了新的挑战和机遇。基于多种柔性负荷的响应特性,计及风电和负荷预测不确定性所需的系统旋转备用,提出了一种柔性负荷聚合商参与电网调控的多时间尺度优化调度方法。首先,建立了不同柔性负荷模型,在日前阶段,考虑了EV优化充电和分布式储能电价差套利的柔性负荷聚合商运行约束,建立了以日前系统运行经济性最优为目标的调度模型;在日内阶段,考虑了系统旋转备用成本及温控负荷的约束,建立了日内调度模型。最后,以改进的8-bus电力系统算例分析,得出了柔性负荷聚合商参与电力系统的日前-日内协同调度运行计划及承担备用方案,验证了优化方法的有效性和可行性。     

基于BIPV功率与负荷预测的智能建筑EMS双时间尺度多能互补优化模型

建筑光伏(Building Integrated Photovoltaic,BIPV)发电功率出力的随机波动特性,新型负荷与传统负荷的相互作用、需求侧响应和分时电价对负荷特性的影响是智能建筑能量管理系统(Energy Management System,EMS)优化运行必须考虑且亟待解决的突出问题。以BIPV功率、负荷功率与室外温度预测值为基础,在建立的建筑室内环境参数与建筑能耗的数学模型上综合考虑系统整体的经济性与用户舒适度,联合日前、日内两个时间尺度建立了智能建筑EMS的两阶段优化模型。日前尺度计及分时电价,以系统运行经济性为目标,制定可控电源机组启停、可平移负荷、储能装置的优化运行方案;日内尺度则在日前优化基础上综合平衡系统经济性和用户舒适度,对可控电源功率及可控负荷功率进行滚动优化。通过两个不同时间尺度上的协同优化,以实现多类型电源、储能及参与需求侧响应负荷的"源-荷-储"多能互补优化运行。最后通过实际数据的算例仿真验证了所提模型的有效性。     

基于需求响应的区域微电网优化调度

优化调度对于提高微电网中分布式电源的消纳和系统的经济运行水平具有重要意义,基于负荷的分类和差异化负荷的需求侧响应能力,提出一种计及负荷需求侧响应的微电网优化调度分析方法。首先,分析微电网中各种分布式电源和典型负荷的数学模型;然后,构建以用户售电收益、余电上网收益并计及运行维护成本、燃料成本和环境污染成本的综合净效益最大化作为目标函数,以功率平衡约束、储能电池充放电约束等为约束条件的微电网优化调度模型,并采用遗传算法进行求解。算例分析表明:在微电网调度中考虑需求侧响应可以减少用户用电成本,提高微电网整体效益,有效配合配电网达到削峰填谷的目的,减轻负荷高峰时段的供电压力。     

计及需求响应和蓄电池综合损耗的微电网优化调度

文中针对并网型微电网优化运行问题,在充分考虑微电网中需求侧资源的前提下,建立了含风机、光伏、微燃机和储能系统的并网型微电网经济优化调度模型.模型中结合分时电价和需求响应中的可转移负荷,并考虑储能寿命损耗和安全运行条件.构建以系统运行总费用最小和系统净负荷最小的多目标函数.采用遗传算法,通过MATLAB对所提模型进行求解,算例结果表明文中提出的模型在充分考虑可转移负荷和储能实际运行损耗的前提下,实现微网的经济运行.     

基于短期机组组合的含风电场滚动优化调度研究

大规模风电并网为电力系统有功调度带来很大的不确定性,考虑到超短期风电功率预测相较日前预测精度更高,滚动调度成为解决这一问题的有效途径。在保证电力系统安全可靠运行的前提下,为了进一步提高电力系统运行的经济性,给出了一种基于短期机组组合的滚动调度策略并建立了优化模型,该调度策略通过实时经济调度实现日前与日内发电计划的协调。算例验证表明,与传统意义上只改变机组出力的滚动调度相比,短期机组组合滚动调度策略通过优化灵活启停机组的启停过程,进一步提高了滚动调度模型的经济性和环保性,因此对电力系统的有功调度具有一定参考意义。     

计及置信区间的微电网协同调度研究

针对分布式电源大量接入电网对生产运行造成较大影响的问题,本文对并网运行模式下微网经济负荷协同分配进行研究。通过建立计及光伏发电和风力发电随机性的微电源、储能装置、大电网和负荷的数学模型,并从置信区间角度描述光伏机组及风力发电机组运行出力的随机性,建立了基于置信水平的机会约束优化调度模型。采用改进多目标粒子群算法对模型进行求解,从而对各电源出力优化配置。仿真结果表明,与不考虑置信区间的调度模型相比,综合成本下降了1.87%;与常规多目标粒子群相比,综合成本下降7.53%。该研究有效节省综合成本,提高协同调度效率,为实际工程应用提供了理论依据。     

面向联络线计划功率的直流微电网优化调度

针对可再生能源日渐高比例接入大电网,需要建立主动配电网系统来跟踪和响应大电网的调度需求,提出了一种基于联络线计划功率将微电网转变为主动配电网的经济性调度策略。该策略以风光储直流微电网并网运行系统成本最低为目标,运用改进麻雀搜索算法求解系统运行成本。与无联络线计划功率调度策略的调度结果进行了对比,结果表明,所提调度策略在满足大电网削峰填谷指令的同时,将系统的并网运行成本降低了9.79％。由此验证了该调度策略对于直流微电网并网经济性调度具有可行性。     

含电动汽车充电站的风/光/柴独立微电网分层优化调度

为解决电动汽车通过有序充/放电参与微电网运行的多利益主体优化调度问题,提出一种含电动汽车充电站的风/光/柴微电网多时间尺度分层优化调度方法。首先分析电动汽车充电站和微电网运营商之间的利益关系,建立含电动汽车充电站的风/光/柴微电网分层调度体系;然后考虑风/光/柴微电网不同工况下的发电成本和电动汽车放电成本建立充/放电定价机制,引导电动汽车群有序充电与短时放电;接着考虑分布式电源和负荷预测的准确度,建立含电动汽车充电站的风/光/柴微电网日前/短时优化调度模型;最后采用混合整数线性规划算法对模型进行求解。仿真结果表明：该方法能够实现电动汽车群对风/光/柴微电网的“有序充电-能量支持,短时放电-功率支持”以及电动汽车充电站和微电网运营商两个利益主体之间的协同增效,并验证了该方法的正确性和有效性。     

考虑电热需求响应的区域综合能源系统储能容量优化配置

综合能源系统中储能优化配置和需求侧响应的应用,可解耦热电联产机组（CHP）运行的“以热定电”约束,提高能源利用效率。因此,考虑源荷双侧发电、供热、用电、用热性能,在源侧加电、热储能实现热电联产机组的热电解耦,荷侧充分利用电、热综合需求（IDR）资源可调度资源,建立考虑综合需求响应的区域综合能源系统电、热储能容量优化配置模型。该模型考虑储电储热约束、功率平衡约束等,以区域综合能源系统年总费用最小为目标,解决电、热储能的经济配置最优问题。算例结果表明,电、热储能与负荷侧协调运行可降低运行成本,考虑综合需求响应可减少储能配置容量。源侧储能配置和负荷侧的综合需求响应促进风电消纳,提高综合能源系统运行的经济性、精准性和灵活性。     

考虑需求侧协同响应的社区综合能源系统低碳经济调度

针对含电-热-冷-气子系统的综合能源系统中潜在的可调度资源,基于能源集线器,构建了包含燃气轮机发电系统、储能、需求侧响应模型在内的社区综合能源管理系统数学模型。该模型根据电、热、冷、气负荷需求特性的不同,分别建立相应需求响应模型。从社区能源运营商的角度出发,以包含系统运行成本和环境成本的系统总成本最低为目标函数,建立社区综合能源系统日前优化调度模型,采用Yalmip工具箱和Cplex求解器对算例进行求解,得到各个设备的最佳出力。仿真结果表明,对比未考虑需求侧协同响应的场景,电、热、冷、气需求侧响应参与调度可以优化负荷曲线,降低系统能耗,减少CO2排放,并使系统经济性达到最优。     

基于风电可调节不确定代价的风光柴储联合优化调度

针对孤岛微电网中间歇式能源出力的不确定性问题,基于可调节风电的不确定代价,考虑蓄电池储能系统和柴油发电机组的控制特性.在系统稳定供电的前提下,以系统运维成本、污染物排放量为目标,引入可调负荷充放电等相关约束,建立孤岛微电网能量优化调度模型,优化储能充放电与柴油机组出力.并在此基础上,利用改进粒子群算法对模型进行求解,根据所建模型三种情景对比,进一步分析9个不同调度区间系数对调度结果的影响机理,算例仿真验证了可调节风电不确定代价优化模型和优化方法的有效性和可行性.     

考虑预测不确定性的风–光–水多能互补系统调度风险和效益分析

风电、光伏与水电(简称风光水)互补发电系统是提高清洁能源整体利用效益的重要创新模式,随着风电、光伏发电渗透率的增加,如何解决大规模风光接入所带来的不确定性是多能互补系统研究的核心和难点。作者重点探讨日前风光出力预测的不确定性对于多能互补系统风险和效益的综合影响。首先,从可靠性、稳定性和经济性3个方面提出风光水多能互补系统调度运行风险和效益评价体系;建立多能互补系统短期优化调度模型,在日前风光出力预测结果基础上,编制系统日前发电计划;根据风光实际出力情况,滚动更新和模拟水电站实际调度过程。最后,对比分析各电站计划和实际调度运行情况,评价日前风光出力预测不确定性对于多能互补系统风险与效益的综合影响。以接入209万kW光伏和104.9万kW风电的雅砻江流域锦屏一级多能互补系统为实例进行研究。相比风光水独立运行,风光水互补后系统的发电效益提高了37.13%,且系统出力过程更为稳定。互补系统在年尺度上具有良好的可靠性,但在水库低水位时期,系统失负荷天数明显增多,占全年失负荷天数的96%以上,系统可靠性降低;在汛期,互补后水库的下泄流量最大增加了47.06%,出现水量集中下泄的情况,这给电力部门、下游用水部门以及防护对象带来一定的防洪风险。     

考虑预测不确定性的风-光-水多能互补系统调度风险和效益分析

风电、光伏与水电（简称风光水）互补发电系统是提高清洁能源整体利用效益的重要创新模式,随着风电、光伏发电渗透率的增加,如何解决大规模风光接入所带来的不确定性是多能互补系统研究的核心和难点。本文重点探讨日前风光出力预测的不确定性对于多能互补系统风险和效益的综合影响。首先,从可靠性、稳定性和经济性三个方面提出风光水多能互补系统调度运行风险和效益评价体系;建立多能互补系统短期优化调度模型,在日前风光出力预测结果基础上,编制系统日前发电计划;根据风光实际出力情况,滚动更新和模拟水电站实际调度过程。最后,对比分析各电站计划和实际调度运行情况,评价日前风光出力预测不确定性对于多能互补系统风险与效益的综合影响。本文以雅砻江流域锦屏一级多能互补系统为实例进行研究。相比风光水独立运行,风光水互补后系统的发电效益提高了37.13%,且系统出力过程更为稳定。互补系统在年尺度上具有良好的可靠性,但在水库低水位时期,系统失负荷天数明显增多,占全年失负荷天数的96%以上,系统可靠性降低;在汛期,互补后水库的下泄流量最大增加了47.06%,出现水量集中下泄的情况,这给电力部门、下游用水部门以及防护对象带来一定的防洪风险。     

基于电价型需求响应的微电网两阶段随机调度方法

研究了电价型需求响应参与微电网调度运行的问题,在电价型需求响应的基础上,采用场景法考虑微电网中风光出力的随机不确定性,建立了微电网两阶段随机优化模型,由第一阶段的需求响应资源参与风光消纳,引导用户响应风光出力的变化,在第二阶段通过调整可控微源的备用资源,校正实时运行场景下的供需不平衡,满足不同风光出力场景的差别需求。算例结果表明所提考虑电价型需求响应的微电网两阶段随机调度方法具有应对不确定风光出力的鲁棒性,可以有效提高微电网系统整体运行的经济性。     

基于目标级联法的微网群多主体分布式优化调度

随着微电网的不断发展,局部区域内多个微电网互相联结形成微网群,有利于其协调控制,提高运行稳定性和经济性。相对传统微电网,微网群系统具有多运营主体的特点,微网群能量调度中心需协调各方利益对运行计划优化调度。考虑含多源异质分布式电源出力具有随机性,采用盒式不确定集合描述不确定性,考虑最坏情况对不确定约束凸转换。建立微网群系统的两级递阶优化调度模型:上层是微网群能量调度中心优化调度模型,下层是子微网优化调度模型,然后对所建递阶优化调度模型耦合性和分布性进行分析,采用一种新型的协同优化方法——目标级联法,实现上下层模型的解耦独立优化。算例表明基于目标级联法的分层分布式优化调度算法具有快速性和良好收敛的特点。     

基于能源区块链网络的微电网共享储能调度模型

为解决微电网储能调度中消耗功率高的问题,设计了基于能源区块链网络的微电网共享储能调度模型。将微电网共享储能调度模型设置为分层储存、调度模型,上层为能源区块链网络模型,下层为微电网储存调度模型。利用储能规划方法多次归纳能源区块链网络信息。设定固定约束格式,从日前能源储存调度合约和日内能源储存调度合约两个方面约束模型。通过状态预测、信息预测、模型调度能力验证、自动预测和模型方案执行完成调度工作。结果表明：该模型降低了微电网日前调度合约电价和消耗功率,提高了微电网储能调度能力。     

含P2G和复合储能的高速公路服务区综合能源系统日前优化调度

为了提高高速公路服务区综合能源系统可再生能源消纳能力、降低经济成本,本文面向高速公路服务区中电、气、冷、热等多态能源,基于能源枢纽矩阵建模方法,建立能源供给侧、能量转换侧和负荷需求侧各模块的能量转换与供需耦合特性模型;在充分消纳可再生能源的情况下,以系统运行总成本最小为目标函数,建立系统优化调度模型;针对同一负荷不同运行场景下的调度结果表明,所提模型能最大程度使用风光发电,降低系统总运行成本;供给侧引入电气耦合与负荷侧引入复合储能的调度结果表明,所提模型能达到系统运行费用最优,同时可实现系统周期内运行费用的“削峰填谷”。     

基于可靠性量化的微电网变时间尺度协调调度策略

随着光伏发电(Photovoltaic Power,PV)接入微电网渗透率的增加,其出力的波动性和不可控性导致常规机组的调节压力不断增大,在保证系统供电可靠性前提下如何实现微电网的经济调度已成为研究的热点。将系统供电可靠性分为安全性和充裕性两个指标分别进行量化,并将其作为改变日内调度时间尺度的约束判据,提出一种变时间尺度的协调调度模型:当预测PV发电量波动较小时,增大调度时间尺度以节约调度计算资源;而当预测PV发电量波动较大时,通过减小调度时间尺度提高预测的精度以保证系统可靠性要求。模型中,在日前通过短期预测制定机组运行和备用容量计划;在日内利用模糊函数计算PV预测误差隶属度,与不同可靠性量化的约束判据进行比较,动态决定下一调度时间尺度。算例中分析了不同权重系数下安全性与运行费用的关系,验证了模型的正确性和求解方法的有效性。     

全资源调度下主动配电网削峰填谷优化运行研究

针对主动配电网优化运行问题,构建一种全资源优化调度模型,以运行费用最小为优化目标,对分布式发电单元、储能单元、可切除柔性负荷等进行协调调度。针对构建的全资源优化调度模型,采用二次序列规划求解方法,并搭建MATLAB+OpenDSS仿真计算平台。以IEEE37馈线系统作为测试算例,分析不同电价信息下主动配电网采用优化调度后的削峰填谷效果,并进行了对比分析。     

基于改进樽海鞘算法的微电网优化调度运行

微电网系统中包括多种微电源,需要满足大量的约束条件,传统的优化算法求解易陷入局部最优,难以得到最优解。针对此类问题,提出一种多策略协同优化樽海鞘算法（MSSSA）,在同时考虑运行与环境污染的情况下,以综合成本为目标函数,设定功率平衡、爬坡率、联络线交互功率极值等约束条件,然后利用MSSSA对微电网调度模型进行求解。通过对比仿真结果,验证了MSSSA较其他算法的优越性和对微电网系统优化的合理性。