基于多态不确定性全时序仿真的微电网可靠性评估与规划

针对离网型光储(photovoltaic-energy storage system, PV-ESS)微电网的多态不确定性特征给可靠性评估和可靠性规划带来的挑战,提出了基于多态不确定性全时序仿真的可靠性评估方法及设备容量优化配置方法。首先,研究了离网型光储微电网系统的多态不确定性及其概率仿真模型,采用"故障-修复"时序模型模拟微型燃气轮机(micro turbine, MT)组设备的寿命过程,采用Beta分布密度函数模拟计及寿命特性的光伏电源出力特性,计及时变特性和随机波动特性建立了负荷综合时序模型,并建立了考虑运行约束的储能系统充放电模型。其次,综合概率指标、频率与持续时间指标定义了微电网可靠性指标体系,以可靠性最优为目标提出了电源调度与负荷削减策略,开发了基于多态不确定性全时序仿真的可靠性评估程序。最后,以改进的RBTS BUS6 F4馈线系统为运行场景,通过算例分析研究了微型燃气轮机、光伏、储能系统容量及功率对微电网可靠性的影响。计算结果表明:增加微型燃气轮机的容量可以持续提升可靠性水平,增加光伏容量对概率指标具有改善作用,但对频率和持续时间指标呈现非单调特性。根据光伏容量对可靠性指标灵敏度的影响,提出计及可靠性需求的MT-PV容量综合优化配置方法。可靠性指标在储能系统功率与容量坐标系内存在阶梯/饱和效应,通过定义和计算期望冗余功率可快捷、准确地确定储能系统(energy storage system,ESS)功率饱和区与ESS容量饱和区的边界功率值,形成可计及阶梯/饱和效应的ESS功率与容量配置方案。     

风/光/储微电网混合储能系统容量优化配置

储能系统容量优化配置是降低微电网成本的有效措施之一。文中提出一种含氢储能和蓄电池混合储能系统的风/光/储并网型微电网结构,综合考虑微电网系统运行的经济性及环境效益,以总净现值成本TNPC最小为目标函数,以可再生能源利用率和负荷缺失率为评价指标,建立所提微电网容量优化配置模型。基于HOMER Pro软件设计算例,对优化问题进行求解,并将优化结果与微电网储能传统方式作对比,验证了所提方法的经济性和实用性,为风/光/储微电网储能容量优化配置提供参考。     

采用改进细菌觅食算法的风／光／储混合微电网电源优化配置

风能和太阳能具有随机性和波动性的特点,由分布式电源、储能装置、负荷组成的微电网协调运行与控制十分复杂,对孤岛运行的微电网合理地配置电源以提高供电可靠性、经济性是微电网规划建设的一个首要问题。将改进的细菌觅食算法（bacterial foraging algorithm,BFA）应用到解决风／光／储混合的全年孤岛运行的微电网电源优化配置问题中,建立了计及设备投资成本、运行和维护成本、燃料成本、环保折算成本的微电网电源优化配置模型,以年风速、气温、光照强度作为输入,根据不同的用户供电可靠性和备选电源要求,得到微电网电源的类型及其容量的最优方案,结果表明改进的细菌觅食算法具有全局最优搜索能力强、寻优速度快的特点。该方法可以全面评估各种分布式电源的经济性,根据微电网建设地点的气象条件、投资成本等降低微电网电源的冗余投资,满足用户定制的多样化可靠性要求。     

基于随机潮流与双层经济性指标的微电网储能优化配置

配置储能可以有效降低新能源功率波动对微电网的影响。为充分考虑微电网中风光出力和负荷的不确定性,提出基于随机潮流与双层经济性指标的微电网储能优化配置方法。首先进行随机潮流计算,得出电网运行的功率分布的随机特征;然后将储能配置的经济性和电网运行的经济性相结合,构造双层经济性评价指标,以该指标最优为目标进行粒子群优化求解,确定最优储能配置方案;最后对比传统方案,所提的优化方案充分考虑微电网中风光出力和负荷的随机性,在降低储能配置成本的同时,可以减少电网运行损耗,提高电网运行的经济性。     

考虑电动汽车调度的微电网混合储能容量优化配置

在微电网中适当的储能配置方案能保证微电网运行的经济性和可靠性。在考虑分布式电源的建设成本、运行维护成本、回收成本、环境成本和能源短缺补偿成本的基础上,提出了一种含电动汽车调度的微电网混合储能容量优化配置策略。该策略在考虑了不同种类储能设施和负荷的基础上,通过对系统出力和负荷的协调来构建经济适用的混合储能系统。并在满足重要负荷和一般负荷的供电可靠性基础上,采用人工蜂群算法得到最优的储能容量配置。最后,以一个具有20年使用寿命的微电网项目来进行对比分析,结果验证了所提优化配置方法的有效性。     

基于季节性负载缺电概率比的独立微电网容量优化配置

供电可靠性和经济性是独立微电网系统容量优化配置中的关键问题,需要结合当地的天气状况和自然资源对微电网系统的容量进行优化设计,选取最优的容量配置方案.提出一种基于季节性负载缺电概率比的独立微电网系统容量优化配置方法,该方法考虑可再生能源季节性分布特点,在全年负载缺电率基础上引入季节性负载缺电概率比,并将其作为供电可靠性约束条件,以微电网系统年度平均成本最小为优化目标,利用遗传算法求解各发电单元的最优容量配置.结果表明,引入季节性负载缺电概率比后,系统根据可再生能源季节性分布特点进行最优配置,提高了微电网系统供电的可靠性,可以为含风光柴储的独立微电网容量优化配置提供参考.     

基于负荷分析与优化控制的微网容量配置方案

文章在进行负荷分析的基础上,采用Homer进行仿真方法,得出全年用电情况。统筹考虑当地气候条件,协调风、光、储容量优化配置,进一步提出微电网并网运行及孤岛运行的控制策略。从而提高了微电网运行的可靠性及经济性。     

考虑需求响应和源荷不确定性的光储微电网储能优化配置

电力市场背景下，考虑需求响应和源荷不确定性的微电网储能优化配置，对提高微电网运行性能、促进微电网商业化落地应用及能源转型具有重要价值。针对并网型光储微电网储能系统容量配置问题，提出了考虑需求响应和源荷不确定性的储能优化配置策略。首先，通过聚类对运行场景进行削减，综合考虑购电、储能配置及损耗和联络线功率波动惩罚等成本，构建考虑长期不确定性的微电网储能系统规划运行协同优化模型。其次，建立基于用户调度优先级的负荷引导机制，通过弹性系数计算需求响应结果。进一步地，提出一种两阶段储能规划配置策略实现方法。最后，通过算例仿真，验证了该方法的合理性与有效性。     

农村微电网光储容量优化配置研究

微电网系统作为整合分布式光伏电源的有效载体，是实现分布式光伏就地消纳利用，发挥分布式光伏发电系统效能的有效方式。为了保证微电网系统供电可靠性，最大限度提升光伏利用率和经济效益，需要为农村微电网系统配置合适的储能。为此针对农村地区负荷特性进行研究，结合系统结构和光伏出力特性确定储能系统充放电策略，综合考虑广东某农村地区的电网负荷特性、农村峰谷电价及环保效益等多种经济性因素，以光伏利用率最大和经济性最优为优化目标，建立基于改进遗传算法的微电网光储容量优化配置模型。以广东某农村地区微电网的运行数据为基础进行仿真分析，分别对含工业区农村地区、农业为主农村地区以及偏远农村地区场景算例进行分析。研究结果表明优化后的光伏和储能系统可以有效提高微电网系统的光伏利用率和经济性。该模型可为其他农村地区微电网的光储容量配置方案设计提供参考。     

计划孤岛下考虑停电成本的微电网增配储能优化策略

为合理利用微电网储能资源,发挥储能系统的综合效用,提出微电网计划孤岛下考虑停电成本的增配储能优化策略。首先,建立考虑微电网负荷类型的停电损失模型,采用等微增率法则优化各类负荷的停电时间;然后,考虑不同时刻微电网风光出力和负荷需求不同,构建微电网计划停电典型运行场景;最后,以增配储能投资成本和切除负荷引起的停电损失之和最小为目标,以增配储能容量为决策量,建立微电网计划孤岛下考虑停电成本的储能优化配置模型,并采用粒子群算法进行求解。算例结果表明,所提方法能够在遵循负荷最优停电策略的框架下对储能容量经济增配方案做出合理决策。     

计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估

电-氢混合储能为提高孤岛直流微电网可靠性提供了有效途径,然而不同电-氢混合储能策略也会影响系统的可靠性水平,文中针对不同电-氢混合储能运行顺序,对比分析了3种储能策略对孤岛直流微电网可靠性的影响。首先,建立氢气储能模型、蓄电池储能模型和微电网可靠性评估指标体系;然后,计及系统元件故障,基于序贯蒙特卡洛法,提出计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估方法;最后,采用改进的RBTS BUS6 F4馈线系统对孤岛直流微电网进行可靠性评估,对比分析储能策略和电-氢混合储能容量对系统可靠性的影响。结果表明：氢储能可以有效提高系统可靠性,不同的电-氢储能策略和容量对系统可靠性具有不同的影响。     

计及电动汽车的并网运行微电网容量优化配置

配置光伏、风机、储能等微电源的容量是微电网设计规划阶段的主要任务。针对电动汽车大规模接入后的并网型微电网优化配置,以经济性为目标,提出了一种并网型微电网的商业运营模式。结合电动汽车不同的管理模式,设计了一种分级式能量调度策略。在此基础上建立了综合考虑微电网经济性和可靠性的风/光/储容量优化配置模型,采用带有精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解。通过算例分析,得出电动汽车不同管理模式下的微电源容量配置结果。对比两种结果,得出考虑有序充放电的电动汽车入网,减少了微电网的储能配置,降低了微电网整体的投资效益,提高了微电网用户的利益与供电可靠性。     

风储交流微电网自动功率平衡控制策略

风储交流微电网主要包含风力发电设备、储能系统和交流负荷。在风储微电网中,需要建立发电、储能和负荷间的协同功率调控机制,以确保风能得以高效利用;同时尽可能避免储能系统发生过度充电与放电。为此,提出了一种适用于风储交流微电网在离网运行模式下的自动功率平衡控制策略。在负荷轻载下,通过储能系统主动改变微电网频率,由风机主动降功率,放弃部分风能,使得电池不易过度充电;在负荷重载下,微电网频率主动上升,主动切除部分负荷,使得电池不易过度放电。暂态数值仿真说明了该控制策略可实现交流微电网的功率自动平衡,同时有效避免了储能系统的过度充电与放电。     

孤岛模式运行下含潮汐发电和电池储能的微电网可靠性评估

提出了一种孤岛模式运行下的含潮汐发电和电池储能的微电网可靠性评估模型。利用潮汐流速历史数据建立了24个时段潮汐流速分布模型,同时考虑了潮汐流速因季节变化的影响,并结合机组功率输出特性曲线得到机组多状态模型。根据负荷、机组多状态模型和电池储能系统性能参数建立了电池储能系统功率输出模型。在含潮汐发电和电池储能的微电网中应用所提出的模型,评估了其在孤岛运行下的可靠性,验证了模型的有效性。研究表明,电池储能设备性能参数对微电网可靠性影响较大,同时负荷的增长会降低系统可靠性。     

Adaptive intelligent techniques for microgrid control systems: A survey

This paper introduces a survey on the adaptive and intelligent methods that have been applied to microgrids systems. Interestingly, the adaptive technique is effectively exercised in various control issues including stability, tracking error, and parameter uncertainties. Adaptive control has been extremely developed by using intelligent algorithms to automatically tune the control parameters namely fuzzy logic, particle swarm optimization, bacterial search algorithm, and etc. The objective is to evaluate and classify the design control methods and evaluation algorithms for the microgrid systems to maintain stability, reliability, and load variations by adjusting the controller parameters especially in standalone operation mode. The stability of islanded microgrids are constantly impacted by the related loads. A significant part of the research on an islanded microgrid involves droop control technique. In normal operation, distributed generation units and storage units provide power quality control. Once a shutdown is occurred, microgrid can be isolated from the main grid and operate in a local grid to support the local loads. Thus, distributed generations co-operate storage units to sustain the stability of the islanded microgrid.     

基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网全局灵敏度分析

随着可再生能源的渗透率和电动汽车的接入比例不断提高,微电网运行的不确定性因素显著增加,准确评估不确定性因素对微电网状态的影响,有利于提高系统的安全稳定运行水平。计及孤岛微电网中的源荷不确定性,构建了孤岛微电网的概率潮流模型,引入了全局灵敏度分析指标,提出了基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网全局灵敏度分析方法,用于准确、快速地辨识影响系统运行状态的关键输入随机变量。通过对含分布式电源的40节点孤岛微电网系统进行仿真,验证了所提方法的准确性和高效性,分析了源荷不确定性对微电网潮流的影响,获得了输入随机变量的重要性排序结果。     

含电动汽车换电站的微电网孤岛运行优化

由于风电、光伏等可再生能源具有间歇性,独立运行的微电网会经常出现功率缺额或过剩,给系统运行带来不利影响。对微电网内重要单元,如电池储能电站、电动汽车换电站、可中断负荷等分别进行了分析并建模,结合系统功率平衡、备用需求等约束,建立微电网独立运行优化模型,利用CPLEX软件求解该混合整数规划问题。算例中对以电动汽车换电站和电池储能电站作为储能单元的微电网分别进行讨论,结果表明,相比传统电池储能电站,电动汽车换电站作为储能装置,通过协调优化,可以提高微电网的可再生能源接纳能力,提高微电网可靠性,并更具经济性。     

微电网储能系统调度日SOC初值确定方法

新能源微电网孤岛运行时,微电网的经济性和可靠性依赖于储能系统ESS（energy storage system）的功能发挥。在以天为单位的调度中,对ESS功能的需求转化为在综合考虑多天微电网能量需求的情况下对每日ESS的能量调度,其中含电池荷电状态SOC（state of charge）每天初值的确定。通过分析微电网多日供用电典型工况对调度日ESS的SOC初值的不同需求,基于多时间尺度预测和调度方法,提出了一种ESS调度日SOC初值的确定方法。设计了调度模型,引入每日SOC终值下限约束,根据多日工况对ESS的能量需求给出该下限值,进而以该调度模型进行多时间尺度调度确定下一日SOC初值,并作为下一日调度的输入。日调度和确定SOC初值滚动递进,使得基于该ESS的调度计划能够满足微电网多日能量需求。分析和算例说明了该方法的有效性。     

基于条件风险价值的风柴储孤岛微网经济风险评估

基于条件风险价值方法提出风柴储孤岛微网经济风险评估模型。对孤岛微网中风机与柴油发电机故障情况进行抽样,结合其出力分别建立可靠性模型;综合考虑储能放电深度和充放电次数对储能容量衰减的影响以及储能运行策略,建立储能系统可靠性模型;考虑微网内不同重要程度负荷停电造成的经济损失,采用条件风险价值方法定义经济风险严重度指标;采用蒙特卡洛模拟法求解严重度指标计算公式中的停电损失概率密度函数。以欧洲典型低压孤岛微网为例,对不同风机装机容量、负荷峰值、一般负荷容量占比以及置信度下的严重度指标进行分析,验证了该指标的合理性。     

基于功率监测和频率变化率的孤岛微电网紧急切负荷控制

考虑到微电网中的储能配置特点和孤岛微电网等效转动惯量难以准确确定的问题,分别提出了基于超级电容器功率监测和基于微电网频率变化率与反馈信息的孤岛微电网紧急切负荷控制策略。前者充分利用了微电网中的功率型储能设备,简单、可靠但不具有通用性;后者利用首次切负荷之后的反馈信息进行补充切负荷,能在近似估计孤岛微电网等效转动惯量的情况下比较准确地确定孤岛微电网中的有功缺额并进行紧急切负荷控制。利用DIgSILENT/PowerFactory建立了微电网模型,仿真结果验证了所提出的两种切负荷控制策略的有效性。