计及网络安全约束和多能协同交互的多园区综合能源系统分散协调调度

多园区接入区域配电网与配气网构成多园区综合能源系统(MCIES),可有效提高其经济效益。针对配电网、配气网和不同园区等多利益主体,提出一种计及网络安全约束和多能协同交互的MCIES分散协调调度双层模型。区域调度层为多主体调度层,配电网和配气网在满足网络安全约束的前提下向园区运营商供能,三者分别以各自利益最大化为目标,协调配网-园区联络线功率;局域调度层为园区利益分配层,各园区互联以实现彼此间电能和天然气支撑,并基于区域层决策得到的配网-园区交互能量,分别以各自经济最优为目标参与利益分配,优化内部设备出力计划,协调园区间多能交互功率。采用双层目标级联分析法解耦协调变量,分别将各层优化调度主问题构建为上下两级优化调度子问题,进而对调度子问题独立建模、协调求解。天津某地MCIES算例分析表明,所提方法兼顾了网络运行安全性和不同主体利益诉求,并通过发挥园区间多能协同交互优势,实现了MCIES的安全经济优化运行。     

考虑能量-辅助服务下的园区综合能源系统多时间尺度优化模型

在“双碳”目标下,构建以新能源为主体的新型电力系统必将推动用户侧参与能量的实时平衡调控。在具有冷、热、电、气多能运行的综合能源系统中,通过结合多种可调资源的辅助调节,协调内部运行策略以支撑和响应电力系统的实时平衡,可促进园区的经济用能及地区新能源消纳。为此,以综合能源系统为视角,提出考虑能量-辅助服务市场环境下的多时间尺度优化模型,通过向电网提供调峰调频等辅助服务以优化园区的用能成本,通过等价线性化的方法求解非线性规划问题。仿真算例分析表明：在所提优化模型下,园区以多能协调互补实现经济用能的同时,通过参与调峰、调频辅助服务有效促进地区新能源消纳及实时平衡。     

考虑能量-辅助服务下的园区综合能源系统多时间尺度优化模型

在“双碳”目标下,构建以新能源为主体的新型电力系统必将推动用户侧参与能量的实时平衡调控。在具有冷、热、电、气多能运行的综合能源系统中,通过结合多种可调资源的辅助调节,协调内部运行策略以支撑和响应电力系统的实时平衡,可促进园区的经济用能及地区新能源消纳。为此,以综合能源系统为视角,提出考虑能量-辅助服务市场环境下的多时间尺度优化模型,通过向电网提供调峰调频等辅助服务以优化园区的用能成本,通过等价线性化的方法求解非线性规划问题。仿真算例分析表明：在所提优化模型下,园区以多能协调互补实现经济用能的同时,通过参与调峰、调频辅助服务有效促进地区新能源消纳及实时平衡。     

考虑电转气消纳水电的水-电-气系统低碳鲁棒优化调度

针对电力系统调节能力不足引起的汛期弃水问题以及负荷侧存在的不确定性问题,本文构建了水-电-气多能源系统协同低碳鲁棒优化调度模型,并给出模型的求解方法。所提模型将电力系统中的水电机组、燃气机组、火电机组同水电系统、天然气系统进行协同建模,考虑电转气技术将电力系统无法消纳的水电转化为天然气,存储至天然气系统中,对水-电-气多能源系统联合运行时消纳水电的能力进行分析。针对模型中的非线性约束,基于分段线性化法和泰勒级数展开方法将模型转化为混合整数线性模型;针对模型中的不确定性参数,运用列与约束生成方法将其转化为主-子问题框架,采用Gurobi求解器进行快速求解。采用改进的6节点电网-7节点气网系统进行算例分析,结果验证了所提模型能够充分利用不同能源系统间的互补特性提高电力系统的调节能力,促进水电的消纳,降低电力系统的运行成本并实现电力系统的低碳运行。     

考虑气电联合需求响应的气电综合能源配网系统协调优化运行

在未来多能互补、综合能源系统的背景下,传统配电网和配气网独立调度运行的模式已经不能满足多种能源互补的运行要求。为此,该文提出气电综合能源配网系统最优潮流的凸优化方法,即利用二阶锥规划方法对配电网潮流方程约束进行处理,并提出运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法对天然气潮流方程约束进行处理,进而将非线性的气电综合能源配网系统优化调度问题转化为混合整数二阶锥规划模型,为气电综合能源配网的气/电协调优化运行和规划设计提供支撑。同时在配网系统中引入气电联合需求响应来提高系统调度的可控性和灵活性,从而更好的消纳新能源,以达到配网系统的优化运行。仿真结果表明,运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法能更好提高配气网的二阶锥松弛精度,且考虑气电联合需求响应能够提高综合能源配网系统运行的经济性和新能源的消纳能力。     

风电场快速频率控制与调频能力评估装置设计及实践

新能源持续接入对电力系统频率稳定性的影响日益凸显，我国已有多个区域能源局与网省电力公司对风电场一次调频、惯量支撑特性提出了要求。现有风电场的快速频率控制装置易受到复杂的模型维护和时延的影响，同时缺乏对风电场频率与惯量动态支撑能力高效分析并上报的能力。因此，如何在计及风机运行约束下描述动态变化的风电场频率支撑能力已成为新能源高占比电力系统进行频率响应和优化分配中亟待解决的关键问题。结合河北省南部电网在风电场快速频率控制与调频能力评估装置方面的工程实践，从优化调频与能力评估方法的创新架构着手，提出一种兼顾高效性与先进性的装置设计方案，并通过河北省南部电网某风电场的实践效果分析新型装置在风电场调频模式方面的工程意义。     

多园区微网优化共享运行策略

在清洁能源大量接入的情况下,园区微网用户从单一的传统用能用户转变成生产消费型用户,与电网之间的关系从单向关系变成双向关系,用户行为会对电力系统以及电力市场产生一定影响,基于此构建了多园区微网优化共享运行策略。各园区微网在充分考虑其余园区微网用能特征的情况下,以清洁能源最大化消纳以及自身利益最大化为目标制定整体运行策略,并构建两阶段鲁棒模型优化内部清洁能源出力不确定性、燃气轮机以及柔性负荷调节能力和运行约束等问题,通过列约束算法对模型进行进一步处理后,最终得出最优运行策略。此外,考虑到各园区微网利益存在冲突,构建多园区微网间合作博弈决策平台,以实现多园区微网之间合作与博弈的平衡。     

基于非对称纳什谈判的多微网电能共享运行优化策略

推进可再生能源高效利用,实现电力系统低碳化运行成为电力系统改革的重要方向。该文首先构建了包含电热气多能协同的微电网模型,考虑了含有碳配额和碳交易的优化运行机制,并在热电联产机组模型中改进加入了碳捕集系统和电转气装置,以降低碳排放。然后,基于纳什谈判理论建立了多微网电能共享合作运行模型,进而将其分解为微网联盟效益最大化子问题和合作收益分配子问题,选择交替方向乘子法分布式求解,从而有效保护各主体隐私。在合作收益分配子问题中,提出以非线性能量映射函数量化各参与主体贡献大小的非对称议价方法,各微网分别以其在合作中的电能贡献大小为议价能力相互谈判,以实现合作收益的公平分配。最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。结果表明,通过所提的多微网电能共享方法,微网联盟收益实现最大化;并且,微网联盟的合作收益基于各微网的能量贡献大小实现了公平分配;在碳排放方面,结果证明了碳捕集联合电转气系统,以及微网间的能量共享方法,都能够有效减少微电网运行过程中的碳排放量。     

基于深度确定性策略梯度的电-气综合能源微网优化调度研究

多能互补协同运行是综合能源系统实现运行经济效益最优的重要技术之一.针对引入间歇性可再生能源的电-气综合能源微网运行优化问题,提出了基于深度确定性策略梯度的综合能源微网运行优化方法.该方法首先通过能源枢纽的理论对电-气综合能源微网进行数学建模,并对各种能源设备进行必要约束;然后,将综合能源微网优化调度问题转换为马尔可夫决...     

考虑碳排放成本的风光储多能互补系统优化运行研究

为提高风电、光伏等新能源的消纳能力,提升多能互补微网系统运行经济性,提出了一种风光储多能互补微网系统并网日前调度的优化模型。模型的目标函数变量包括储能电池运行成本、系统弃风弃光成本、削负荷成本以及从上级电网购电成本,同时考虑到系统从上级电网购电将产生碳排放,基于此建立碳排放成本计算模型,并计入目标函数中。约束条件中考虑了储能电池充放电功率和容量、购售电功率平衡以及上级电网交换功率上限等约束。采用粒子群算法对模型进行求解。算例分析结果表明,所建模型能够充分考虑碳排放的环境因素以及系统实际运行特点,通过调节系统与上级电网的交换功率以及储能电池的充放电功率,能在实现系统运行成本最小的同时减少弃风弃光与削负荷情况。     

含分布式电源及电动汽车的园区微网优化运行方法

随着分布式发电技术的不断成熟和电动汽车的普及,多能互补微网越来越广泛地应用于各类工业区、商业综合区等独立园区。为实现园区微网内的优化运行,本文针对含风、光、气、电动汽车的微网,建立了考虑经济性和环保性的两阶段优化模型,计及了分布式电源发电约束、电动汽车的充放电约束、出行约束等条件,以达到园区微网内经济性最好且可再生能源利用率最高的优化目标。本文采用自适应遗传算法对优化目标进行求解,通过对算例进行仿真计算,验证了上述模型在不同运行方式下均能实现经济环保优化运行。     

考虑用户侧微能网能量支援的电–气–热耦合系统可靠性评估EI北大核心CSCD

微能网是用户侧多能耦合的重要形式,大量微能网接入对供能可靠性影响显著。针对当前多能耦合系统可靠性评估对用户侧微能网运行模式、能量支援方式研究不充分的问题,提出考虑多微能网能量支援的电-气-热耦合系统可靠性评估方法。根据能量的网间支援与多能支援,定义并网运行、不完全孤岛独立运行、不完全孤岛联合运行、完全孤岛独立运行、完全孤岛联合运行5种故障后微能网运行模式;构建计及微能网运行模式的电-气-热耦合系统故障影响分析及可靠性评估框架;采用基于功率圆的静态孤岛划分方法确定微能网孤岛范围和孤岛运行模式,建立适用于各种微能网运行模式的统一孤岛多能负荷动态削减模型。算例分析结果表明,故障后通过用户侧多能耦合和微能网联合优化运行,能够实现电、气、热系统间的多能高效支援和支持更多重要负荷的可靠供能。     

基于信息间隙决策理论的气?电耦合配网滚动调度方法

面向气?电耦合配网，提出一种基于信息间隙决策理论（information gap decision theory，IGDT）的多能协同优化调度方法。首先，采用二阶锥优化(second-order conic program, SOCP)松弛描述配电网与天然气管网的能量流特征，利用电/气/冷/热多能互补及协同转化作为运行灵活性提升的重要手段，以经济性最优为原则，建立气?电耦合配网调度的确定性优化模型。在此基础上，提出基于IGDT的多能协同滚动调度方法，生成时变的动态风险边界。最后，在基于IEEE 33节点配电网和比利时20节点天然气网络的多能耦合系统中对所提方法进行了测试验证。算例结果表明，所提调度方法可以充分发挥气?电耦合配网的多能互补优势，并克服了传统滚动调度方法对于可再生能源预测精度的依赖，有效提升了系统对不确定性风险的承受能力，进而在鲁棒性与运行经济性之间取得合理权衡。     

基于合作博弈的微网储能容量优化配置

合理配置储能容量在平抑清洁能源功率波动、辅助稳定电网频率等方面具有重要意义。针对含有风电、光伏发电的微网,兼顾储能设备参与电网一二次应急调频,利用储能空闲资源参与电网调频,同时考虑了微网的电量成本、投资维护成本等因素,以微网每天综合费用最低为优化目标,基于合作博弈建立微网均衡模型,利用粒子群和内点算法求解各微网最优容量配置。算例结果验证了模型与方法的合理性。     

考虑需求侧快速响应资源的数据驱动频率约束经济调度

随着可再生能源渗透率的逐步提高,电力系统惯性水平下降,系统频率安全稳定面临挑战,迫切需要配置需求侧快速响应资源参与系统频率调节服务。针对此问题,分析了变频空调、储能和电动汽车提供电力系统调频备用的可行性,建立考虑上述需求侧快速响应资源的频率安全约束联合经济调度模型,以进行源荷双侧调频备用的统一优化。然后,引入基于高维模型表达的数据驱动方法将调频备用与最大频率偏移量之间的高阶非线性、隐式关系转换为低阶、显式表达式,从而实现频率安全约束经济调度模型的简化和求解。最后,结合IEEE?30节点系统验证了所提调度模型和方法的有效性,以及所提的数据驱动频率安全约束可确保系统在不平衡功率下的异常频率在约束范围内,且需求侧快速响应资源对于提升系统频率韧性具有重要正向作用。     

计及配电网拥塞的集群电动汽车参与二次调频方法研究

随着电动汽车数量的增多,具有快速响应能力的电动汽车在参与电力系统调频服务中得到广泛关注,但现有研究在利用电动汽车参与电网调频时往往忽视了电动汽车参与调频过程中由于集中充电可能导致的配网拥塞问题。为此,提出一种计及配电网拥塞的集群电动汽车参与二次调频方法。首先,介绍集群电动汽车参与电网调频的调度结构框架;其次,提出考虑电动汽车荷电状态的调频容量分配策略;然后,提出基于拥塞指数因子对电动汽车充放电功率进行调整的控制策略;最后,通过MATLAB/Simulink仿真进行算例分析,验证了所提控制策略的优势,结果表明：该策略可以在避免配电网拥塞的同时,保证系统频率波动不超过0.1Hz。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

考虑频率安全约束及风电综合惯性控制的电力系统机组组合

随着风电渗透率上升,电力系统惯性响应和一次调频能力下降,频率安全问题凸显,有必要在机组日前发电计划安排中考虑频率安全约束。依据电力系统频率安全要求,提出了考虑频率跌落最低值的频率安全约束构造方法。同时引入风电综合惯性控制使风电机组参与一次调频,在此基础上建立了考虑频率安全约束及风电综合惯性控制的机组组合模型。运用M语言动态控制多机频率响应模型进行Simulink仿真,并将其嵌入到改进粒子群优化算法中迭代求解。含风电的IEEE39节点系统算例结果表明,所提模型和方法能有效提升系统频率响应能力,保证系统安全运行。     

考虑气热惯性的综合能源系统参与辅助服务策略

可再生能源在电力系统中的大量接入导致电网可靠性水平逐渐降低，辅助服务对电网安全运行的保障作用日益增加。电、气、热耦合的综合能源系统具有能源形式灵活转换的特点，可以成为电力系统优良的辅助服务资源。文章充分探索综合能源系统气热惯性参与电力系统不同时间尺度辅助服务的可能性：首先分析气热惯性对功率波动的抵御能力与延时响应特性；然后以惯量和频率辅助服务为例，提出综合能源系统参与辅助服务的响应策略与方案；接着，针对所提响应策略分别建立气热惯性模型与综合能源系统参与的惯量和频率辅助服务优化模型；最后，通过算例仿真与分析可得，考虑气热惯性的综合能源系统具有参与电力系统不同时间尺度辅助服务的能力，在提高系统运行经济性的同时，具有更好的辅助服务效果。