基于PLC的电力用户能量管理系统的研究

电力用户能量管理系统是能源互联网建设的关键环节,构建了基于可编程控制器(PLC)的电力用户能量管理系统。设计了电力用户能量管理系统的结构,对其控制原理进行了分析,给出了系统的软件流程,及基于菲尼克斯公司PLC的电力用户能量管理系统设计方法,并以普通工业用户为例,给出了电力用户能量管理系统控制策略的生成方法。     

基于混合整数线性规划的家庭微电网能量优化研究

灵活互动的智能电网鼓励用户侧与电网的积极互动,在互动中促进用户与电网企业的互利共赢。实时电价可作为电网企业发布系统调节需求的一种方式。同时,光伏系统、储能系统与电动汽车为家庭积极响应电网调节提供了可能。在实时电价的环境下,在含有光伏系统、储能系统和电动汽车的家庭微电网中,以蓄电池和电动汽车作为家庭中参与能量优化的主要对象,首先建立了蓄电池的充放电模型和电动汽车的充电模型;其次建立了以家庭微电网系统总运行费用最小为目标的能量优化模型,并采用了混合整数线性规划法对模型进行了求解。最后仿真验证,该模型能够有效地减少系统运行费用。     

基于混合整数线性规划的配电网在线自愈方案

现有配电网自愈方案无法达到在线要求。为此,提出一种基于混合整数线性规划的配电网在线自愈方案。首先,构建一种集中式的5G通信网络架构,解决在线自愈方案实现的通信阻碍;其次,分别构建一种基于混合整数线性规划的故障定位模型和供电恢复模型,有效解决配电网规模较大时自愈计算时间过长问题;最后,将故障定位和供电恢复整合成一个自愈模型,故障发生后只需进行一次自愈运算,就可以同时发出故障隔离和供电恢复命令。配电网算例表明：基于混合整数线性规划的故障定位模型和供电恢复模型求解速度明显提高,在所提5G通信架构下,所提配电网自愈方案能够满足在线自愈要求。     

混合能源协同控制的智能家庭能源优化控制策略

家庭能源优化控制是家庭能源管理系统(HEMS)的重要分支之一,然而由于缺少有效的智能优化算法,制约了家庭能源优化控制的实际应用。本文通过对家用电器运行特性的分析,将家庭用电设备分为刚性负荷,简单可调节负荷,电池类设备,供暖、通风和空调(HVAC)系统设备等,并建立相应的负荷模型;以市电电网、光伏发电、储能电池三种能源作为智能家庭的供给源,以电能花费和用户舒适度作为优化目标,建立混合能源协同控制的智能家庭能源优化控制模型;并提出一种基于改进的快速粒子群算法(APSOA)的智能求解方法,得出每个电器最优的用电时段,室温控制系统各个时段所需功率以及蓄电池各个时段的充放电功率。以某智能家庭夏季某一天用电情况为例,在Matlab环境下,建立模型并仿真,与粒子群算法(PSOA)、遗传算法(GA)进行对比,说明了模型和算法的可行性及有效性。     

基于混合整数非线性规划的综合能源系统优化配置研究

综合能源系统（integrated energy system,IES）的容量配置是系统运行稳定性及经济效益的重要影响因素之一,是系统规划阶段的重点研究内容。为探究电转气设备在系统中的最佳工作模式及储能设备、光伏、风机对系统经济性的影响,本文将上述设备引入综合能源系统,并以经济效益为优化目标,构建了计及容量配置约束、五母线平衡约束及储能约束的混合整数非线性规划模型。以北方某市民服务中心为例,验证了模型的有效性,并对6种运行方案做了对比分析。结果表明,电转气等设备的合理配置可以有效提高综合能源系统的经济性,为其后续运行阶段的研究提供了理论基础及技术支撑。     

海岛可再生独立能源电站能量管理系统

建立可再生独立能源电站是解决无电网海岛的能源短缺问题,并促进这些地区经济发展的重要举措.文中介绍了珠海市担杆岛研建的一个风能、太阳能、波浪能3种可再生能源以及备用柴油机组成的混合发电站.采用了海水淡化装置作为可控负载,在可再生能源能流密度较大、电力过剩或淡水紧缺时,投入海水淡化装置,利用多余的电力制造淡水,解决海岛淡水不足的问题.为了更合理地管理能量,设计了基于上、下位机的可再生独立能源电站的能量管理系统.该系统对蓄电池的电压和电流信号进行实时监测,以此估算蓄电池的储能状态,对能流进行控制,并利用全球移动通信系统(GSM)模块TC35i,把电站的状态信息发送到相关人员的手机上.运行结果显示,能量管理系统提高了可再生能源的利用率,延长了蓄电池的使用寿命,为海岛独立能源发电站的高效、稳定运行提供了有力的保障.     

基于混合整数线性规划的风电场有功优化调度

大规模风电并网背景下,风电场的有功优化调度对调度控制和电网安全运行至关重要。在风电场风速分布和风电功率有效评估的基础上,以风电机组的出力以及开停机状态为决策变量,考虑风电场弃风以及机组启停,建立了以风电场运行成本最低为目标的风电场优化调度模型。提出了风能利用系数的分段线性化方法,进而建立了基于混合整数线性规划的风电场优化调度模型。实际风电场的算例分析表明,该调度模型可在满足调度部门指令需求的前提下,给出风电场内最优的机组启停计划和出力安排,有效减少弃风及启停次数,降低风电场运行成本。     

混合整数线性规划形式的抗差状态估计方法

现有的抗差状态估计方法一般需要求解非线性非凸优化问题,并用基于梯度的方法予以求解,难以保证获得全局最优解,且可能存在收敛性问题。基于精确线性化量测方程提出了一种混合整数线性规划形式的抗差状态估计方法。首先通过引进辅助状态向量和辅助量测向量,得到了线性量测方程;通过引入代表量测量是否为正常量测量的二值变量,将线性量测方程变为线性量测不等式;最后求取一个可使尽可能多的正常量测量来支持的状态向量。所提方法抗差能力强,从数学上可保证获得全局解;无需非线性迭代。仿真算例验证了所提方法的有效性和高效性。     

基于混合整数线性规划的含ZIP负荷有源配电网重构方法

随着分布式电源并网和负荷类型的日益复杂,传统配电网重构模型尚未考虑复杂的综合负荷模型。提出了考虑ZIP综合负荷模型的有源配电网混合整数线性规划方法。在辐射状配电网二阶锥潮流模型的基础上,通过线性回归法将ZIP负荷模型等效为ZP负荷模型,建立基于混合整数二阶锥规划的有源配电网重构模型。通过多面体近似将二阶锥约束进行线性化,建立基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型。在三个不同规模配电系统的仿真结果表明,基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型精度与基于混合整数二阶锥规划的几乎相同,但优化效率提高了15%~30%,具有较高的优化精度和效率。     

一种基于模糊控制的智能家庭能量管理系统

随着全球能源和环境问题的日益严峻,基于可再生能源的分布式电源已成为目前各国的发展重点。在分布式电源日益增长和智能电网的大前提下,智能家庭能量管理系统作为大电网智慧分布在各个家庭的代理终端,势必会得到大力推广。本文首先介绍了智能家庭能量管理系统及其关键技术,并提出了目前较实际的拓扑及其控制逻辑。基于此控制逻辑,本文提出了不需要额外预测输入的模糊控制来优化家庭能量分配的控制方法,并利用实时仿真技术验证了控制方法的可行性。     

配电系统开关优化配置的混合整数线性规划模型

配电系统中的开关设备可以有效提高系统的运行可靠性,而开关的种类以及安装的位置对配电系统运行可靠性的影响有所不同。在此背景下,研究了计及可靠性的配电系统中开关优化配置策略。首先介绍了在不同预想故障条件下用户停电时间的计算方法。之后构建了以开关投资费用、运行维修费用和用户停电损失费用之和最小,以可靠性指标在给定阈值内为约束条件的开关优化配置模型。通过对用户停电损失函数线性化处理,将所提出的模型转换为混合整数线性模型,并通过高效商业求解器进行求解。最后,对IEEE RBTS-Bus 4系统和某实际中压配电系统进行测试分析,算例结果说明了所提出的模型与求解方法的基本特征。     

基于节点状态优化的配电网故障恢复混合整数线性规划方法

为准确、快速地获取配电网故障恢复最优策略,提出基于节点状态优化的故障恢复混合整数线性规划方法。首先提出节点状态变量概念及其节点属性和电源属性,在此基础上建立节点状态变量-开关状态变量的线性函数关系,即开关状态线性模型;然后运用恒功率负荷线性化方法,建立基于基尔霍夫定律的电流及电压线性等式,等式中节点电压及支路电流等状态变量受节点状态变量及开关状态变量的约束;最后形成以切负荷及开关操作次数最少为目标的故障配电网最优潮流混合整数线性规划模型,即故障恢复模型。算例仿真验证了所提模型的合理性及有效性。     

计及混合能源共享站的多微网系统双层混合整数规划

为解决高比例可再生能源背景下的区域综合能源系统季节性电量不平衡的问题,提出一种计及季节性氢储的混合能源共享站,并以此构建含混合能源共享站的多微网能源系统。随后,为突出能源共享站在季节性电能互补中的作用,提出以联盟微网系统运行成本最低为上层优化目标,系统内净负荷均方差最小为下层优化目标的双层混合整数规划,并对模型的求解过程进行说明。由于能源共享站由联盟微网系统自身建造,各微网之间还存在着合作关系,因此,提出基于交互价值贡献度大小的纳什议价方法,对能源共享站成本及联盟额外利润进行分配。算例结果表明,该模型可有效减少各微网的运行成本和微网内负荷均方差。为解决区域综合能源系统中可再生能源季节性不平衡问题提供参考。     

一种基于非线性模型的家庭能量优化方法

本文提出了一个家庭需求响应计划(DR).DR计划通过安排设备的运行时间和能耗水平在家庭能源管理系统中发挥关键作用,从而节省能源成本.DR程序提出了具有挑战性的优化问题,因为它们的公式是混合整数非线性问题(MINLP),这些问题通常很难解决.为了克服这个困难,我们使用了一种改进的粒子群优化算法(PSO),它能够实现近乎最...     

基于动态孤岛混合整数线性规划模型的主动配电网可靠性分析

为了得到配电网最优孤岛划分的准确方案,准确评估分布式电源（distributed generation,DG）接入对提升配电网可靠性的有益效果,文章提出了基于混合整数线性规划（mixed integer linear programming,MILP）的多时段动态孤岛划分模型,并基于序贯蒙特卡洛模拟提出了考虑故障状态下动态孤岛的可靠性评估流程。动态孤岛划分模型考虑了分布式电源和负荷的波动性,并建立了分布式电源和和负荷的功率时序模型。通过建立支路功率与节点状态的线性逻辑约束保证故障期间孤岛的辐射状拓扑结构,以改进的RBTS-BUS6系统为例,对含分布式光储的主动配电网（active distribution network,ADN）进行可靠性分析,结果表明文章所提出的电力孤岛模型能最大范围地恢复供电,并有效提高配电网的可靠性水平。     

混合能源互补供电系统能量管理与控制技术研究

在混合能源互补供电系统(HEPSS)中,能量管理与控制是保证系统安全、稳定、高效运行的关键。在研究系统各单元控制技术基础上,基于多目标优化理论与控制技术,设计系统能量稳态分配和动态补偿有机结合的模态协调机制,并开发智能监控软件系统实时获取系统运行状态参数,提高了混合能源互补供电系统的安全性、稳定性、经济性及电能质量。     

基于解耦内点法与混合整数规划法的区域电网动态无功优化算法

动态无功优化在提高电网电压质量、降低网损和减少离散调压设备日动作次数方面具有重要作用,在数学上它是一个含绝对值约束的多时段大规模非线性混合整数规划问题,其高效求解是一个难题。为此,提出了一种基于解耦内点法和混合整数规划的动态无功优化两阶段算法。第1阶段,利用sigmoid函数处理绝对值约束以实现原模型的连续化,采用解耦内点法思想构建KKT修正方程的对角带边结构,实现了模型的时段分块解耦高效求解;第2阶段,将原模型在当前连续解附近线性化,构建涉及原模型所有约束条件的混合整数线性规划模型,由此决策出离散无功控制设备的优化解。通过某地区26节点的算例仿真,验证了本文算法的有效性。     

基于用户满意度的家庭能量管理系统协调优化调度

家庭能量管理系统能够合理地调度用户侧的用电需求。建立了光伏发电模型、蓄电池储能模型以及家庭用电负荷模型,重点是针对考虑用户意愿情况下对可调度的柔性负荷工作状态矩阵建模,并建立用户电费最小的优化目标函数的基础上,提出了一种基于用户满意度的光蓄互补型家庭能量管理的协调优化调度策略。该策略既考虑了用户用电的实际情况,还整合了智能电网中新能源、储能以及需求响应等新技术,具有重要实际意义。最后进行算例分析,比较不同调度模式下的用户电费的情况,并验证了其模型的有效性。