能源互联微网系统供需双侧多能协同优化策略及其求解算法

为提高新能源利用效率,充分考虑了供给侧、需求侧以及能源转换之间的影响作用,构建了能源互联微网系统供需双侧多能协同优化策略模型,提出了求解混合整数非线性规划模型的带个体差异蚁群算法与粒子群优化算法相结合的组合算法(particle swarm optimizer-individual variation ant colony optimization,PSO-IVACO)。将所提模型及求解算法应用于我国某典型园区能源互联微网系统夏季和冬季典型日的实际算例中,并与传统分布式冷热电联供系统相比较,结果表明:PSO-IVACO算法求解此类问题具有可行性,考虑供需双侧的能源互联微网系统在夏季和冬季均具有显著经济和环境效益,促进了新能源并网消纳。     

能源互联微网需求侧气电协同优化策略

能源互联网是社会发展和能源革命的产物。为对能源进行合理规划利用,提高能源互联微网系统的经济效益,文章给出了能源互联微网的基本框架,阐述了简单优化原理,构建了一种适用于能源互联微网气电网络规划的协同优化策略模型。将所提出的策略与权重改进的粒子群算法相结合应用于我国某典型能源互联微网系统中,结果表明通过对系统设备的装机数量、实际投入机组数量、出力效率进行调度优化,可达到降低系统成本的目的,提高系统的经济性。     

能源互联微网型多能互补系统的构建与储能模式分析

多能互补能源集成系统的提出,有利于实现能源间的优势互补,可以满足居民生活的多种负荷需求。其中,储能作为多能互补系统的关键设备也起到重要的作用,能进一步提高集成系统的运行效率。该文在多能互补工程思想指导下,首先建立面向气电热集成负荷终端的能源互联微网型多能互补系统,将储能模式分为单储能设备、双设备联合储能和混合储能三种,然后以多能互补系统的日前调度总成本为优化目标建立优化模型,进一步分析不同模式下储能设备之间的互相影响,并讨论三种储能模式下多能互补系统的经济性。结果证明,气–电–热混合储能模式下的经济性最优,且储能出力与各类能源负荷需求有较大关系,有利于缓解三负荷调峰的压力。     

基于多能互补的综合能源微网优化调度方法研究

针对综合能源系统优化运行方法进行研究,首先,构建了包含多种能源和装置的综合能源微网系统;其次,以系统的运行成本为目标函数,以多种能源和装置的数学关系为约束条件,建立了系统的优化运行模型,并介绍了用于求解运行模型的遗传算法;最后,对提出的优化模型进行了仿真分析,验证了模型的可行性.     

基于小区源-储-荷协同的微网多能协调控制策略

小区光伏配备的储能装置容量有限且运行模式单一,不能充分发挥储能作用。文中将天燃气储气备用、空调可控负荷产生的虚拟储能与储能装置一起组成储能系统,提出使储能系统在光伏平抑波动、电网有功功率波动和峰谷电价套利3种模式下协调运行的控制策略。在光伏平抑波动和电网有功功率波动模式中,利用小波包分解得到虚拟储能输出功率参考指令,根据空调、燃气管道等状态信息得到虚拟储能输出功率,储能装置根据荷电状态选择性地作为虚拟储能的后备。峰谷电价套利模式中,利用储能装置空闲时段并结合分时电价信息进行充放电控制。3种模式协调运行,可实现小区源-储-荷能量管理。在Matlab中仿真不同模式组合下储能系统的输出功率,验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

含多能互补微能源的配电网协同优化控制研究

为进一步探索减少配电网负荷曲线的峰谷差、提升配电网的供电质量和安全稳定运行的方法,进行了含多能互补微能源的配电网协同优化控制研究.首先,构建含多能互补微能源的配电网各单元模型及含多能互补微能源的配电网协同优化控制模型;其次,提出基于自适应变异粒子群优化算法的配电网协同优化控制模型求解算法;最后,以IEEE-33配电网系...     

基于多能互补的园区综合能源站-网协同优化规划

为了提高综合能源站的能源利用率,从站-网整体规划的角度出发,对能源站数量、位置和设备容量配置,供能网络布局进行统一规划研究,基于电、热、冷多能互补特性提出了一种园区综合能源站-网双层规划优化模型。上层以综合能距最小为目标,基于推广p-中位模型建立了能源站-网协同投资模型,下层充分考虑能源站内多能流耦合和站间网络的多能协调,建立多能源站规划运行联合优化模型。采用基于最短路径理论的枚举法结合Cplex求解器求解,规划了能源在时空上的转移,解决了传统规划时负荷分配不均、峰谷需求不平衡的问题,算例表明所提模型具有实用性,对园区综合能源规划建设具有指导意义。     

计及多能共享的互联微能源网的分布式协同优化调度

微能源网是能源互联网末端的微型综合能源系统,对提高可再生能源发电消纳率、实现碳减排的目标具有支撑作用,其运行效率常受制于可再生能源发电的不确定性和多能耦合的协调调度。在此背景下,提出一种计及多能共享的互联微能源网两阶段协同调度模型：第1阶段考虑可再生能源发电出力的不确定性,建立计及多能共享的互联微能源网的能量管理模型,实现互联综合能源系统的多能协同管理;第2阶段建立基于非合作博弈的共享能源价格出清模型,利用广义纳什均衡确定共享能源的交易结算。采用交替方向乘子法对上述两阶段优化问题进行分布式求解,可有效保护微能源网主体的信息安全和隐私。最后,采用算例对所提方法的可行性和有效性进行验证。     

基于源网荷储的综合能源多能互补协同优化规划

传统的综合能源多能互补协同规划方法采用互联互动的原理对综合能源能量流进行分析,无法获取精度较高 的综合能源多能互补同步发电单元输出特性,导致能源能量流规划效果较差,增加了能源功率损耗.基于此,引入源网 荷储,提出了一种全新的能源多能互补协同优化规划方法.根据复合电站反调峰特性与随机波动特性,设计复合电站多 能互补机制,获取间歇性资源利用率与复合电站每小时的出力,在此基础上,基于源网荷储理念,建立综合能源规划数 学模型,得出综合能源多能互补同步发电单元的输出特性,将能源多能互补同步发电单元输出特性与储能单元相结合, 对综合能源多能互补协同储能进行优化,提高机组吸纳与提供电能的能力.根据实例应用可知,通过提出方法进行综合 能源多能互补规划,风电机组与光伏机组出力功率较小,能够有效降低综合能源多能利用过程中产生的损耗.     

基于多能源协同的微能网群能源转供优化模型

微能网针对用户的用能需求特点和本地资源条件,可实现分布式能源生产的互补利用。为实现微能网群的高效运行,建立了一种基于多能源协同的微能网群能源转供优化模型。首先阐述了微能网群的概念并建立基于外部能源集线器互联的微能网群基本架构。其次建立了基于内部能源集线器的微能网模型,并在其基础上进一步建立了微能网群的能源转供优化模型。然后将该模型进一步细分为2个运行阶段:微能网内部的多能源转供优化和微能网之间的多能源转供优化。第1阶段是在单个微能网层面解决某种特定能源的短缺问题,而第2阶段是在第1阶段未能完全解决能源的短缺问题时,通过多个能源集线器的协调,从微能网群层面解决多种能源的短缺问题。最后,以一个包含电、气、热/冷负荷和外部能源集线器的系统对所建立模型进行了验证。     

基于背靠背变流器柔性互联的微网群分层协同恢复控制策略

柔性多状态开关丰富了微网群拓扑构型的多样性,提升了其调控手段和故障恢复能力。但柔性互联方式改变了传统交流微网群的扰动传递模式,导致各微网单元间频率/电压解耦,从而给扰动下的频率/电压无差恢复及有功均分控制带来了新的难题。该文以背靠背变流器柔性互联微网群为研究对象,设计全新的集中–分布式混合的分层协同控制通信网络架构,分别基于一致性理论和功率平衡方程组推导并提出柔性互联微网群的分层协调控制策略。在该策略下,能够实现集群全网的频率/电压无差恢复和有功出力按容量比率均分的控制目标。该文分析该控制策略下柔性互联微网群的稳定性,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证控制策略的有效性。     

基于能量价值的多能协同园区能源利用效率指标

考虑多能协同园区(MECP)多能流的复杂耦合特性,解决传统能效评估指标忽略不同品种能量差异性的问题,文中建立了基于能量价值的MECP能源利用效率综合评价指标用以区分不同种能量的价值差异。该方法将成本分摊的热经济学思路与已有能质系数法相结合,引入能量价值参数,可更加灵敏、准确地反映高品位能源变化情况,解决了MECP不同种类能量的加和问题,为MECP规划及运行提供更环保、更科学的指标导向。     

基于柔性直流互联的抽水蓄能与可再生能源协同运行策略

为了抑制大规模可再生能源的并网波动,提出一种适用于含抽水蓄能电站与可再生能源发电系统的多端柔性直流输电协同运行策略。该策略根据多端柔性直流输电系统的直流电压波动情况,在可再生能源发电系统利用直流输电系统并网之前,通过调整抽水蓄能机组的运行速率以及计划输出功率,减少其实际出力与预测出力偏差,从而降低可再生能源输出功率波动对交流系统带来的影响。通过建立由互联抽水蓄能电站、风力发电场、光伏发电站和交流电网组成的四端柔性直流输电系统进行仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

含能源互联微网的主动配电网分层分布式协调控制

目前,天然气网络、热力网络和电力网络在主动配电网中的耦合联系加深,共同为用户提供冷、热、电、气等多种不同形式的能源,但相关的协调控制技术仍不成熟。以电网为核心,和热网、天然气网进行互动优化,首先提出了含电力网络、天然气网络和热力网络的综合建模方法,对各能源子系统多能流的约束条件及运行目标进行了综合优化,实现了多能源协调互补和深度融合。然后,设计了多微网和主动配网之间在稳定运行时的分层分布式协调控制策略,将系统分为主动配电网层、能源互联微网层和元件层的三级控制结构,在元件层提出采用改进后的二级功率优化控制来进行分布式设备之间的协调控制。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建主动配网的仿真平台,含3个能源互联微电网来证明智能调控方法的合理性。     

含压缩空气储能的能源互联微网型系统优化配置

首先构建了含分布式光伏、压缩空气储能（compressed air energy storage, CAES）、需求侧响应、燃气轮机等设备的能源互联微网型系统模型。在此基础上以安装成本、能耗成本和需求侧响应成本等构成的年运行费用最低为优化目标,分析对比不同场景下分布式光伏电池组数量、能源互联微网中设备的配置情况及CAES、需求侧响应和电动汽车入网（vehicle to grid, V2G）技术对设备容量配置和微网中各类成本的影响。特别的,考虑了CAES透平机透平压力、透平温度、需求侧响应比例等参数及有无V2G对微网系统影响。算例结果表明,所提模型能合理化能源互联微网中设备容量配置和降低能源互联微网年运行费用。     

含可再生能源的微网冷-热-电多能流协同优化与案例分析

能源互联网概念被提出且得到了飞速发展,含可再生能源和高能源利用率的冷热电联供系统的微网也受到极大的关注。建立了一个含有可再生能源以及冷、热、电多种能源形式的微网优化运行模型,以整体运营成本最小为目标函数,考虑不同能量形式之间的转化效率以及多种类型发电与储能的约束条件,实现多能流综合利用与协同优化,满足最终用户的多类型负荷需求。面向某实际园区,在算例中对实际案例进行分析。算例结果表明所建立的模型能有效优化冷热电能源分配,降低微网成本,利用多种能源形式的相互协同可明显提高可再生能源的消纳。     

漕溪能源转换工程中心微网系统控制策略研究

微网系统在一个局部区域内直接将分布式电源、储能单元和用户负荷联系在一起,能够有效提高能源利用效率,降低配电网的负担,改善电能质量及供电可靠性。在对微网关键技术和国内外示范系统建设分析的基础上,以漕溪微网系统为例,介绍了一种微网系统的总体架构和控制系统结构,并重点对微网在并网运行、离网运行及其相互切换过程中的不同控制策略进行深入分析。     

基于博弈的多综合能源微网系统优化运行策略

针对考虑综合需求响应和电能交互的冷热电联供多综合能源微网系统,提出一种基于博弈的多综合能源微网优化运行策略。首先,建立各微网运营商与用户之间的双层主从博弈模型,并利用Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件和强对偶定理将双层优化模型转化为单层线性优化模型,以便于快速求解;其次,利用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)对合作联盟中各微网运营商进行分布式优化求解,以保护各微网运营商的信息隐私,针对含电能互济的微网运营商之间利益分配问题,提出基于Shapley值法的合作博弈运行策略;最后,通过算例仿真验证了所提模型和方法的有效性。     

基于动态运行策略的混合能源微网规划方法

在考虑混合能源微网动态运行策略约束的同时,提出了建立系统规划模型的方法,并建立了包含光伏发电、风力发电、微型燃气轮机热电联供和储能的混合能源微网规划模型。以年现金流最小为优化目标,结合算例分析对某办公园区混合能源微网系统进行了规划设计,采用变步长空间搜索方法计算得出最佳分布式发电单元容量,分析了算例系统在不同季节和时刻的能量平衡关系,讨论了分时电价对混合能源微网系统运行的影响。     

多变流器互联交直流微网集群一致性功率协同控制

为增强多变流器互联交直流微网集群系统运行稳定性、可靠性及控制灵活性,本文提出一种一致性功率协同控制策略。控制系统包含互联变流器（DC-DC、DC-AC）柔性控制和交、直流微电网下垂控制等。互联DCAC和DC-DC均采用双环控制,外环将一致性耦合控制和功率分配环节相结合,内环分别采用虚拟同步控制和移相控制。本文所提控制方法,系统仅基于就地量测频率或直流电压等信息,可同时实现子系统间功率协同互济、多互联变流器功率分配及多运行模式自适应平滑切换等目标。最后通过PSCAD/EMTDC仿真模型对所提方法的有效性进行了验证。