计及能源政策的园区综合能源系统鲁棒随机优化模型

园区综合能源系统耦合冷热电气等多种清洁能源系统,是实现中国碳中和战略目标的重要途径之一,但由于内部清洁能源机组出力的不确定和内部供需的不匹配性,其稳定发展受到限制。首先在构建园区综合能源系统的基础上,构建综合价格型需求响应模型和能源政策模型,分析其对系统的影响;其次从供能侧构建基于鲁棒系数的清洁能源出力不确定性集,规避出力风险性,从需求侧构建综合价格需求响应模型,引导用能合理性,在此基础上进一步构建以园区综合能源系统净收益最大化为目标函数的优化模型;最后设置多情景,进行算例分析。结果表明：随着鲁棒系数的提高能够降低供能风险性和偏差惩罚成本;综合需求响应的实施能够提升供需匹配度,带来较好的经济和环境效益,实现用户与系统的双赢;在能源政策的助推下,在合理评估清洁能源出力风险性的基础上,需进一步提升清洁能源供能量。     

基于改进两阶段鲁棒优化的区域综合能源系统经济调度

针对光伏出力及负荷的不确定性对系统日前经济调度和实时运行的影响,提出了一种以期望场景下最优,任意场景下可行的改进两阶段鲁棒优化方法,解决经典两阶段鲁棒优化存在的保守性问题。建立一种考虑可再生能源和负荷波动的区域综合能源系统改进两阶段鲁棒优化经济调度模型,通过列约束生成算法将目标函数分解为主问题和子问题进行反复迭代求解。模型第一阶段(主问题)以日前经济调度成本为目标函数,制定出包含系统设备出力、天然气供气计划的日前调度方案。在此基础上,第二阶段(子问题)以实时运行下调整成本为目标函数,通过调整设备出力应对系统中不确定波动。最后,以冬季某区域综合能源系统进行算例仿真,验证模型的有效性。#$NL关键词：区域综合能源系统;不确定性;改进鲁棒优化;经济调度     

输入受限时滞系统的鲁棒模型预测控制

对于输入受限的不确定时滞系统，提出鲁棒模型预测控制方法。当预测状态在不变集之外时，采用双模控制结构，在固定的控制律上引入额外变量保证了输入可行性。为保证闭环系统稳定性，基于Lyapunov-Krasovskii函数构造了时滞系统特定的鲁棒不变椭圆集，并将椭圆集的设计转化为线性矩阵不等式的凸求解问题。该方法很多计算可以离线进行，从而减少了在线计算量。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

主动配电网的多阶段鲁棒综合电压控制

可再生能源出力的随机性和波动性给主动配电网电压调控带来了较大的影响,本文提出了一种基于鲁棒优化的主动配电网电压调控方法,引入需求响应技术,充分利用弹性负荷的调节能力,在保证电压调控可靠的基础上优化配网运行。方法分为三个阶段:第一阶段通过不确定集的形式描述可再生能源出力的不确定性,并通过极端场景法对集合进行合理削减,将不确定性参数转化为确定性参数;第二阶段运用需求响应技术控制弹性负荷的大小,以达到对负荷削峰填谷的作用;第三阶段运用两层规划理论将可再生能源的无功容量调节与传统调压手段相配合,以减少系统网损和传统调压设备的调节次数。最后基于美国PG&E 69节点系统分析所提模型的鲁棒性、经济性、可靠性以及方法的有效性。     

基于自适应模型预测控制的区域能源互联网两阶段协同调度

为解决系统内风光可再生能源及冷热电负荷的不确定性造成的运行困难,实现机组出力的精确化和平滑控制,提出一种基于自适应模型预测控制的两阶段区域能源互联网协同优化策略,将优化调度分为日前和日内两个阶段。在日前调度阶段,以总运行成本最小为目标建立系统经济调度机组组合模型;在日内优化阶段,采用自适应的模型预测控制方法,基于各机组的实际运行状态,以前一阶段优化调度出力为参考,对未来有限时域内系统各机组运行状态进行实时滚动修正,消除不确定性的影响,确保系统的稳定运行。算例分析验证了所提出模型及方法的有效性和可行性。     

面向投资收益的综合能源系统鲁棒优化配置规划

合理优化综合能源系统容量配置是提高其投资收益和实现能源高效利用的基础。针对综合能源系统规划中风光出力及用能负荷不确定性对成本与收入的双重影响,提出了一种面向投资收益的鲁棒优化配置方法。首先,考虑投资容量、设备运行、能量平衡与内外部网络交互等约束,建立了以项目内部收益率最大为优化目标的综合能源系统优化配置模型;然后,引入信息间隙决策理论处理供需两侧的不确定性,构建了面向投资收益的鲁棒优化模型,通过等价转换和对偶变换降低了模型求解的复杂性,并提出了分步求解策略,以获得在满足预期收益前提下的不确定参数最大波动范围及鲁棒最优配置方案;最后,采用某实际综合能源系统进行算例分析。结果表明：与传统配置方法相比,所提方法在提高系统投资收益和兼顾方案鲁棒性方面具有更高的有效性和实用性。     

考虑热惯性不确定性的多能源系统两阶段鲁棒优化调度模型

该文提出考虑供热系统热惯性不确定性的多能源系统协调优化方法。首先,基于多能源系统能量输运网络,分析热网热能传递延迟模型和等效储能模型;其次,研究热网管线输运能力描述参数,建立供热管道传输准动态方程。分析热网运行状态监测数据与热能流模型间差异的量化方法,建立热惯性不确定性模型。然后,以电-热-气多能源系统运行成本最低为目标函数,构建考虑热惯性不确定性的多能源系统两阶段鲁棒优化调度模型,并引入列约束生成算法、强对偶理论对于模型进行求解。最后,以东北某地多能源系统实际运行数据为基础建立仿真模型,算例结果表明基于热惯性不确定性的多能源系统鲁棒优化调度模型能够较好地兼顾系统调度成本和可靠性。     

基于两阶段鲁棒优化的可再生能源DNE极限评估

为应对高比例可再生能源给电力系统运行与调度带来的挑战,提出考虑弃风和切负荷的灵活性量化评估方法。基于日前和实时调度框架建立具有多时段耦合约束特征的两阶段鲁棒优化模型。在日前调度阶段,根据风电和负荷预测数据求解计及安全约束的机组组合问题以确定机组调度方案。在实时调度阶段,考虑电力系统不确定性计算风电的最大消纳范围以评估系统灵活性,即“不超过”极限。对于极限内任意风电曲线,均可通过调整日前调度计划使实时调度阶段的弃风和切负荷风险是可接受的。基于Benders算法的求解框架,应用强对偶理论和大M法将难以直接求解的min-max-min模型转化为混合整数线性规划问题。最后,采用改进的IEEE-6和IEEE-118节点系统,验证所提方法的有效性。     

基于模型预测控制的区域综合能源系统运行优化方法

本文以上海世博园区B片区综合能源系统为研究对象,分析其现有运行策略在夏季和冬季典型工况下的运行效果.首先,针对现有运行策略的不足,结合模型预测控制(MPC)滚动优化方法构建区域综合能源系统运行优化的数学模型;其次,考虑冷、热、电负荷及可再生能源的实时特性,在滚动优化过程中引入动态调整模型,用于对调度策略的实时调节;最后...     

基于随机经济模型预测控制的电热综合能源系统运行优化

北方供暖地区存在大量热电联产机组,其"以热定电"的运行特性限制了机组调峰能力.同时,随着我国能源替代的提出以及风电的快速发展,建立包含风电的电热综合能源系统是降低电热耦合以及系统运行成本的重要手段.因此,建立电热综合能源系统模型,在满足用户电热负荷需求的基础上,综合考虑风电不确定性以及系统动态过程中的经济性,提出一种基...     

计及云边协同的园区综合能源系统双层能量优化

深入挖掘园区综合能源系统内部多能耦合利用以及综合需求响应潜力,对系统内灵活性资源进行储能化建模,并将虚拟储能资源按照参与优化调度的时间尺度进行划分,提出了日前、日内2个阶段的园区综合能源系统优化调度方法,在日前阶段建立了热电协同优化模型,在日内阶段基于日前调度结果建立了电功率快速调整模型。进一步地,为充分发挥综合能源系统中各园区资源的时空互补优势,从多时间尺度、多主体角度提出适用于实时阶段的计及云边协同的综合能源系统双层能量优化方法。基于各园区可再生能源发电和电负荷的最新预测结果,在能量管理云平台建立了满足系统整体运行经济性目标的实时能量优化模型,在边缘控制器利用模型预测控制方法建立了以日内优化结果为参考值的精细化调控模型,并采用交替方向乘子法求解,以实现园区自身利益与综合能源系统总体效益的均衡。仿真结果表明,通过园区间联络线的传输功率协调以及电储能、动态可控负荷的辅助调用,可有效平抑可再生能源出力和电负荷需求的实时波动,提高系统整体运行调控的鲁棒性与有效性。     

基于分层次DBSCAN-VBSO算法的区域综合能源系统两阶段调度优化

构建了一种面向园区级区域综合能源系统的日前-实时两阶段经济性调度优化模型。建立了综合考虑系统各类运行成本的日前经济性调度模型;在日前调度基础上通过修正各个微源机组、储能的运行状态并考虑柔性负荷的需求响应,构建了实时调度优化模型;为求解上述调度优化模型,提出了一种分层次密度聚类的变异头脑风暴优化(DBSCAN-VBSO)算法,通过保持种群多样性以增强算法的优化性能和计算效率;对综合能源系统两阶段调度模型和求解算法进行仿真计算。算例结果表明:采用两阶段调度优化模型能够有效提高可再生能源利用率,降低系统运行成本。并且算例结果验证了分层次DBSCAN-VBSO算法在求解此类优化问题时的有效性和优越性。     

综合能源系统两阶段鲁棒优化调度及碳-绿色证书联合交易下重复收费的影响

推进碳-绿色证书联合交易机制,实现碳交易与绿色证书交易的良性互动,有利于多市场环境下综合能源系统(IES)的健康发展。在此背景下,提出了将碳-绿色证书联合交易引入IES的优化调度方法,并分析了联合交易引起的重复收费问题及其影响。在碳-绿色证书联合交易模型中引入交易权重因子,建立了碳-绿色证书联合交易下重复收益的量化方法;构建min-max-min结构的IES两阶段鲁棒优化调度模型,利用盒式不确定集合来刻画新能源出力的不确定性,通过调节不确定参数来求解IES参与不同市场的最优成本;通过仿真算例验证了所提方法在降低碳-绿色证书重复交易收益率、提高系统运行经济性以及新能源消纳率方面的作用。     

基于Sinkhorn分布鲁棒优化的综合能源系统最优能流方法

针对风电接入综合能源系统所带来的不确定性问题,提出一种基于Sinkhorn分布鲁棒优化的动态最优能流模型及求解方法。将风电的不确定性描述为包含概率分布信息的模糊不确定集,并将其构造为以风电出力经验分布为中心,以Sinkhorn距离为半径的Sinkhorn球。采用二分搜索的批量梯度下降法求解,以降低风电不确定性所带来的影响,并减少计算复杂度。算例结果表明,所提方法与随机优化和传统鲁棒优化方法相比,能更有效地平衡系统的鲁棒性与经济性。此外,所提方法在不同样本规模下的计算时间及目标函数均优于Wasserstein方法。     

基于鲁棒模型预测控制的风火储联合系统调频优化策略

与传统火电系统参与调频相比,利用风火储联合系统进行调频在风电消纳率、节能减排等方面有天然的优势。然而,风电的不确定性波动对风火储联合系统参与调频的策略制定提出了挑战。因此,文章提出了一种基于鲁棒模型预测控制的风火储联合系统参与频率调节的优化策略。根据风火储联合系统参与一次调频的工作原理,搭建了含RMPC的风火储联合系统调频框架;分别建立风、火、储的响应模型,计及各元件运行限制与系统一次调频功率平衡等多重约束,构建以风电机组出力不确定性最大的情况下使系统调频成本最低的双层鲁棒优化模型;采用强对偶理论实现min-max双层鲁棒优化模型的单层化,同时采用前向差分法对风电出力和负荷波动的不确定性约束进行线性化改进,实现模型求解的加速;在MATLAB/Simulink中对所提的优化策略进行算例求解分析,证明了所提方法的调频效果具有显著提升。     

一种双级变换器储能并网结构的新型模型预测法

针对储能并网系统中采用的双级变换器结构,论文提出一种新型模型预测控制方法。该方法在保证并网功率恒定和直流链电容电压稳定基础上,对直流链电容中流通电流建立了相应的价值函数。新型模型预测控制方法能够有效降低直流链电容中流通电流的大小,对电容使用寿命的提高有很大帮助。最后对文中所提出的新型模型预测控制方法进行了仿真和实验验证,结果表明该算法能够有效减小直流链电容中流通电流的大小。     

PV-FC-BS混合系统全状态模型预测能量管理优化策略

光伏-燃料电池-蓄电池(Photovoltaic-Fuel Cell-Battery System, PV-FC-BS)混合系统因能有效解决光伏输出功率间歇性、波动性问题而得到广泛关注,克服各构成单元利用局限性同时实现各单元间的能量高效管理成为PV-FC-BS应用推广的关键。针对传统能量管理策略分别在BS开、关模式下建立不同预测模型,工作模式转换使系统在预测模型切换过程中稳定性难以保证的问题,提出新型BS充放电约束条件,构建全状态多输入多输出动态功率交换预测模型。通过将能量管理问题转化为控制优化问题,减小算法复杂度且避免模式切换影响,设计动态预测模型滚动寻优方法,实现PV-FC-BS混合系统能量最优分配。同时考虑BS使用寿命和充放电效率,提出BS参数自适应估计算法,提高能量调度准确性。在Matlab环境下对PV-FC-BS混合系统全状态模型预测能量管理优化策略进行仿真验证,结果表明:所提出的策略优化计算量小,能量分配准确,不同应用情形适应性强。     

基于鲁棒模型的多站融合场景下综合能源系统全局低碳策略

多站融合场景下的综合能源系统是电网企业发挥减碳作用的重要手段。文中充分考虑经济约束、运行特性约束和安全约束,以全局碳排放比率最低为目标,根据电网企业特点,定义多站融合场景下的综合能源系统全局低碳运营模式,构建基于鲁棒模型的低碳策略模型;采用经验模态分解方法对多维历史数据进行挖掘,生成有限随机性场景,对模型进行确定性优化;采用粒子群算法进行求解,得到全局低碳策略最优解,即日间低碳运行策略。通过算例分析,证明了文中提出的方法能够为多站融合场景下的综合能源系统提供科学可行的低碳运行策略。