含热泵储能的独立微网电源容量优化配置方法

在对独立微网电源容量进行优化配置时,为了在保证供电可靠性的前提下进一步提高经济性,提出一种考虑源荷不确定性与激励型需求响应(DR)的含热泵储能(PHES)的独立微网电源容量优化配置方法。首先,给出含PHES的独立微网基本结构图,基于该结构图阐述PHES的工作原理并建立PHES的简化数学模型;其次,基于鲁棒优化方法构建不确定场景集;然后,建立考虑激励型DR的双层鲁棒容量优化配置模型;最后,采用内嵌混合整数线性规划的遗传算法对模型进行求解。算例结果表明,将PHES这一储能成本低、不受地理条件限制的新型储能替代成本较高的电池储能作为系统储能方案,能够进一步提高经济性;考虑源荷不确定性与DR两者共同作用对配置结果的影响,能够完善独立微网优化配置模型,使计算得到的配置结果更为合理。     

考虑多场景需求的配电网分布式储能多目标优化配置方法

针对配电网分布式储能系统优化配置问题，提出了考虑多场景需求的储能系统整体配置优化方案。首先，建立了储能系统接入配电网的经济性指标和技术性指标模型；其次，建立了源、网、荷侧不同应用场景下的优化模型并给出应满足的约束条件；再次，采用基于二阶锥的优化求解方法，将大规模混合整数非线性模型转换为混合整数二阶锥优化模型，提高了优化问题的求解速度；最后，基于某区域配电网储能系统配置具体问题，对源、网、荷侧多场景储能系统配置问题进行优化，并与源、网、荷统一优化方案对比，结果表明：提出的多目标优化配置方法可有效解决实际配电网储能系统配置问题。     

计及风电不确定性和弃风率约束的风电场储能容量配置方法

风电的大规模开发造成了严重的弃风问题,在风电场内配置储能装置可显著减少弃风,文中基于分布鲁棒优化方法研究了考虑风电不确定性和弃风率约束的风电场储能容量配置问题。首先根据历史数据构造风电出力的经验分布函数,为考虑风电出力的不确定性,以Kullback-Leibler(KL)散度作为分布函数距离测度建立了风电出力的概率分布函数集合。随后,将弃风率要求建模为概率分布函数集合中最坏分布下的鲁棒机会约束,进一步建立了以储能投资成本最小为目标、以弃风率为约束的鲁棒机会约束规划模型。最后,通过矫正机会约束中的风险阈值,将鲁棒机会约束转化为传统机会约束,并采用凸近似和抽样平均构建线性规划进行高效求解。基于IEEE 30节点电网进行了算例分析,并与传统的随机规划和鲁棒优化模型进行对比,验证了所提模型在处理风电不确定性时能有效兼顾保守性和鲁棒性。     

基于节点可靠性重要度评估的配网侧储能鲁棒规划方法

面向可靠性提升,提出基于节点可靠性重要度评估的配网储能规划方法。综合源-荷关系、节点负荷及供能关键性等要素,提出基于供电可靠性的节点重要度快速评估算法,形成储能接入候选节点集,构建基于2阶段鲁棒优化的储能规划模型。考虑配电网故障不确定性,采用“N-k”不确定集来表征断线故障场景,并在最差故障场景与重要节点集约束作用下实现系统整体失负荷电量的最小化;针对不同故障假设,提出2类3层优化求解策略,支撑鲁棒储能规划模型的高效求解。西藏某地区实际配电网的算例结果表明,所提方法能够准确辨识对供电可靠性提升起到关键作用的节点,并给出具有强风险承受力的储能配置方案。相较2种对比方法,所提储能规划方法的可靠性收益更高。     

电池储能系统参与用户侧削峰填谷的鲁棒优化调度策略

现有的用户侧调峰领域的储能调度鲁棒优化方法,缺乏考虑非线性多目标优化模型的研究。当储能出力范围直接受负荷不确定性限制时,传统列和约束生成算法无法求解此类模型。针对以上问题,文章考虑负荷、电池储能等约束条件,建立了以净负荷方差、用户侧用电支出等为优化目标的电池储能系统调度鲁棒优化模型,并同时考虑了用户负荷波动、新能源出力波动等不确定因素。由于第二阶段的决策与优化结果会影响第一阶段决策的取值范围,需要改进列和约束生成算法以实现对该类鲁棒优化问题的求解。通过将目标函数、部分约束条件视为多个子问题考虑,对原列和约束生成算法的每次迭代中的子问题求解步骤进行扩充,使每次迭代中求解多个子问题,能够有效拓宽该算法的适用范围。最后,仿真结果验证了该方法的有效性,能够在不改变传统算法性能优势的情况下成功应用于非线性多目标鲁棒优化问题。     

电池储能系统参与用户侧削峰填谷的鲁棒优化调度策略

现有的用户侧调峰领域的储能调度鲁棒优化方法,缺乏考虑非线性多目标优化模型的研究。当储能出力范围直接受负荷不确定性限制时,传统列和约束生成算法无法求解此类模型。针对以上问题,文章考虑负荷、电池储能等约束条件,建立了以净负荷方差、用户侧用电支出等为优化目标的电池储能系统调度鲁棒优化模型,并同时考虑了用户负荷波动、新能源出力波动等不确定因素。由于第二阶段的决策与优化结果会影响第一阶段决策的取值范围,需要改进列和约束生成算法以实现对该类鲁棒优化问题的求解。通过将目标函数、部分约束条件视为多个子问题考虑,对原列和约束生成算法的每次迭代中的子问题求解步骤进行扩充,使每次迭代中求解多个子问题,能够有效拓宽该算法的适用范围。最后,仿真结果验证了该方法的有效性,能够在不改变传统算法性能优势的情况下成功应用于非线性多目标鲁棒优化问题。     

考虑多元可控负荷协调的配网鲁棒优化经济调度模型

为有效应对大规模分布式可再生能源和可控负荷接入配网后在经济优化调度方面所带来的挑战,本文建立考虑多元可控负荷协调的配网鲁棒优化经济调度模型.首先考虑电池储能系统、电动汽车及可参与需求侧管理的电负荷的能量转移特性,建立多元可控负荷可调模型;进而考虑配网中多元可控负荷的调峰能力及动态约束以运行成本最低建立配网鲁棒经济优化调度模型;最后,以蒙东某配网实际数据为例,在改进IEEE 14节点配电系统上进行调度仿真分析,验证本文所提出模型可充分利用多元可控负荷的调节能力,有效提升配网运行经济性.     

考虑风电场接入的输电网与储能扩展鲁棒规划北大核心CSCD

本文考虑含风电场的输电网结构优化,提出了一种输电网与储能联合扩展规划方法。基于鲁棒优化思想,采用不确定性集合刻画负荷需求和风电出力的随机特征。考虑因风电场出力以及负荷不确定性导致的极端场景,建立了一种自适应min-max-min鲁棒规划模型,基于此实现输电线路、储能以及输电网结构的优化。针对所建立的模型,采用了基于原始剖切面的分解算法对模型进行求解,将鲁棒规划模型分解为主模型和从模型,使得非凸问题转变为便用直接使用CPLEX求解器的混合整数线性规划问题。基于IEEE24-bus测试系统对所提方法进行仿真验证,优化结果证明了所提出方法的有效性。     

考虑风电场接入的输电网与储能扩展鲁棒规划

本文考虑含风电场的输电网结构优化,提出了一种输电网与储能联合扩展规划方法。基于鲁棒优化思想,采用不确定性集合刻画负荷需求和风电出力的随机特征。考虑因风电场出力以及负荷不确定性导致的极端场景,建立了一种自适应min-max-min鲁棒规划模型,基于此实现输电线路、储能以及输电网结构的优化。针对所建立的模型,采用了基于原始剖切面的分解算法对模型进行求解,将鲁棒规划模型分解为主模型和从模型,使得非凸问题转变为便用直接使用CPLEX求解器的混合整数线性规划问题。基于IEEE 24-bus测试系统对所提方法进行仿真验证,优化结果证明了所提出方法的有效性。     

考虑源荷协调的输电网络鲁棒优化调度模型

由于需求侧响应的负荷无法做到与传统同步发电机在时间尺度上具有一样的输出特性,本文针对此问题提出一种考虑源荷协调的输电网络鲁棒优化调度模型.首先,根据输网运行中源荷波动所导致的运行风险,建立可再生能源出力不确定模型;并考虑可控负荷无法进行实时响应,建立需求侧响应不确定性模型.其次,将建立的运行风险模型与鲁棒模型结合,通过求解鲁棒模型动态地调整风电不确定集合的边界,实现运行成本和运行风险的协同优化.最后以东北某地输电网络系统为算例进行分析,验证所提模型的有效性,使源荷更好地匹配从而降低系统运行风险.     

产消型智能社区储能系统配置与运行联合优化

针对呈现生产和消费双重形态的智能社区,提出一种与社区内其他源-荷资源协同增效的储能系统配置与运行联合优化模型及其求解算法。计及智能社区可控负荷资源的分类调节特性和储能系统容量损耗特性,并考虑分布式光伏出力的不确定性,联合应用场景法和机会约束规划,建立随机优化模型,并将其转化为混合整数线性规划（mixed integer linear programming, MILP）模型以便求解。算例仿真分析了智能社区联络主网的变电容量、机会约束置信度、梯级利用电池对社区经济配置储能系统决策的影响。分析结果表明采用所提模型可计及可再生能源不确定性联合优化智能社区储能系统配置与运行策略。     

考虑多种调节手段的配电网经济运行优化

由于配电网中有功与无功功率存在强耦合关系,传统将有功、无功分别优化的处理方法无法让配电网处于最优经济运行状态,且负荷需求和分布式发电出力的不确定性也给配电网运行带来巨大挑战。基于此,以支路潮流模型为基础,提出一种考虑多种调节手段（包括有载调压变压器、电容器组、静止无功补偿装置、储能装置以及开关重构）的配电网两阶段鲁棒经济运行优化方法,并将非线性潮流约束进行二阶锥松弛,从而将经济运行优化模型转化为混合整数二阶锥规划问题进行有效求解。为解决负荷需求和分布式发电出力的不确定性,采用两阶段鲁棒优化方法,并通过列与约束生成（column-and-constraint generation,CCG）算法进行求解获得各调节措施的最优鲁棒运行策略。最后通过IEEE 33节点验证了所提模型的有效性。     

基于广义储能的多能源系统不确定优化调度策略

针对考虑源荷双侧不确定性的多能源系统,提出一种基于广义储能的不确定优化调度策略.首先,提出考虑热电联供的能源集线器架构,对各电力及热力能源进行建模.针对常规电池储能和储热罐,采用能量状态模型进行统一描述;同时针对虚拟储能,分别采用正态云模型和自回归滑动平均时间序列模型对电、热柔性负荷进行建模,并分析广义储能资源的调节特性.在此基础上,引入可调节鲁棒方法,建立以运行成本最低为目标的多能源系统不确定优化调度模型.针对该模型中电源出力及负荷响应的不确定性,采用对偶理论及拉格朗日变换,将含风电及光伏发现出力不确定量的约束转换为确定性的约束;同时利用正态云发生器及场景削减技术得到典型场景,采用Matlab/YALMIP工具箱对模型进行求解.算例结果验证了所提策略的可行性及有效性.     

基于区间鲁棒控制的配电信息物理双层设备协调配置方法

为提高配电网消纳高比例分布式电源的经济性,充分利用一次侧储能和二次侧主动调控的灵活性,该文提出一种基于区间鲁棒控制的配电信息物理双层设备协调配置方法。首先,建立分布式电源控制选点与储能配置的协调优化综合经济性模型,而后,考虑源荷不确定性,以电压越限风险水平为约束,建立配电网区间鲁棒优化运行模型,形成双层优化模型;最后,给出基于差分进化算法的求解流程,并以IEEE-33节点配电系统为例验证模型的有效性,同时仿真分析不同可接受风险水平和设备价格对配置的影响,为高渗透配电网的经济消纳方案提供有益的参考。     

基于改进场景聚类算法的海上风电储能优化配置研究

在平滑海上风电出力波动的应用需求下,提出一种储能优化配置方法。利用小波包分解算法对海上风电出力曲线进行分解,得到储能系统全年功率响应曲线。采用基于云模型和模糊C均值聚类算法相结合的改进场景聚类算法,对储能全年功率响应曲线进行聚合,生成储能功率响应典型场景。以储能年综合成本最低为目标,构建储能优化配置模型。采用粒子群算法对海上风电储能优化配置模型进行求解,最后通过算例仿真对所提方法和模型进行分析验证。结果表明：所提模型和方法能综合考虑海上风电场侧储能的实际运行特性,可有效指导海上风电场的储能配置和建设规划。     

光储系统参与实时能量-调频市场的运行策略EI北大核心CSCD

由于光伏出力和电力市场价格存在不确定性,现有研究常采用基于概率场景的随机优化方法,但准确的光伏发电和电力市场价格概率密度函数较难获取,且可能由于难以满足投标功率而受到惩罚。为此,提出了基于鲁棒模型预测控制的运行策略。以光储系统在能量和调频市场的联合收益最大为目标函数,计及光伏发电的出力约束和储能的充放电约束、功率约束、电量约束,考虑光伏出力和实时市场价格的不确定性,建立了多时步双层鲁棒优化模型。利用对偶理论将该模型转化为一个混合整数线性规划模型,并采用CPLEX求解该模型。最后,利用实际光伏和储能数据及ERCOT电价数据验证了所提运行策略的有效性。     

微网系统鲁棒优化规划模型研究

分布式可再生能源发电出力的不确定性给微网系统的优化规划带来了较大困难。以分布式发电的实际出力偏差与预测偏差的差值为主要分析对象,刻画了系统的鲁棒性约束条件,构建以规划成本、运行成本为目标函数的微网系统鲁棒优化规划模型,并整合了相应的NSGA-II优化算法。通过算例分析证明,该文的鲁棒优化模型能够在一定鲁棒约束、系统运行约束条件下求解得到系统最优规划方案,从而为微网系统鲁棒优化规划提供决策依据。     

考虑源荷不确定的多园区微网与共享储能电站协同优化运行

共享储能作为一种新兴能源存储技术正在迅速发展。为提高含共享储能电力系统的经济性,提出一种基于源荷不确定性的两阶段鲁棒多园区微网与共享储能合作博弈模型。首先,建立共享储能主体和各园区微网主体间的电能交易优化运行模型。其次,考虑可再生能源及负荷的不确定性,建立园区微网的两阶段鲁棒调度模型。然后,基于纳什谈判理论建立多园区微网-共享储能多主体合作运行模型,并将其等效为合作成本最小化子问题与电能谈判支付子问题。为了保护各主体隐私,运用交替方向乘子法对上述两个子问题进行分布式求解。最后,通过算例验证所提合作运行模型以及分布式算法的有效性。仿真结果表明共享储能与各园区微网协同优化运行能够减少各主体的运行成本。     

计及电热需求响应的共享储能容量配置与动态租赁模型

为了科学合理地配置共享储能系统的参数、减少不必要的投资建设成本,提出一种计及电热综合需求响应的共享储能容量优化配置模型.首先,介绍了共享储能的运营模式,并分析了以往研究中共享储能模型的不足,进而提出共享储能动态容量租赁模型.其次,针对一类电-热综合能源微网进行建模.在此基础上,提出计及电热综合需求响应下共享储能容量配置的双层优化模型,其中上层目标函数为共享储能的收益最大,下层目标函数为多微网的总运行成本最小.进一步,给出模型的算法求解流程,并基于纳什议价方法对不同微网的利益进行分配.最后,在MATLAB平台上进行算例分析,验证所提模型的可行性与有效性.结果表明:所提容量租赁模型能为各微网分配最优容量,避免了以往模型中出现的用户侧功率交互现象,更贴合实际应用场景.     

光储系统参与实时能量-调频市场的运行策略

由于光伏出力和电力市场价格存在不确定性,现有研究常采用基于概率场景的随机优化方法,但准确的光伏发电和电力市场价格概率密度函数较难获取,且可能由于难以满足投标功率而受到惩罚。为此,提出了基于鲁棒模型预测控制的运行策略。以光储系统在能量和调频市场的联合收益最大为目标函数,计及光伏发电的出力约束和储能的充放电约束、功率约束、电量约束,考虑光伏出力和实时市场价格的不确定性,建立了多时步双层鲁棒优化模型。利用对偶理论将该模型转化为一个混合整数线性规划模型,并采用CPLEX求解该模型。最后,利用实际光伏和储能数据及ERCOT电价数据验证了所提运行策略的有效性。