改进粒子群算法的微网经济调度

作为电力系统生产和消费的一种运行组织形式,微网在电网中起着重要作用。以发电成本作为目标函数,并将发电成本按成本类型分为运行成本和环境成本,或按发电单元类型分为联产系统发电成本、燃料电池发电成本以及电网成本,由此构成两种多目标函数。建立了包含风力机、光伏阵列、基于微燃机的冷热电联产系统、燃料电池和蓄电池的微网系统,针对一具体微网,运用基于相似度权重动态调整的粒子群算法对并网下微网各微源出力和电网购电量进行优化调度,并优化出两种多目标函数下的非劣解集,最后给出了一天的各成本和收益结果,算例结果表明了所建模型和运行算法的可行性和有效性。     

基于经济调度的微网储能优化配置

由于可再生能源发电和负荷具有不确定性,蓄电池作为储能装置是保证微网系统安全可靠运行的重要组成部分。为了准确分析含多种分布式电源的微网储能优化配置方案,建立了基于经济调度并计及制热收益的热电联产型微网储能优化配置模型。提出了并网和孤网运行方式下所需配置最小储能容量的定量分析方法,以一个包含风、光、储、微型燃气轮机、燃料电池以及热电负荷的微网为例,运用改进遗传算法优化了不同储能容量下各微源的出力及微网向外网的购售电量,并确定了两种运行方式下实现综合成本最低所需配置的储能容量。通过算例验证了所提模型、策略和算法的有效性。     

基于改进粒子群算法的微电网多时段经济调度

分布式微电源与储能装置的广泛接入使微电网联网系统的能量交换形式更为复杂。研究微电网系统中各个时段的分布式电源和储能装置的协调优化调度,将大大降低微电网运行成本,提高系统电网经济调度能力。论文考虑负荷需求、微电源维护成本、购电、售电价格和网络损耗等微电网运行约束条件,建立了微电网经济调度目标函数模型,分别研究了微电网处在孤网和并网下多时段经济调度。运用了动态规划算法来协调微电网各时段的经济调度,即将各时段储能的最大容量离散成若干个小区间分别作为储能的上下限,同时提出在各时段的每个区间容量采用改进粒子群算法对微电源出力进行优化,最终求出各时段储能的最优状态及其它微电源的最优出力。通过算例验证了所提微电网多时段经济调度方法对各个时段的微电源及储能装置协调优化调度和微网运行经济成本,取得很好的效果。     

考虑三相不平衡潮流的微网分相优化调度

由于微网中微源和负荷存在不对称性,若微源出力仍采用传统的三相对称模型,则并网时外网与微网间的联络线功率的对称性较差,孤网时由于没有微源能够承受微网的不平衡性导致微网无法稳定运行。提出考虑三相潮流与制热收益的热电联产型微网系统分相优化调度模型。以热电联产型Benchmark微网为例,提出并网和孤网运行方式下的调度策略。在考虑实时电价和保证敏感负荷供电可靠性的基础上,运用改进遗传算法优化各微源的每相有功、无功出力及微网向外网的购售电量。对比分析2种运行方式下一天内蓄电池的充放电次数、切负荷量、综合成本以及电压质量。算例验证了所提模型、策略和算法的有效性。     

基于NSGA-Ⅱ算法的并网型微网多目标调度

将分布式电源及储能单元组建成微网接入大电网并网运行,可以充分发挥分布式发电供能系统效能。由于并网型微网与外部大电网存在能量交换,会改变线路潮流,进而影响电能质量和供电可靠性。微网中各发电单元的优化调度是微网设计者所面对的一个重要课题。针对微电网并网时的优化调度,建立了考虑发电成本、污染物治理成本的微电网系统的环保优化模型。应用改进型非劣排序遗传算法(NSGA-II),进行多目标优化求解,得到Pareto最优解集。对浙江某并网型微电网进行24h优化调度进行计算分析,在和传统的单目标GA算法进行对比后,验证了其可行性和有效性。     

计及多类型需求响应的孤岛型微能源网经济运行EI北大核心CSCD

在区域能源互联网迅速发展及多能耦合日渐紧密的背景下,如何进一步优化孤岛型微能源网结构,提高系统运行的稳定性和经济性是当前热点问题。失去了外部电网的有效支撑,仅通过内部微源的调度,孤岛型微能源网难以维持系统能量的实时平衡。为此,针对孤岛型微能源网运行特点,引入冷、热、电多类型负荷需求响应,综合考虑能源耦合与转换特性、分布式微源运行特性的基础上,基于能源集线器架构提出了计及多类型需求响应的孤岛型微能源网优化调度模型。采用混合整数规划法求解模型,得出各机组与储能装置的启停状态、最优出力及系统综合运行成本。仿真算例表明:通过引入柔性冷、热、电多负荷的需求侧响应,可以提高孤岛型微能源网能源供应的灵活性,并降低系统的运行成本。     

考虑电动汽车换电站不同充电模式的微网能量优化

将换电站作为可控负荷,根据分时电价差异引导其避峰填谷,减小微网系统峰谷差,提高运行效率。以微网最小运行成本为优化目标,通过改进遗传算法优化各微源出力以及换电站充电功率,对比分析了换电站不同充电模式对微网能量优化的影响。结果表明:换电站作为可调度负荷参与系统调节有利于微网对可再生能源的消纳,节省安装储能装置的成本,BSS串联运行方式下调度灵活,效益更好。     

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。     

考虑风电随机性的微网多时间尺度能量优化调度

提出了考虑风电随机性的微网多时间尺度能量优化调度模型,实现了微网日前调度计划和实时调整之间的协调优化调度。该模型的日前调度部分以微网经济运行为目标,考虑风电出力的随机性,利用多场景方法提高了微网适应风电出力随机性的灵活性。在实时运行调整环节,利用响应速度较快的可控负荷消纳风电出力波动,使微网和外部电网的功率交换遵循日前调度计划,保证日前调度计划的有效性。该多时间尺度调度模型通过优化协调各种设备的运行,实现微网经济运行的同时,很好地消纳了风电随机性给外部电网带来的影响,实现了含风力发电微网对外部电网的可调度性。算例仿真验证了该模型的有效性。     

考虑微网间功率交互和微源出力协调的冷热电联供型区域多微网优化调度模型

随着越来越多的微网接入电力系统,逐渐形成了一个个聚集在一定区域的彼此联系紧密的区域多微网系统。通过组成区域多微网系统的各个微网之间的功率交互和微网内多微源的出力协调,可有效提高区域多微网系统的总体运行效益。为此,针对含冷热电联供(combined cooling heating and power,CCHP)系统的区域多微网系统,建立考虑微网间功率交互和微源出力协调的优化调度模型。该模型既计及了微网与配电网、微网与微网之间的功率交互,也计及了微网之间的功率交互对微网内部制冷或制热的微源出力的影响,目标是多微网系统的总体运行成本最低。通过算例分析比较各微网独立运行方式和多微网协调运行方式下微网内部微源的出力情况和多微网的总运行成本。算例结果表明,考虑微网间功率交互会影响CCHP型区域多微网内部微源出力,并促进多微网总运行成本降低,由此验证了所提出模型的有效性与经济性。     

含分布式混合储能系统的光伏直流微网能量管理策略

为了更好地管理大规模分布式光伏发电单元,将光伏直流微网划分为不同区域,且在不同区域配置了相应容量的混合储能单元与区域控制器以实现区域自治。根据各区域光伏电池输出功率与负荷功率间的关系以及储能单元荷电状态(SOC)的不同将系统分为5种运行模式,给出了不同运行模式下的能量管理策略,设计了光伏电池Boost变换器与储能双向DC/DC变换器的控制策略。最后,在Simulink中搭建了一个含多区域的光伏直流微网仿真模型。结果表明,所提方法在保证系统稳定运行的前提下,优化了各元件的出力。     

考虑可削减负荷参与的含风光储微网经济优化调度

现有的微网经济运行大都以分布式电源及储能单元为可控变量进行优化调度,对微网负荷资源的管理关注较少。首先提出了微网中可削减负荷补偿代价模型,其次以微网运行一天综合经济成本最低为目标建立了可削减负荷、分布式电源、燃料电池联合优化调度的四种模式。以一典型微网系统为例,在Matlab环境下编写了优化算法程序,针对四种模式建立了能量优化调度策略,分析了四种模式下微网优化运行结果。仿真结果表明,微网与主网间的能量双向交互能明显降低微网的运行成本,可削减负荷的参与能够有效提高微网运行的经济性。此外,优化模型为微网中联合优化调度进一步发展提供参考依据。     

基于机会约束规划的微网运行备用优化配置

为保证微网孤岛运行的可靠性与经济性,配置合理的运行备用容量具有重要意义。考虑到微网内波动功率主要由可再生分布式电源出力的不可控性、机组的故障停运及负荷预测的不准确性引起的,分析了风机出力、光伏出力和负荷短期预测误差的概率统计规律,提出了基于峰谷分时电价(time-of-use price, TOU)的微网发电侧备用与需求侧备用相协调的运行备用优化新策略。以最小化微网运行备用总购买成本为目标、以一定置信水平满足微网要求为机会约束的条件下,确立了最优运行备用容量的数学模型,并利用基于蒙特卡洛(Monte-Carlo)随机模拟的递阶遗传算法(hierarchical genetic algorithm, HGA)对模型求解。最后以微网实例的仿真结果说明了所建模型的有效性。     

直流微电网潮流控制器与分布式储能协同控制策略

针对直流微电网互联变换器提出一种能根据两端直流母线电压判断自身传输功率方向与大小的智能控制策略。该策略首先将两个直流微电网之间的互联变换器作为微电网潮流控制器(MicrogridPowerFlowController,MPFC)来控制互联线路上的潮流。然后提出一种微网自适应功率下垂控制方法使MPCF与分布式储能协同控制直流母线电压。最后使用Matlab/Simulink仿真验证该控制方法能够有效提高系统的稳定性和效率,并且能够减小因不需要的功率流动所带来的功率损耗及储能的充放电次数。     

基于MILP模型的多主体平衡的微网日前最优调度

新能源微电网作为一种综合能源系统,有利于解决能源短缺和环境污染的问题,具有十分广阔的应用前景。为了实现多主体利益的平衡,同时考虑源-网-荷-储的交互影响,建立了以运行成本和单位购电价格为目标的混合整数规划(MILP)模型。首先对微网中起到平衡作用的蓄电池主体模型进行适当简化,通过实验方法获得蓄电池寿命损耗费用。其次基于MILP模型分析了蓄电池与不同利用率的新能源对调度成本的影响。以第十届电工数模竞赛试题为例进行仿真分析,结果表明该模型能有效提高资源利用率并降低运行成本,实现综合效益的提升。     

基于负荷分类调度的孤岛型微网能量管理方法

目前,国内外对微网运行的能量管理研究已取得了一定的成果,但是,主要是针对并网型微网运行的研究,而对孤岛型微网能量管理的研究还相对较少。因此,针对孤岛型微网的运行特点,研究了微网中的需求侧管理与调度方法,建立了孤岛型微网能量管理的优化调度模型。首先分析了在微网中开展需求侧管理的意义,将微网内的负荷按重要程度和用电特性分为三类,并作为可调度的对象。其次以总运行费用与停电损失之和最小为目标,计及停电量约束、储能设备运行约束和备用容量约束等条件,建立了孤岛型微网能量管理的混合整数规划模型,并使用CPLEX软件进行求解。算例结果表明,引入需求侧管理增加了孤岛型微网能量管理的灵活性,提高了可再生能源发电的利用率,降低了微网的运行成本。     

分时阶梯电价-微电网联合优化调度的不确定二层规划方法

微电网为分布式电源并网提供了有效的技术途径,微电网的优化运行是微电网领域的重要研究课题。电价是影响微电网系统经济收益的重要因素,为进一步提高微电网的经济效益,计及系统不确定性,采用不确定二层规划模型提出分时阶梯电价-微电网联合优化调度方法。首先建立分时阶梯电价下的负荷响应模型。其次以分时阶梯电价为上层决策者,以微电网综合效益最大为上层目标,以微电网优化运行方案为下层决策者,以综合运行成本最小为下层目标,分别计及必要约束条件,建立Maximin形式的不确定二层规划模型。采用混沌粒子群结合不确定函数模拟组成的综合智能算法对所提出的模型进行求解。最后通过一个算例表明,该模型适用于分时阶梯电价机制下微电网优化运行,其各项运行指标要优于原有分时电价机制下的。     

基于弹性负荷分时调度和多电源联合供电的微网经济运行

微网中负荷的供电特性各异,这必将对分布式单元的调度以及微网的运行成本产生影响。提出了一种基于弹性负荷分时调度的微网能量管理策略。首先依据燃气轮机发电成本曲线及电网分时电价,与接入的较大容量储能设备ES2协同供电,减少微网对电网的依赖。其次根据各机组的发电成本函数,建立相应的数学模型,将优化目标转换为二次规划问题,利用内点法优化各机组的功率输出。然后根据用户负荷的不同供电特性,分别在三个调度区间上完成了弹性负荷的调度,并分析了不同比例的两类用户对需求侧负荷管理的影响。最后通过算例仿真,验证了所提控制策略的有效性,提高了微网运行的经济性和可靠性。     

考虑动态激励型需求响应的微电网两阶段优化调度

针对微电网中风电、光伏出力和负荷大小的不确定性,从日前和实时两个阶段出发,建立了微电网两阶段优化调度模型。日前调度阶段建立以微电网总运行成本最优的经济调度模型。实时调度阶段在日前调度优化结果的基础上,综合考虑实时优化调度各电源的出力调整顺序,提出了一种动态激励型需求响应参与的实时滚动优化策略。该策略的激励价格和用户参与容量随时间尺度前进呈现出动态变化,旨在利用价格引导用户提高需求响应的参与程度。通过算例表明,动态激励型需求响应相较于静态激励型需求响应不仅可以提升对日前联络线计划的跟踪效果,还能更好地消除微电网日前预测误差。该策略在显著提高用户收益的同时有效降低了系统运行成本,为市场化的微电网优化运行提供了参考。     

计及分类需求响应的孤岛微网并行多目标优化调度

孤岛微网优化调度中的源荷协调性非常重要,却常被忽视。针对孤岛微网的运行特点,计及分类负荷需求响应,构建了以系统运行成本及污染排放最小化为目标的微网源荷协调多目标优化调度模型。并引入多核并行运算环境和多种群并行交叉变异机制,构建新型的并行多目标微分进化(PMODE)算法对模型进行高效求解,以调和常规智能算法寻优深度和速度间的矛盾。结合应用结果分析了分类负荷发生转移及削减前后对微网内各分布式电源的出力影响和负荷的峰谷调整状况。表明所提出的孤岛微网源荷协调优化调度模型可有效实现节能减排和提升风光消纳率,并验证了PMODE算法的优越性能。