考虑数据中心用能时空可调的多区域能源站协同规划

数字经济背景下，数据中心用能规模日益增长，数据中心用能在时间、空间尺度上的灵活性引起了广泛关注。为充分挖掘数据中心用能灵活性资源、促进综合能源系统资源优化配置，文中在计及电、气、热、冷多能转换互补、多区域互联互济、能量流-数据流深度耦合的基础上，提出了一种考虑数据中心用能时空可调的多区域能源站协同规划模型。首先，对数据负载及数据中心能耗进行建模，并分析了数据中心用能的时空可调特性。然后，以总成本最小为目标构建了考虑数据中心用能时空可调的多区域能源站规划模型。最后，根据是否考虑数据中心用能时空可调特性设置了3个场景进行对比分析，基于中国天津市某实际算例验证了考虑数据中心用能时空可调特性在提高设备利用率、降低投资成本等方面的积极作用。     

考虑主动管理与需求侧管理的主动配电网分布式光伏最大准入容量计算方法

为了在确保配电网安全、稳定运行的同时,促进配电网分布式光伏消纳,文章提出了一种主动配电网分布式光伏最大准入容量计算方法。以最大化分布式光伏准入容量为目标,计及系统潮流方程、节点电压、支路电流等多个电气约束,采用有载调压、无功补偿、储能充放电、网络重构、负荷削减等主动管理措施和需求侧管理措施,提升了“源荷”不确定性最不利条件下分布式光伏最大准入容量,建立了二阶段鲁棒优化模型。将原模型分解为主问题与子问题后,转化为混合整数二阶锥形式,使用列与约束生成算法求解。在改进的IEEE 33节点算例上对模型与算法的有效性进行检验,得到了主动配电网分布式光伏最大准入容量,并验证了主动管理与需求侧管理对其的提升作用。     

计及综合需求响应的电-热综合能源系统分布式光伏最大接入容量评估

为提高综合能源系统分布式光伏的接入容量,考虑电、热多元综合需求响应,建立了电-热综合能源系统对分布式光伏的最大接入容量评估模型。首先,建立电-热综合能源系统的稳态数学模型。然后,基于价格型需求响应、激励型需求响应与弹性热负荷响应,建立了包含电力与热力负荷的综合需求响应的模型。最后,以分布式光伏接入容量最大为目标函数,建立了综合能源系统的接入能力评估模型,并通过松弛技术将问题转化为混合整数二阶锥规划问题。IEEE-33与百利岛33节点耦合系统的算例证明了所提方法的有效性。     

计及P2H的电-热互联综合能源系统概率能量流分析

电转热(P2H)技术可以平抑分布式可再生能源发电功率波动,促进光伏发电的消纳与电-热互联综合能源系统的协同运行。建立了含光伏的电-热互联综合能源系统概率能量流模型,采用Nataf变换对相关非正态的光伏输入随机变量进行抽样,并与拉丁超立方采样相结合,定量评估P2H对电力系统和热力系统概率能量流的影响。实际巴厘岛的算例分析结果验证了所建立模型的有效性。在含光伏的电-热互联综合能源系统中,P2H可促进分布式可再生光伏的消纳,并有效增强系统的安全性。     

基于机会约束目标规划的多电-气互联综合能源系统分布式优化模型

多个综合能源系统间通过电能交互能有效提高系统风电消纳水平,寻求考虑风电不确定性下的多区域能量管理最优策略成为必要的研究工作。针对风电的随机出力特性和区域间电能传输的安全可靠性问题,将随机优化与分层协调技术相结合,建立了基于机会约束目标规划的多电-气互联综合能源系统分布式优化模型。首先,对单个电-气互联综合能源系统精细化建模,从系统经济性出发,引入区域间联络线灵活性机会约束。进一步,采用二阶锥松弛和确定性等价方法将该模型转化为混合整数二阶锥规划模型,利用广义Benders分解（general Benders decomposition,GBD）法,将模型分解为主、子问题反复迭代求解。最后,算例表明求解方法具备较好的收敛特性和计算效率,有效保障不同区域内用户信息隐私并有较强自适应性,而且机会约束目标规划模型比传统机会约束具有更好的经济性和灵活性。     

考虑主动管理的分布式光伏发电消纳能力研究

随着分布式光伏接入配电网逐渐增多,其消纳能力越来越受到人们关注。文章对考虑主动管理的分布式光伏消纳能力进行了研究,提出了主动配电网中分布式光伏发电最大消纳量的计算方法。在分析分布式光伏发电和负荷的时序特性的基础上,提出了综合考虑混沌思想和自适应度调整的改进粒子群算法,研究了削减分布式电源出力、调节有载调压变压器抽头、无功补偿等主动管理措施对分布式光伏最大消纳量的影响。IEEE 33节点配网系统验证了所提模型的合理性和算法的有效性,3种主动管理措施能有效提高分布式光伏的最大消纳量。     

分布式光伏边界渗透率快速定位及消纳方案择优

随着分布式光伏在中低压配电网中的快速发展,评估分布式光伏的消纳能力成为配电网规划和运行工作的基础。提出了基于分布式光伏最大渗透率快速计算及不同消纳方案综合择优的消纳能力评估方法。首先,聚焦于节点电压约束以及线路载流量约束,针对每一个分布式光伏数量、安装位置的场景,应用二分法快速计算分布式光伏在该随机场景下满足节点电压约束的最大渗透率,克服了传统随机场景模拟法中迭代容量线性增加带来的效率低、计算时间长等问题。其次,分析了分布式光伏数量和不同安装位置对边界渗透率的影响,最后通过对日均电压偏移率、日均电压上限安全裕度、日网损和分布式光伏消纳容量4个指标的综合计算,筛选出综合满意度最优的分布式光伏消纳方案。所提方法应用于承德市某实际配电系统,验证了所提方法的有效性。     

考虑源、荷不确定性的工业园区电-气互联综合能源系统模糊优化调度

针对源、荷不确定性引起的电-气互联综合能源系统非经济运行的问题,构建了考虑源、荷不确定性的工业园区电-气互联综合能源系统模糊优化调度模型.建立了考虑电转气技术的园区电-气互联综合能源系统模型;从源、荷两侧出发,用模糊隶属度参数来表征新能源及负荷的不确定性,建立了计及风电及电、气负荷不确定性的可信性模糊机会约束模型,并通...     

分布式光伏边界渗透率快速定位及消纳方案择优

随着分布式光伏在中低压配电网中的快速发展,评估分布式光伏的消纳能力成为配电网规划和运行工作的基础。提出了基于分布式光伏最大渗透率快速计算及不同消纳方案综合择优的消纳能力评估方法。首先,聚焦于节点电压约束以及线路载流量约束,针对每一个分布式光伏数量、安装位置的场景,应用二分法快速计算分布式光伏在该随机场景下满足节点电压约束的最大渗透率,克服了传统随机场景模拟法中迭代容量线性增加带来的效率低、计算时间长等问题。其次,分析了分布式光伏数量和不同安装位置对边界渗透率的影响,最后通过对日均电压偏移率、日均电压上限安全裕度、日网损和分布式光伏消纳容量4个指标的综合计算,筛选出综合满意度最优的分布式光伏消纳方案。所提方法应用于承德市某实际配电系统,验证了所提方法的有效性。     

考虑多种调压措施的分布式光伏消纳能力研究

随着分布式光伏的大量并网,电压越限成为限制其大量接入的重要因素。针对光伏接入引起电压越限的情况,研究了多种调压措施对配电网光伏接纳能力的影响。首先,从电压不越限、潮流不过载等约束条件出发,建立了分布式光伏消纳模型。其次,分析了加入调压措施对分布式光伏消纳能力的影响。最后,采用试探法求解了不加调压措施前和加入调压措施后光伏的最大准入容量。以IEEE33节点配电系统为仿真算例,分析了限制各个节点光伏容量增加的原因。仿真结果表明,考虑调压措施可以有效地提高分布式光伏的消纳能力,避免电压越限的发生。     

考虑电转气响应特性与风电出力不确定性的电-气综合能源系统协调调度

未来可再生能源将在新型电力系统中占主导地位,风光消纳问题会日趋严峻,电转气技术可以应对风电波动,为解决这一问题提供了有效途径.现有研究在电-气综合能源系统调度过程中虽然考虑了电转气设备,但忽略了电转气设备的响应特性,这不仅夸大了风电消纳能力,而且难以保证调度结果的可行性.为解决上述问题,提出了在风电不确定条件下考虑电转气设备响应特性的电-气综合能源系统调度模型.首先,通过机会约束刻画风电出力不确定条件下系统安全运行要求;然后,考虑了电转气设备的响应特性及相应停启时间约束;最后,利用分段线性化和数值积分的方法将调度模型转换为混合整数线性规划模型.仿真结果表明考虑电转气响应特性对电-气综合能源系统的可靠、经济运行有重要意义.     

含光伏的油田综合能源系统的热电厂和需求响应协同调峰能力分析

大规模发展可再生能源是构建低碳可持续能源系统的重要保障,源-荷协同调峰是消纳可再生能源的有效途径。为此,研究含光伏的油田综合能源系统的热电厂和需求响应协同调峰,分析冬季典型场景下的热电厂热电耦合机理,建立热电耦合调峰约束;针对油田综合负荷的用能特性和分布式光伏发电的特点,建立负荷集群的用电数学模型和用热数学模型,考虑热电机组、负荷响应及源-荷系统运行技术约束,以油田全局能耗成本最小为目标建立自备热电厂和需求响应协同调峰优化模型,制定油田电网源-荷协同调峰策略,通过循环寻优求解源-荷协同最大调峰能力。算例分析表明,源-荷协同光伏发电调峰能有效地提高油田电网对光伏发电的消纳能力,供暖负荷的需求响应使冬季热电厂“以热定电”的刚性约束弹性化,调峰贡献度在需求响应中占比最大。     

一种矩阵化描述的分布式光伏准入容量计算方法

针对配电网大面积接入分布式光伏的准入容量计算问题,考虑电压稳定和区域太阳光能量的分布,首先分析了分布式光伏接入对配电网的影响。然后用自定义矩阵导出电压约束,提出一种矩阵化描述的准入容量计算方法,避免在应用电压约束进行准入容量计算时的潮流迭代问题。采用通用的数据结构和矩阵化的描述,便于计算规模的扩展。采用遗传算法计算各节点准入容量,得出以电压为约束的准入容量值。最后以IEEE11节点系统为例对提出的方法进行了仿真计算,分别得到分布式光伏无额外限制接入、按距离均匀分布接入和按节点均匀分布接入三种情景的准入容量,进而提出适用于大面积分布式光伏接入配电网的原则。     

基于时序电压灵敏度的ADN分布式光伏选址及定容评估

随着分布式光伏的快速发展,如何确定主动配电网中分布式光伏的安装位置及最大准入容量成为促进新能源消纳良性发展的研究热点.由于分布式光伏的接入会对配网电压产生很大影响,首先提出时序电压灵敏度指标,从电压角度得到分布式光伏的候选安装节点.其次,构建源荷不确定性时序场景集,建立计及不确定性的分布式光伏准入容量评估模型,并基于鲁棒线性化思想及对偶理论将模型转化为混合整数线性规划模型,以便模型的求解.通过Matlab搭建IEEE 33节点系统,仿真结果证明了所建模型的适应性及有效性.     

考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度

风电、光伏等清洁能源发电具有反调峰特性和不确定性,容易造成弃风、弃光。为应对清洁能源消纳这一挑战,提出考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度模型。搭建电转气和冷热负荷惯性模型,并分析碳交易机制下电转气设备的工作特性以及冷热负荷惯性对其需求的影响,从而建立冷热负荷供需不等式约束条件;进一步建立考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统运行成本最小目标函数,以及相应的各机组与系统功率约束。通过YALMIP和GUROBI工具箱建立并求解最优调度模型,结果表明：所提方法能够提高清洁能源消纳能力,降低综合能源系统运行成本。     

计及电转气的电–气互联综合能源系统削峰填谷研究

作为未来能源利用的重要形式,电–气互联综合能源系统同样受到高渗透率新能源的威胁。电转气技术的能量转换和时空平移特性为新能源消纳和负荷削峰填谷提供了有效途径。提出一种削峰填谷模型,通过电转气和燃气轮机协调作用平滑电–气互联综合能源系统净负荷曲线,并兼顾系统运行的经济性。算例采用修改的IEEE39节点电力网络与比利时20节点天然气网络耦合系统,分析比较4种场景下的风电消纳能力、净负荷波动情况和系统运行成本,验证了电转气和该文所提削峰填谷模型能够有效平抑净负荷波动并提高系统风电消纳能力。最后分析削峰填谷目标的经济折算系数对削峰填谷效果的影响。     

考虑电转气和负荷惯性的综合能源系统优化调度

风电光伏等清洁能源发电具有强的反调峰特性和不确定性等特点,造成大量弃风弃光现象。在综合能源系统下,多种负荷间的联系加强。为了应对清洁能源消纳这一挑战,提出了考虑电转气和冷热负荷惯性的优化调度模型。首先建立了电转气和冷热负荷惯性模型,分析电转气设备的工作原理和负荷惯性对负荷需求的影响,并建立冷热负荷供需不等式关系的约束条件。其次建立综合能源系统运行成本最小的目标函数,建立风电、光伏、热电联产机组,微型燃气轮机和电制冷机。最后用YALMIP和GUROBI建立并解决了建立的最优调度模型。通过仿真验证了该方法,使清洁能源消纳能力得到提高,综合能源系统的运行成本也得以降低。     

考虑P2G的电-气综合能源系统分布式最优能量流

由电力系统和天然气系统耦合构成的电-气综合能源系统是“能源互联网”的重要组成部分,是实现能源低碳、高效、环保利用的关键环节。本文提出了一种考虑电转气(power to gas, P2G)的电-气综合能源系统分布式最优能量流模型及分布式求解算法。首先对P2G技术中的电转甲烷技术进行简单的概述;其次,以电-气综合能源系统的运行成本为优化目标,综合考虑电力系统、天然气系统运行约束及能量耦合约束,建立电-气综合能源系统的最优能量流(optimal energy flow, OEF)模型;针对电力系统和天然气系统归属于不同利益主体的特点,提出了基于交替方向乘子法(alternating direction multiplier method, ADMM)的OEF模型求解方法;最后,在IEEE-39节点电力系统和修改的比利时20节点天然气系统组成的电-气综合能源系统进行算例分析,仿真结果表明,考虑P2G的OEF模型可充分提高系统运行经济性,本文的模型求解算法在保证精度的情况下大大提高了计算的求解速度。     

基于演化博弈的区域电–气互联综合能源系统用户需求侧响应行为分析

随着用户侧多能负荷尤其是气-电负荷的耦合程度不断加深,用户需求响应的准确建模及用能行为分析对区域电-气互联综合能源系统的建设至关重要。该文建立了区域电-气互联综合能源系统调度优化模型,通过节点能量平衡方程分析节点能源价格;基于节点能源价格,以用户市场消费剩余量化节点区域用户能源消费的估值,考虑多能用户气、电负荷的可替代性,建立基于演化博弈的需求响应模型;基于演化博弈过程,通过不同的用能策略修订协议进行求解;最后,通过算例对用户响应行为进行推演,分析用户基于演化博弈的用能行为趋势及其对系统的影响。     

基于机会约束规划的电气互联综合能源系统随机最优潮流

综合能源系统是未来能源利用的发展趋势,其中电力系统和天然气系统的联系最为紧密,但随机因素的增加也给综合能源系统的安全稳定运行带来了挑战。针对电-气互联综合能源系统的最优潮流问题,考虑风电场出力的随机性以及电力负荷、天然气负荷的随机性,建立其机会约束规划模型,并采用基于半不变量法和内点法的启发式算法进行求解。采用修改的IEEE 30节点电力网络与比利时20节点天然气网络构建电-气互联综合能源系统,分析比较了不同置信度水平和不同波动性情形下系统运行状态以及运行成本的变化,并与确定性情形对比,结果表明机会约束规划模型有助于提高电-气互联综合能源系统运行的安全性。