考虑电能交互的冷热电区域多微网系统双层多场景协同优化配置

多个冷热电联供型微网通过区域配电网进行连接构成多微网系统,可有效提高区域冷热电多微网系统的总体运行效益。提出一种考虑电能交互的冷热电区域多微网系统双层多场景协同优化配置方法。考虑风光出力的不确定性和相关性,提出基于非参数核密度估计和Frank-Copula函数的风光出力场景生成方法,得到典型日风光出力序列;以多场景下多微网系统年化总投资成本、维护成本与运行成本综合最低为目标,建立多微网系统规划与运行相结合的双层多场景协同优化配置模型;基于某地实测数据生成典型日风光出力场景,通过算例分析多微网系统中设备配置、设备出力和负荷平衡情况,结果表明,考虑电能交互会影响多微网系统中设备出力,并能够降低多微网系统的年化总成本,验证了所提配置方法的有效性和经济性。     

融合风光出力场景生成的多能互补微网系统优化配置

多能互补系统结构及设备耦合关系复杂,为提高含高渗透率新能源的多能系统的能源利用效率和运营效益,对考虑风光出力不确定性和相关性的多能互补微网系统优化配置问题进行了研究。在规划阶段充分考虑新能源随机性与相关性,提出了基于核密度估计和Copula理论的风光出力场景生成方法,得到典型日风光出力序列;基于能量枢纽,建立结构完善的含风光多能互补系统的多能流平衡方程,进而以年化总成本最低和一次能源节约率最高为目标建立配置与运行相结合的多能互补系统的双层优化配置模型,并采用智能优化算法对模型进行求解。算例验证和灵敏度分析表明,所述方法能够在考虑风光出力不确定性的基础上得到结构完善的多能互补微网系统优化配置方案,有效降低了多能系统总成本并提高了一次能源节约率。     

考虑灵活性需求的园区综合能源系统协同优化配置

为了进一步考虑灵活性需求对综合能源系统(IES)资源配置的影响,在IES规划过程中,提出一种计及灵活性需求及新能源不确定性的园区IES协同优化配置方法。基于价格弹性理论建立综合需求响应(IDR)柔性负荷模型,采用Z-number方法描述IDR认知过程与结果的不确定性;考虑新能源的随机性和相关性,利用非参数估计法与Frank-Copula函数改进风光出力联合概率模型,得到典型日风光出力曲线;以IES运营商年化总成本最低为目标,构建上层优化设备型号与台数、下层优化机组运行的IES双层协同配置模型。算例结果表明相较于未考虑IDR及新能源不确定性的场景,所提配置模型减少了成本,进一步提高了经济性,同时配置方案充分考虑源荷双侧不确定性给系统带来的运行风险问题,从而实现了IES规划经济性与运行安全性的平衡。     

考虑风光不确定性的微网经济风险博弈模型

微网中风光等可再生能源发电出力的不确定特性会对优化调度产生影响,因此需开展考虑风光出力不确定性的优化策略研究。文章计及风光出力的不确定性,提出一种微网讨价还价博弈模型,并定量定性分析不确定性对于微网优化的影响。为表征可再生能源的不确定性因素,建立风光出力的马尔科夫链模型,结合蒙特卡洛法模拟出大量风光出力场景,进而利用模糊C聚类生成典型场景;提出综合考虑微网运行经济性及风险性的讨价还价博弈模型;应用MATLAB调用IPOPT优化软件实现模型求解,算例验证表明,文章建立的模型提高了风光出力的消纳率,调动了储能机组的积极性,兼顾微网运行的经济性和风险度;描述风光转移概率的特征,分析风光不确定性对微网优化的影响。     

基于GAN场景模拟与条件风险价值的独立型微网容量随机优化配置模型

为了考虑风光不确定性给微网运行带来的风险,针对独立型微网的容量优化配置,提出一种基于生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)场景模拟和条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)的容量随机优化配置模型。首先利用GAN模拟大量风光出力场景,再用K-medoids聚类进行消减得到若干典型场景;其次,以微网供电可靠性为约束,以经济性和可再生能源利用率为目标函数,通过CVaR度量因风光资源不确定性给微网系统带来的运行风险,并将其以平均风险损失的形式与目标函数相结合,构建微网电源容量随机优化配置模型;最后,采用电源损失风险和负荷风险损失指标对配置结果进行评价。仿真算例表明,相比于仅采用典型年风光资源数据进行配置的传统方法,文中提出的模型对于规划周期内可能出现的运行场景适应性更好。     

计及灵活性供需平衡的储能优化配置

针对因新能源在电力系统中占比不断提升而带来的电力系统规划和运行过程均需提高供需灵活性的问题,提出了兼顾灵活性和经济性的电力系统储能配置方法。首先,在源荷两端灵活性需求分析的基础上,从电力电量平衡角度对系统灵活性进行了评估;然后,考虑风光出力的不确定性、相关性,利用Frank-Copula函数场景生成方法得到风光联合出力的典型场景;最后,建立了双层优化模型。在模型中,上层模型用于从储能投建经济性最优的角度制定储能的配置方案;下层运行优化模型用于从综合运行成本最优的角度制定优化调度方案。利用上、下层模型对方案进行不断迭代优化,最终得到兼顾经济性和灵活性的最优储能配置方案。以改进的IEEE-RTS24节点系统为算例进行验证,结果表明所提方法在求解储能配置容量方面具有较好的经济性和灵活性。     

含热泵和电热混合储能的建筑微能源网经济优化调度

为实现微能源网经济运行,提出一种含热泵和电热混合储能的建筑微能源网经济优化调度方法。首先基于ETP模型结合蒙特卡洛模拟建立采用通断调节的大规模空调负荷聚合模型,确定逐时冷负荷需求。然后构建考虑相变蓄冷变温特性与风冷热泵出力特性的微能源网优化调度模型。最后以微能源网全寿命周期成本最小为目标函数,应用Python+Gurobi对模型进行求解。分析夏季3种典型天气,4种场景下的优化调度结果,仿真结果表明：配置电热混合储能具有电、冷负荷削峰填谷的效果,能降低初始投资成本与运行成本,系统的经济性和灵活性更优。     

考虑直接负荷控制不确定性的微能源网鲁棒优化运行

通过迅速发展的能源互联网技术,微能源网能够提供电、热、气等多类型的能源,实现多种能源的统一调度。直接负荷控制作为一种重要的需求响应方式参与微能源网优化运行,但风光出力和受控负荷响应直接负荷控制的不确定性会对优化运行结果产生重要影响。建立了考虑受控负荷响应功率不确定性的直接负荷控制模型,使用(p,w)-norm不确定集刻画响应直接负荷控制的负荷功率和风光预测出力的不确定性,建立微能源网鲁棒随机优化调度模型,通过(p,w)-norm不确定集下的鲁棒线性优化理论,实现随机优化模型向确定优化模型的转化。算例结果验证了直接负荷控制参与微能源网优化运行的作用和考虑直接负荷控制不确定的必要性,以及鲁棒性指标和波动量指标对经济性和鲁棒性的协调作用。     

基于鲁棒优化的微能源网综合需求响应协同调度策略

针对微能源网中可再生能源出力的不确定性,基于微能源网中综合需求响应的"多元互动"特征,提出了综合需求响应平抑可再生能源波动的策略,建立了微能源网综合需求响应日前和日内协同调度的两阶段鲁棒优化模型.模型中引入了风、光的不确定预算参数调节系统的经济性和鲁棒性,日前阶段考虑了最劣场景,确定系统日前调度方案,日内调控阶段基于日前阶段的优化结果,优化系统最劣场景下的调控方案.利用强对偶理论和列约束生成算法对min-max-min结构的鲁棒优化问题进行转化和求解.算例结果表明,鲁棒优化方法可提高系统抵抗不确定风险的能力,综合需求响应可提高微能源网的经济性和自给能力.     

考虑风电不确定性的CCHP型微网日前优化经济调度

冷热电联供（combined cooling， heating and power， CCHP）型微网中分布式可再生能源占比较高，风力发电因其随机性、波动性等特点，为CCHP型微网的优化调度带来了挑战。文章通过最小化系统期望运行费用，建立了一种考虑风电不确定性的CCHP型微网日前优化经济调度模型。基于截断通用分布模型精确描述风电出力的不确定性，通过蒙特卡洛模拟方法生成风电场景后，采用后向场景削减技术获取典型风电场景。通过天津某园区算例，从储能装置工作状态、弃风与供能缺额、微网运行经济性这3个方面进行了详细分析，验证了微网优化经济调度时采用截断通用分布模型表征风电不确定性的必要性和经济性。     

计及日前-实时交易和共享储能的VPP运行优化及双层效益分配

随着“双碳目标”的提出和可再生能源渗透率的增加,确保电力系统灵活运行变得愈加重要。针对源、荷、储等多类分布式灵活性资源,构建了电力市场环境下计及风光不确定性和共享储能的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)运行优化和双层效益分配模型。首先,构建了含分布式风光机组、共享储能、柔性负荷的VPP系统结构,并建立了两级电力市场交易机制。其次,利用场景生成与削减的方法处理了风光出力不确定性,在此基础上以VPP运行收益最大化为目标,构建了考虑日前-实时交易的VPP运行优化模型。再次,为保障参与主体收入公平性和合理性,基于双层合作博弈Owen值法,分别建立了VPP参与主体收益分配策略和共享储能投资主体收益分配策略。最后,通过算例分析验证了所提模型的有效性。算例结果表明含共享储能的VPP能够有效降低风光不确定性造成的干扰,提高VPP在日前-实时两级市场中的收益;通过Owen值法对各投资主体进行效益分配,有助于保障系统的公平合理性。     

计及日前-实时交易和共享储能的VPP运行优化及双层效益分配

随着“双碳目标”的提出和可再生能源渗透率的增加,确保电力系统灵活运行变得愈加重要。针对源、荷、储等多类分布式灵活性资源,构建了电力市场环境下计及风光不确定性和共享储能的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)运行优化和双层效益分配模型。首先,构建了含分布式风光机组、共享储能、柔性负荷的VPP系统结构,并建立了两级电力市场交易机制。其次,利用场景生成与削减的方法处理了风光出力不确定性,在此基础上以VPP运行收益最大化为目标,构建了考虑日前-实时交易的VPP运行优化模型。再次,为保障参与主体收入公平性和合理性,基于双层合作博弈Owen值法,分别建立了VPP参与主体收益分配策略和共享储能投资主体收益分配策略。最后,通过算例分析验证了所提模型的有效性。算例结果表明含共享储能的VPP能够有效降低风光不确定性造成的干扰,提高VPP在日前-实时两级市场中的收益;通过Owen值法对各投资主体进行效益分配,有助于保障系统的公平合理性。     

考虑风电-负荷及综合需求响应不确定性的能量枢纽双层优化运行及配置方法

现有研究在关注多能互补系统中源荷双侧不确定性问题时,忽略了用户侧综合需求响应(IDR)不确定性的影响。为此,文章以能量枢纽(EH)为研究对象,综合考虑可再生能源发电侧、用电侧以及用户侧电/热综合需求响应三方面不确定性,提出一种双层能量枢纽规划配置模型。论文结合非参数密度估计与Copula理论对传统源荷双侧不确定性概率模型进行改进,同时基于基线负荷与负荷弹性系数双重不确定性,提出电/热综合需求响应量计算方法;在此基础上,以系统年综合运行费用最小为目标,分层求解能量枢纽设备配置与能量分配情况。算例表明,配置计算中计及IDR有助于平缓系统净负荷曲线,减小用户用能及间歇性电源出力不确定性对系统配置结果的影响,使系统经济、环保运行。     

考虑生物质废物分类处理的微能源网运行优化模型

针对"无废城市"与能源互联网背景下不断提高的微能源网自治能力和多运行模式调节需求,建立含生物质废物处理设施的电?热?氢?气微能源网优化模型.首先,分析不同生物质废物分类处理方法,针对干垃圾建立热解气化发电模型,针对湿垃圾和粪污建立发酵制气模型.其次,建立以微能源网运行成本最低和生态效益最大为目标的多目标运行优化模型.考虑到微能源网的多能源源荷不确定性以及废物产生量的不确定性,提出一种微能源网鲁棒多目标优化算法.算例结果验证了所提出考虑生物质废物处理设备供能的微能源网优化运行模型在提高多能源微网运行经济性的同时,能够提升城市的废物处理能力,实现能源消费与环境治理的有效融合.     

微能源网多能源耦合枢纽的模型搭建与优化

多能源耦合枢纽作为微能源网的核心部件,其系统模型的准确性将影响微能源网的运行效率。文中针对一种包含太阳能和风能发电系统、储能系统、有机朗肯循环系统、传统冷热电三联供系统的多能源耦合枢纽,综合考虑负荷需求、价格因素和环境因素,以系统运行成本、一次能源消耗量和碳排放量最小化为目标,建立了微能源网中多能源互补的多目标优化模型;采用粒子群算法对发电机和储能的运行策略进行求解,得到最优目标。最后,与微电网进行对比分析,验证了多能耦合系统在提高能源利用率和减少碳排放方面的优势。     

考虑实时市场平衡费用的含风电日前市场电能-备用联合出清模型

风电出力的不确定性为日前市场出清带来了挑战。提出一种风电参与的日前电能-备用联合出清模型,采用多场景技术描述风电出力的不确定性,基于场景集合求解模型达到出清结果。所提出的模型引入风电出力不确定性所带来的备用购买费用和实时市场的平衡费用来考虑日前市场出清结果对实时市场的影响,以达到减少实时市场的平衡压力,保障系统稳定运行的效果。同时该模型考虑弃风和失负荷惩罚费用来保障风电资源的充分利用和系统的安全稳定运行。改进的IEEE30系统算例结果对比及分析表明,所提出的模型可充分利用风电资源,有效降低日前市场电能生产成本,并减少弃风量,降低失负荷风险。在风电大规模接入电力系统的情况下具有较好的实际应用价值。     

考虑实时市场平衡费用的含风电日前市场电能-备用联合出清模型

风电出力的不确定性为日前市场出清带来了挑战。提出一种风电参与的日前电能-备用联合出清模型,采用多场景技术描述风电出力的不确定性,基于场景集合求解模型达到出清结果。所提出的模型引入风电出力不确定性所带来的备用购买费用和实时市场的平衡费用来考虑日前市场出清结果对实时市场的影响,以达到减少实时市场的平衡压力,保障系统稳定运行的效果。同时该模型考虑弃风和失负荷惩罚费用来保障风电资源的充分利用和系统的安全稳定运行。改进的IEEE30系统算例结果对比及分析表明,所提出的模型可充分利用风电资源,有效降低日前市场电能生产成本,并减少弃风量,降低失负荷风险。在风电大规模接入电力系统的情况下具有较好的实际应用价值。     

考虑电力系统灵活性的网-储联合规划

高比例可再生能源接入电网使得规划问题更加复杂。提出考虑电力系统灵活性的网-储联合规划方法。分析风电和光伏出力的相关性,采用蒙特卡罗方法生成大量可再生能源发电和负荷场景。基于k-means聚类算法对生成的场景进行缩减,并利用改进的遗传算法确定最优聚类数。通过斯皮尔曼系数筛选典型场景,构建考虑生成概率的典型场景集合。建立以提升灵活性、降低投资成本为目标的双层网-储联合规划模型,并采用灰狼算法迭代求解。算例分析结果表明所提网-储联合规划方案能够有效地提升电力系统灵活性,促进可再生能源消纳。     

考虑暂态稳定性的网储多目标双层优化

随着风电和负荷的不断发展,输电阻塞、弃风和运行安全等问题对电网规划提出了新的挑战。储能系统具有响应速度快、配置方便灵活、适用范围广等优点,在风电消纳、缓解输电阻塞、系统安全运行中发挥着重要作用。为提高电网输电能力和抗扰动能力,结合系统故障后的暂态运行特性,在规划和运行层面综合考虑电网输电能力、弃风水平和暂态稳定性,以系统建设运行指标和系统稳定指标为多目标建立双层网储联合规划模型。外层模型为考虑储能系统选址定容规划的多目标模型,内层模型为考虑机组组合问题的输电网扩容模型。为提高求解效率,将扩容线路潮流约束、储能系统充放电模型、机组发电成本曲线等进行线性化处理。采用NSGA-Ⅱ算法和GUROBI求解器求解所提模型,并利用改进Garver-6 节点系统进行算例分析,在不同场景下验证了所建模型的有效性和合理性。     

基于鲁棒优化的主动配电网分布式电源优化配置方法

为优化配置作为分布式发电的有效管理平台的主动配电网,针对含分布式发电并网的主动配电网优化配置问题,给出一种基于鲁棒优化理论的优化配置模型。首先,以综合配置成本最小为目标函数,计及功率平衡约束、可控微源运行约束、旋转备用约束等必要约束条件,建立主动配电网优化配置模型。针对模型中的不确定性,采用鲁棒优化框架将分布式光伏和风电区间模型中的不确定变量进行消除,再采用线性对偶理论和拉格朗日求导法将其转化为确定性的优化配置模型。仿真算例表明,主动配电网相比于传统配电网具有更高的运行经济性和可靠性。同时,所建立的模型能够计及风光出力不确定性对配置结果的影响,从而适用于主动配电网优化配置方案制定。