新能源电力系统控制与优化

新能源电力的规模化开发以及传统能源的清洁高效利用已成为当前能源革命的主题.目前,我国新能源电力比例持续增加,但受限于化石能源占主导的电源结构,未来很长一段时间内我国将处于混合能源时代.强随机波动性、间歇性以及不确定性使得规模化新能源电力的消纳问题日益严重,我国弃风弃光现象十分突出.深入认知电源侧、电网侧、负荷侧的基本特性,着重解决其控制与优化难题,是实现新能源电力系统安全高效运行的基本前提.本文围绕电源效应、电网响应、负荷响应,着重从电网友好型发电控制、基于多源互补的火力发电弹性控制、适应高比例新能源电力消纳的电网调度控制、需求侧资源特性与主动适应控制以及基于分布式能源的微电网控制5个方面阐述了新能源电力系统局部与全局控制中存在的关键科学问题.     

基于双向长短时记忆网络的并网微电网能量供需平衡优化

为保证并网微电网的稳定运行,针对微电网负荷波动较大,稳定性较差的问题,提出基于双向长短时记忆网络的并网微电网能量供需平衡优化方法。该方法通过双向长短时记忆网络划分并网微电网中的负荷类别,并引入注意力机制优化分类结果,获取并网微电网中的可控负荷结果;结合该结果和储能系统的能量损失情况、风光综合功率波动水平,构建目标函数并确定约束条件,采用改进帝国竞争算法求解目标函数,获取保证获取全局负荷调度最佳结果,实现并网微电网能量供需平衡优化。测试结果显示：该方法能够有效调度并网微电网中负荷,调整并网微电网供需侧有功和无功功率的结果,使其在±0.50kvar内范围波动,优化后满足微电网中的而负荷需求;保证微电网的稳定运行。     

计及激励型需求响应的微电网可靠性分析

鉴于激励型需求响应能够引导用户调整用电行为、主动参与负荷削减,而微电网中的分布式电源及储能能为实施激励型需求响应提供响应时间,文中对计及激励型需求响应的微电网可靠性进行了重点研究。首先分析了激励型需求响应的机理及其对供电可靠性的影响,接着对用户进行分级、建立了需求响应的调度模型,然后以用户收益最大为目标建立用户侧的响应模型,并提出了计及激励型需求响应的微电网负荷削减策略,最后基于蒙特卡洛模拟方法对改进的RBTS Bus6测试系统进行可靠性评估和经济性分析。算例结果验证了所建模型的有效性,证明了激励型需求响应能有效提高微电网的可靠性和经济性。采用随机优化理论,研究具有提前通知选择时供电公司对于可中断负荷的最优决策模型,并给出模型的解析解。     

基于XGBoost短期预测控制的微电网多时间尺度调度

针对交直流混合微电网中可再生能源发电不确定性导致的预测误差,提出一种基于XGBoost短期预测控制的多时间尺度调度策略.基于NSGA-II算法,结合风光出力与负荷的供需关系,优化和制定未来24小时的调度计划;针对预测误差产生的功率波动,引入XGBoost短期预测模型,实现对日前调度的实时修正.以中国北方某小区供电系统为例进行验证,并分析不同直流负荷比例对优化调度结果的影响,结果表明该方法可以有效提高微电网运行效益及稳定性.     

考虑需求侧响应的微电网群协调优化调度模型

针对单个微电网中存在严重的风、光利用率不足的问题,从需求侧响应入手,建立一种微电网群协调优化调度模型。模型通过能量管理中心协调微电网群供给侧的可再生能源,实现各微电网之间能源互补,并根据需求侧响应转移柔性负载和调度自身的发电机组,实现微电网的优化运行。以三个微电网构成的微电网群为例进行实验,验证需求侧响应与微电网之间的协调优化调度策略的可行性,并进行各策略之间的对比分析。实验结果表明,所提出模型能够有效降低储能装置的使用频率。     

基于模型预测控制的含多微电网的能源互联网分布式协同优化

研究了预测不确定性条件下含多个微电网的能源互联网分布式协同调度策略.各微电网都拥有多种智能负荷,如功率可调负荷、可调度负荷和关键负荷;部分微电网含有分布式电源,如微型燃气轮机、风电机组、光伏发电系统等;且部分微电网还拥有储能设备,如电池储能系统.每个微电网都可当做一个独立的实体,拥有自己的运行目标,这些运行目标可表示成混合整数规划模型.提出了基于并行分布式优化的博弈模型以较小的信息通信量协调各微电网带有竞争性的运行目标.在此基础上,引入模型预测控制（MPC）机制以降低能源互联网中风、光等可再生能源输出、负荷需求及电价波动的不确定性产生的不利影响.算例证明了本文所提方法的可行性和有效性.     

多源多变换微电网系统建模与动态稳定分析方法

微电网内部电力电子变换器接口型分布式电源广泛存在.电力电子接口微源具备与传统电力系统电源拓扑结构、控制方法和动态特性的差异性,控制方法的多样性、电力电子接口微源高渗透率将给低惯量微电网的协调控制和安全稳定运行带来严峻的挑战.多类型微源、多类型负荷在微电网内混合共存,可能引发源源耦合交互、负荷间交互以及源荷交互,不同特性的设备间相互作用将重新塑造区别与传统电力系统的动态响应特性,并诱发稳定性问题.本文首先归纳总结可再生能源渗透率不断提升下多源多变换微电网典型运行特性和存在的稳定性问题,详细阐述了含风光柴储多源多变换接口的微电网模块化动态建模方法.在此基础上,给出了用于微电网动态稳定分析的特征值分析方法和基本步骤.以珠海东澳岛多源多变换智能微电网为对象,基于提出的动态建模方法和动态稳定分析方法,给出建模与分析讨论结果.论文对多源多变换微电网系统动态稳定分析方法的论述可为微电网的广泛推广和应用提供建模和分析理论基础.     

微电网耦合碳捕集封存与需求响应的多时间尺度鲁棒优化调度

随着可再生能源的普及,微电网成为了一个可持续能源供应的重要工具。然而,由于其源荷多不确定性和碳排放挑战,优化调度成为了一个难题。本文提出了一种基于储液式碳捕集封存和需求响应的多时间尺度鲁棒优化调度方法,旨在降低微电网的碳排放和提高其运行性能。该方法在日前阶段以1小时时间间隔进行调度,采用鲁棒优化处理不确定性中的低频分量,同时结合碳捕集技术和需求响应以促进调度计划的低碳经济性。日内阶段以15分钟时间间隔进行调度,采用模型预测控制跟踪并滚动修正日前鲁棒经济调度计划,以应对源荷预测误差和不确定性中的高频分量,确保微电网实际功率平衡。仿真分析表明,这种方法可以显著降低微电网的总成本和碳排放量,提高了微电网的运行性能和可持续性。     

能源互联网中需求侧资源参与电网控制的边云协同技术研究

能源互联网技术能够实现需求侧可调节电力负荷资源与输配电资源、发电资源的信息融通,发挥需求侧可调节电力负荷在电网供需平衡调节中的价值效益。通过整合需求侧资源参与电网不同控制模式的优缺点,提出了一种以电网侧云平台为主导、聚合商内部分散协同加用户侧边缘控制主动响应的能源互联网供需资源协调控制框架及方法,能够有效提高可调负荷资源响应电网调度的灵活性与快速性。     

基于量子粒子群算法的微电网双时间尺度调度方法

针对光伏发电设备输出功率的随机性和用户负荷的波动性,构建了以滚动时域综合运行成本最小为目标,基于量子粒子群算法的光储微电网双时间尺度运行优化模型。双时间尺度优化调度策略分两步执行：第一步依据优化目标制定一天以4小时为单位的日前经济调度模型;第二步利用日前经济调度结果确定日内滚动优化中每个调度周期起始和结束时储能系统的荷电状态,依据微电网中超短期光伏出力预测和用户负荷预测结果,得到储能系统最优的超短期充放电策略。通过微电网系统日内滚动优化实例仿真,结果表明,基于日前经济调度的优化,系统能够有效控制各设备的输出,能够满足实时的源荷平衡,并且具有稳定性和经济性。另外,也进一步验证了双时间尺度优化调度方法的有效性和合理性。     

基于光伏预测的微电网能源随机优化调度

可再生能源的间歇性和负荷的随机性对微电网能源管理系统（ EMS）产生了巨大的挑战。在随机环境下的能源优化调度问题在微电网的研究中具有重要意义。以微电网中光伏发电系统的功率预测为基础,将光伏预测误差当做随机变量,建立了一种基于期望模型的能源随机优化调度模型。用Monte Carlo模拟方法生成了光伏发电预测误差的情景集,应用粒子群优化算法来解决随机优化调度模型。通过与确定性模型产生的调度方案相对比,证明了随机优化调度模型更加有效。     

考虑广义需求侧资源的深度置信网络短期负荷预测方法

随着智能电网信息化水平的不断提高以及可控负荷、分布式电源和储能等广义需求侧资源的大量接入,将产生海量负荷数据集并改变负荷特性.为了提高负荷预测精度,提出了一种考虑广义需求侧资源的深度置信网络(DBN)负荷预测方法.首先,借助负荷聚合商确定了广义需求侧资源参与电力市场的机制,构建了基于合同的广义需求侧资源调度模型,并利用该模型求解广义需求侧资源参与电力市场的最优调度计划.其次,引入DBN结构,并将广义需求侧资源的最优调度计划作为其输入量,建立了短期负荷预测模型.最后,以实际数据进行仿真测试,结果表明,本文所提方法具有更高的预测精度.     

一种用于微电网经济调度的分布式粒子群算法

随着微电网技术在电力系统中的应用愈加广泛,协调微电网内部分布式电源的出力分配以提高经济性成为了研究的重要课题。目前主流的经济调度方法是微电网调度中心利用全网微电源及负荷的信息进行调度,但这种集中式的方法依赖调度中心的计算能力,对微电源与调度中心之间通信要求较高,且与微电网的分布式特性相违背。提出一种完全分布式的并行调度方法,各分布式电源作为独立的智能体,平等地参与调度工作,利用自身与邻居节点之间的势能博弈,基于粒子群算法优化自身的出力,进而实现全网经济性最优的目标。在MATLAB平台上搭建了独立微电网优化调度模型,验证了所提出方法的可行性,并讨论了相关参数的变化对于调度结果的影响。     

基于典型气象年和制氧可时移负荷的独立微电网容量优化配置

微电网电源容量的优化配置是微电网规划和建设初期的关键步骤。这需要根据建设地点的气象数据、地理位置和负荷需求,在满足经济性和可靠性的前提下,合理地配置微电网的电源容量。本文以高原地区的某独立微电网为研究对象,提出了一种基于典型气象年和制氧可时移负荷的独立微电网电源容量配置优化方法。算法综合考虑了可再生能源装机容量比、供电可靠性和供氧可靠性等多种约束条件,以微电网全寿命周期内年平均成本最小为目标函数,并采用遗传算法求解这个优化配置模型。本文对不同方案下的配置结果进行了分析,验证了所提方法的可行性。该研究为独立微电网的规划和建设提供了参考,有助于实现能源的高效利用和经济性,同时也提高了供电和供氧的可靠性。     

基于极限动态规划算法的微电网一体化调度与控制

随着电力电子技术的发展,微电网已成为分布式发电的必然趋势.传统的多时间尺度控制策略之间的配合使用已经很难同时满足高品质频率稳定控制和经济调度的要求.为解决此问题,本文提出极限动态规划算法.所提算法以自适应动态规划算法为框架,以极限学习机作为其评价模块、模型模块、执行模块、预测模块的内核.基于所提算法的微电网一体化调控控制器能替代传统模式下"下垂控制+自动发电控制+经济调度"多时间尺度控制组合策略.最后,为验证所提算法的有效性,在5个节点的微电网模型进行仿真,结果验证了所提极限动态规划算法的可行性和有效性.     

改进自适应MOEA/D算法的楼宇负荷优化调度

针对负荷侧用户用电电费、新能源消纳率和用电峰谷差等问题,提出了一种改进的自适应基于分解的多目标进化算法,进行楼宇微电网签约住户可控负荷优化调度;通过分析负荷的用电特性,将用电负荷分为五类并分类建立数学模型、优化目标函数和约束条件;将广义分解与均匀分配相结合产生新的自适应权重向量使算法非支配解更接近真实帕累托前沿;采用历...     

基于多主体博弈的配电网多时间尺度源荷智能调度方法

考虑到用户需求在一定程度上会影响配电网多时间尺度源荷智能调度效果,为此,提出了基于多主体博弈的配电网多时间尺度源荷智能调度方法.由于配电网在运行过程中电能负荷的波动性,分析了配电网多时间尺度源荷变化情景,通过短时间的交互作用,缓解配电网运行的压力,分析了配电网的源荷特性;在考虑差异值变化的前提下,基于多主体博弈建立以最...     

微电网系统建模的挑战—“智能微电网与可再生能源系统的关键技术”专题(前言)

<正>随着可再生和绿色分布式发电系统渗透率的不断提高,含高渗透率分布式可再生能源的微电网成为智能电网发展的重要分支之一.微电网系统是由负荷、分布式电源、电力电子变换器通过电气网络紧密集成的可控供电系统,逐渐成为我国城镇化进程中重要的一种供电模式.典型微电网系统通过电力电子变换器接入多种分布式电源,其中风、光等分布式可再生能源接入比例较大,这些发电单元大幅度随机变化、各单元动态特性各异、不同单元的变化呈现多个时间尺     

计及碳捕集电厂灵活运行与需求响应的多时间尺度调度

充分挖掘电力系统潜在的灵活性资源可有效提高系统中可再生能源的消纳能力。碳捕集电厂可降低电力系统中碳排放,同时也提供潜在的灵活调节能力。本文建立了需求响应与碳捕集电厂的灵活调节模型,提出了计及碳捕集电厂灵活运行与需求响应的多时间尺度调度方法,并将其应用到电力系统的调度运行中,实现系统运行总成本的最小化。在日前调度阶段,采用需求响应、碳捕集电厂灵活调节来时移负荷需求,以实现系统低碳经济运行的目标;在日内调度阶段,采用预测控制模型来校正日前调度计划,以保证实时功率平衡。结果显示,需求响应和碳捕集电厂灵活运行可提高系统的可再生能源消纳量,同时可分别降低18.7%和1.4%的总成本,协同碳捕集电厂与需求响应可降低系统总成本20.1%,效果显著。     

考虑需求响应的综合能源虚拟电厂多级管理模型

电力系统资产协同运行面临严峻挑战,微电网与虚拟电厂可解决一些实际问题.针对不确定性会增加运行成本问题,提出同时调度微电网和虚拟电厂能源的分层模型.该模型是一种虚拟发电厂和微电网同时调度的三阶段随机模型.考虑到可再生能源发电和负荷需求的不确定性,模型包含协调和不协调两种运行方式.另外,在调度模型中分析了相邻微电网之间进行功率交换的可能性,从而防止了不真实功率变化.通过算例验证电网协调运行可以降低负荷供应成本,同时分时定价机制可为微电网较提供较实时定价和尖峰定价更高的利润.