Optimal economic operation of isolated community microgrid incorporating temperature controlling devices

With the increasing connection of controllable devices to isolated community microgrid, an economic operation model of isolated community microgrid based on the temperature regulation characteristics of temperature controlling devices composed of wind turbine, micro-gas turbine, energy storage battery and heat pump is proposed. With full consideration of various economic costs, including fuel cost, start-stop cost, energy storage battery depletion expense and penalty for wind curtailment, the model is solved by hybrid particle swarm optimization (HPSO) algorithm. The optimal output of the micro-sources and total operating cost of the system in the scheduling cycle are also obtained. The case study demonstrates that temperature adjustment of temperature controlling devices can adjust the power load indirectly and increase the schedulability of the isolated community microgrid, and reduce the operating cost of the microgrid.     

钒电池储能系统在城市微电网中的优化应用

为改善城区配电网的供电可靠性和电能质量,提高可再生能源在绿色节能建筑总能耗中所占比例,依托实际城市智能微电网工程开展风光储微电网的研究,重点分析全钒液流电池储能系统的关键部件设计、系统结构布局优化及运行模式控制等问题。通过实际运行分析,证明钒电池储能系统在城市微电网应用中的可靠性和有效性。     

基于贝叶斯-粒子群算法的微电网优化运行

针对目前微网调度难于全局最优收敛的问题,从概率网络的角度出发,将贝叶斯网络(Bayesian Network,BN)理论与粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)相结合,提出了基于贝叶斯-粒子群算法(BN-PSO)的微电网优化运行新策略。首先建立了微网数学模型和系统约束条件,考虑风能和光伏系统的概率分布情况,引入可再生因子和单位电力生产成本,以实现微网系统满足节能减排条件下的总费用最低的优化目标。最后以一个典型的微网系统进行算例仿真分析。结果表明:BN-PSO算法能有效解决包含随机概率事件的新能源微网优化运行问题,是解决此类问题的一个新思路;与目前的主流算法相比,BN-PSO算法能克服局部最优的缺陷,实现快速收敛。     

基于深度强化学习的微电网优化运行策略

风电、光伏、负荷的不确定性给含有高比例可再生能源的微电网制定运行策略带来了挑战,人工智能技术的发展为解决微电网运行优化问题提供了新思路。基于强化学习框架,将微电网运行问题转化为马尔可夫决策过程,以最大化微电网经济利益和居民满意度为目标,提出一种基于深度强化学习的微电网在线调度方法。为了在深度强化学习训练的过程中高效利用经验,设计一种优先经验存储的深度确定性策略梯度(PES-DDPG)算法,学习各类环境下不同时段的微电网最优调度策略。算例结果表明,PES-DDPG算法能够为微电网提供有效的调度策略,并实现微电网的实时优化。     

基于满意度原理的光柴储微网系统优化运行研究

围绕微网系统环保经济运行优化问题,在并网和孤岛运行状态下,建立了以分布式发电单元的发电费用、折旧费用和环境治理费用为目标,考虑微网运行约束条件的经济优化运行模型,形成多目标有约束优化问题。基于满意度原理的模糊综合判断将多目标转化为单目标问题。再应用全面学习粒子群算法,对微网内分布式电源的输出功率和储能装置充/放电优化求解。以包含光伏、柴油发电机、锂电池、电动汽车充电桩和负载的交直流混合微电网为具体研究对象,优化结果验证了所提模型、算法和方法的有效性。     

微电网经济运行中的典型时序场景分析方法

微电网经济运行涉及对大量场景和方案的分析评价,区域内风电/光伏出力和负荷变化的时序性、周期性和不确定性给微电网运行带来影响。提出一种典型场景分析方法,对计算周期内的大量风电/光伏出力和负荷原始数据进行同步聚类划分,形成能够反映计算周期内历史数据特征的典型场景集;建立包含多种分布式电源和储能单元的微电网系统经济运行优化模型;针对某微电网区域,比较典型时序场景、全周期时序场景、周期内缩减场景3类场景数据的经济运行优化结果,验证所提方法的有效性。     

不同运行调度模式下微网经济运行对比分析

为了对比分析不同运行调度模式对微网经济运行的影响,在考虑微源同时提供有功和无功功率的基础上,提出了计及制热收益的热电联产型微网系统经济运行优化模型.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具体微网为例,提出了不同运行调度模式下的经济调度策略,运用改进遗传算法优化了考虑实时电价的并网运行方式下各微源的有功和无功出力,并对比分析了微网与外网交互功率的约束以及不同运行调度模式对经济调度的影响.仿真结果表明微网可与外网自由双向交换功率的模式更具有经济优势,验证了所提模型、策略和算法的有效性.     

微网优化运行研究进展与展望

微网将多种分布式电源、负荷、储能装置集成在一起,可以灵活地并网或孤岛运行,在节能降耗、提高供电可靠性等方面具有巨大潜力.如何实现微网优化运行是微网研究的关键问题之一.本文对微网优化运行研究进展进行综述,概括和分析相关数学模型和优化算法,讨论多目标优化处理方法,探讨模型和算法的应用前景.最后,结合研究现状中存在的不足,对进一步的研究动向进行展望.     

含多种分布式电源的微网经济运行优化研究

微网能够有效地利用各种分布式电源,在解决能源短缺、环境保护和改善电能质量等方面表现出极大潜能。建立热电联产型微网系统经济调度模型,以一个包含风、光、储、微型燃气轮机、燃料电池、柴油发电机以及热电负荷的微网为例,总结了孤网运行方式下的调度策略,并运用改进遗传算法优化了各微源的出力,验证了所提模型、策略和算法的有效性。     

微网中混储/柴协调运行策略研究

提出一种基于混储/柴的专家协调控制系统和算法。目的是在研究混合储能和微网中可调度单元在相同容量下,与传统单一储能和其他调度单元策略对比,以最大化微电网整体运行经济性和延长储能寿命。模型对比传统含单一储能协调控制策略,拟定负荷波动指标,将微网调度分为上层决策和下层实时调度,求解微网可调度单元的合理组合运行方式。采用费用折算耦合微网运行成本、环境效益和储能寿命量化为单目标函数,结合分阶段优化算法和自适应遗传算法求解。通过对实际算例分析,验证了该方法能有效提高电池使用效率,延长寿命,同时提高微网整体运行的经济性。     

计及直接负荷控制的商业建筑型微电网优化运行方法

商业建筑型微电网作为微电网的一种典型形式,得到了广泛应用,其优化运行是一门重要课题。商业建筑型微电网内配置了较大容量的可控负荷,考虑对这些负荷进行直接负荷控制,以系统综合运行成本最小为目标函数,建立商业建筑型微电网优化运行模型。引入混沌搜索对基本万有引力算法进行改进,并采用改进万有引力算法对建立的模型进行求解。最后通过一个仿真算法验证了模型的正确性和有效性,该方法能够在不降低用户舒适度的前提下,降低系统综合运行成本,且改进万有引力算法相比较传统的算法有着更优的求解性能。     

含热电联供系统的微网经济运行

为了分析热电联供系统和储能技术的经济节能作用,在分时电价以及微网并网运行的环境下,建立包含光伏、风电、热电联供系统、燃料电池以及储能系统的微网经济优化模型。采用方程线性化的方法将优化问题转化为混合整数线性规划(MILP)问题。算例分析验证了模型与算法的准确性,并比较了微网采用与不采用热电联供系统以及采用储能单元的经济效益,结果表明热电联供系统具有显著的经济效益,电储能带来的经济效益比热储能高。     

微电网孤岛状态下新型混合储能控制策略研究

分析了微电网孤岛运行状态与并网运行状态储能系统控制策略的差异,针对孤岛运行状态,提出一种新型蓄电池-超级电容混合储能系统控制策略,针对传统控制策略在超级电容容量达到阈值而无法正常工作时,不能保证母线电压稳定,以及逻辑判断与数字滤波环节过多,响应速度慢、较难实现等问题,采用双电压闭环控制策略,配合利用双向DC/DC变换器自带的LC滤波器,省去数字滤波环节,在超级电容剩余电量达到限定值时,无需改变控制模式,仍能维持母线电压的稳定,提高了微电网可靠性。分别通过频域分析、仿真分析和实验研究,验证了所提控制策略的正确性与可行性。     

考虑风/光/水/储多源互补特性的微网经济运行评价方法

针对风能、太阳能短期波动大,水能短期波动小的特点,通过分析风、光、水资源之间的互补特性,提出了一种包含风、光、水、储的互补微网优化配置方法,建立了互补特性对微网经济运行影响的评价体系。该方法以储能容量、微网设备安装成本与系统运行维护成本为目标,以系统容量、分布式发电比例与蓄电池充放电特性为约束,基于自适应遗传算法,得到最优风、光、水等分布式电源容量以及该条件下的储能系统配置容量。通过灵活调整分布式电源组合方式及分布式发电比例,得到不同配置下的储能系统配置容量及微网经济运行评价指标。结果表明:当风、光、水3种分布式电源出力具有互补性时,系统储能容量明显减小,同时微网经济效益达到最优。     

基于边际成本下垂控制的自治微电网分布式经济运行控制

由于微电网中不同类型分布式电源的运行成本各异,传统下垂控制按照容量比例分配功率,易导致系统成本偏高。提出基于边际成本的改进下垂控制,按各分布式电源边际成本一致分配功率。为进一步解决其功率分配精度易受线路阻抗影响的问题,提出基于一致性算法的分布式经济运行控制策略,通过优化下垂控制的参考电压,实现各分布式电源边际成本一致,从而有效降低系统运行成本。该分布式经济运行控制策略利用稀疏分布式网络,无中心节点,仅需相邻分布式电源间交互信息,可靠性高。MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法能较好地实现自治微电网的经济运行。     

孤岛运行方式下微电网储能系统能量成型控制策略

在分析微电网储能系统(ESS)结构的基础上,建立了微电网ESS的端口受控哈密顿(PCH)模型,设计了PCH控制器,确定了期望平衡点,给出了微电网ESS的能量成型控制策略。建立含可再生能源发电单元和ESS的微电网仿真模型对所提策略进行仿真,仿真结果表明,与典型PI闭环线性控制策略相比,所提控制策略在孤岛运行期间能很好地满足对ESS的控制要求,且具有更好的快速性、鲁棒性。     

含储能的冷热电联供分布式综合能源微网优化运行

分布式综合能源微网(DIEM)具有冷/热/电/气多能耦合的典型特征,如何进行包含冷热电联供(CCHP)和多种储能设备的运行优化,一直是现阶段研究工作的重点和难点之一。文中建立了储能设备和CCHP系统模型,基于电/冷/热和烟气余热,利用平衡等式约束、储能设备充放能约束以及系统各个设备上下限约束,并通过配置权重系数,以一个运行周期内运维总成本和CO 2总排放量为综合运行优化目标。构建了某大学城典型场景,以储能设备为例,配置储冷设备的容量分别为0 MW,2 MW,4 MW,分析了储能容量对DIEM运行优化的影响。配置合适的储能设备容量,一个周期内的综合运行优化目标越低,越能兼顾经济性和碳排放要求。     

多园区微网优化共享运行策略

在清洁能源大量接入的情况下,园区微网用户从单一的传统用能用户转变成生产消费型用户,与电网之间的关系从单向关系变成双向关系,用户行为会对电力系统以及电力市场产生一定影响,基于此构建了多园区微网优化共享运行策略。各园区微网在充分考虑其余园区微网用能特征的情况下,以清洁能源最大化消纳以及自身利益最大化为目标制定整体运行策略,并构建两阶段鲁棒模型优化内部清洁能源出力不确定性、燃气轮机以及柔性负荷调节能力和运行约束等问题,通过列约束算法对模型进行进一步处理后,最终得出最优运行策略。此外,考虑到各园区微网利益存在冲突,构建多园区微网间合作博弈决策平台,以实现多园区微网之间合作与博弈的平衡。     

基于Benders分解的微电网联网运行优化

针对联网运行的微电网,对其优化潮流(OPF)问题进行扩展,同时考虑机组组合(UC),建立微电网优化运行模型。针对模型中含有大量混合0/1决策变量和连续运行变量的求解,采用Benders分解方法将变量分离,在无网络约束UC主问题和网络约束OPF子问题之间迭代求解。在改造后的IEEE 13节点系统上进行了算例分析,表明所提方法可以快速可靠地优化微电网系统的运行。     

基于序列运算理论的微电网正负旋转备用容量优化

考虑风电、光伏出力及负荷波动的随机因素,引入序列运算理论对风、光出力偏差以及负荷波动偏差的概率分布模型进行卷和及卷差运算,得到各时段净负荷概率密度函数的离散序列。在此基础上,优化满足机组爬坡等约束条件的不同可靠性水平下的微网系统正、负旋转备用。以日运行发电成本和环境成本最小为目标函数,优化可控机组出力、蓄电池的充放电以及可中断负荷。采用改进的人工蜂群算法(ABC)对模型进行求解。提出考虑微网期望停电损失、期望切风光损失费用和正、负旋转备用成本的综合经济效益CEB指标,以该指标为依据综合评估微网系统在可靠性指标为何值时旋转备用经济效益可达到最大。最后算例验证模型和算法的可行性。