主从博弈框架下配电网规划运行多目标协同优化方法

针对配电网网架结构和分布式电源的规划阶段与电网运行阶段存在的交互影响作用,首先,提出了以配电网规划效益与电网运行下用户效用最优为目标的双层协同的规划运行优化框架;其次,以配电网规划中经济性与可靠性最大为目标,规划配电网网架结构与分布式电源接入节点,构建可靠性约束下配电网多目标规划模型,并基于NSGA-Ⅱ算法提出多目标配电网规划模型的求解方法;然后建立考虑电网运行阶段与用户运行调度策略下的分布式电源规划模型,提出了光伏储能规划策略与用户负荷与储能设备的运行调控策略。基于电网公司与用户之间双层规划问题,提出了一种计及电网公司与用户之间互动响应的主从博弈模型。最后,通过实际算例结果表明所提主从博弈下源网协同的规划运行模型可以有效提高电网公司与用户效益,提升电网运行可靠性。     

考虑环间接入模式及可靠性影响的有源配电网软开关规划

针对当前软开关(SOP)规划方法未涉及馈线环间的接入模式以及配电网可靠性影响等问题,提出了一种考虑故障损失成本的SOP在馈线环内与环间的位置选择及容量配置方法.首先,分析SOP两种接入模式对配电网运行的效益,并针对环内接入提出了混合式SOP及将SOP与联络开关联动控制的方案.其次,构建了计及配电网正常、故障运行效益的双层规划框架与模型,规划层以系统年综合成本最小为目标,正常运行层考虑SOP的三相潮流调节作用优化网络状态,故障运行层基于序贯蒙特卡洛模拟可靠性评估方法计算故障成本.再次,面对该模型的离散、连续变量混合整数规划的非线性特性,提出了基于改进粒子群优化和锥规划的求解方法.最后,通过算例验证了所提方法的有效性.     

电池储能电站替代变电站升级的优化决策配置方法

在大规模新能源接入及负荷增长情况下部分变电站存在容量不足问题，为确保电力公司运行经济性，文章对比分析配置储能电站及变电站升级扩容两种方案。首先考虑方案经济性、可靠性及环境指标建立综合评价指标体系进行评估，其次以最大化配置储能效益为规划目标，考虑储能系统全寿命周期成本与提升电网运行可靠性、延缓电网升级改造及降低配电网运行网损三部分效益建立储能成本-效益模型，然后采用改进进化算法进行仿真确定储能系统的配置容量，并通过评价体系得到最佳规划方案。结果表明：在当前电网运行水平和模式下，配置储能系统可以延缓电网升级改造，提升电网整体运行水平，可为后续大规模新能源并网应用储能系统平滑新能源出力、延缓电网升级改造提供规划参考。     

考虑传统调控手段的配电网SOP选址定容方法

柔性多状态开关(soft open point, SOP)作为一种新型的配电网调控设备,在合理的选址定容规划下,能显著发挥促进馈线均衡、降低传输损耗、提升新能源消纳等作用。为此在考虑配电网传统调控手段的基础上提出了SOP选址定容的三层规划模型:顶层确定SOP的接入位置和容量并传递给中层;继而中层利用模拟退火算法确定常见的有载调压变压器、无功补偿电容器等传统手段的调控变量;最后底层利用粒子群算法确定SOP的运行工况。为了降低三层模型求解的复杂度,引入加权功率传输分布系数指标和网损微增率指标辅助决策。通过IEEE33配电网的算例分析表明:所提模型能够有效整定SOP接入的位置和容量,并能够给出SOP和传统调控手段的联合运行工况,考虑传统调控后的规划模型有效降低了配电网的运行费用。因此,在SOP接入规划时有必要考虑其与传统调控手段相互配合的问题,才能最大限度地提升配电网的运行经济性。     

内嵌运行优化与动力电池梯次利用的光储充换电站多阶段规划

针对目前电动公交车充换电站规划过程中未充分考虑建设方案的过渡过程、运行策略与规划的交互影响、退役动力电池的充分利用等问题,提出了一种内嵌多时间尺度运行优化与动力电池梯次利用的光储充换电站多阶段规划方法。充分考虑不同的时间尺度,构建包含动力电池与储能单元多阶段容量配置、阶段内设备使用方案确定与日内优化运行的3层优化框架;分别针对容量配置和日内运行构建优化数学模型,并制定动力电池正常使用、预备退役、梯次利用直到淘汰的具体使用策略;基于充换电站规划与运行的相互作用关系,提出一种嵌套优化的求解方法,分别采用变种群规模的遗传算法和CPLEX求解器求解上、下层优化模型。通过算例仿真分析验证了所提模型和方法的合理性与有效性。     

有源配电网分布式电源与智能软开关三层协调规划模型

当前配电系统调节能力的欠缺严重限制了高比例可再生分布式电源(DG)的广泛并网。在以智能软开关(SOP)为代表的电力电子装置接入系统的趋势下,考虑系统规划与运行优化相结合,协调DG运营商与配电公司的利益需求,提出一种有源配电网DG与SOP三层协调规划模型。上层以DG运营商单位容量收益最大化为目标进行DG规划,中层以配电公司年综合成本最小化为目标进行SOP规划,下层以场景内运行成本最小化为目标优化系统运行状态,决策DG消纳量返回上层与中层模型。采用场景分析法解决DG与负荷的随机性问题,基于并行遗传算法和锥规划的混合算法求解模型。最后以IEEE 33节点系统为例,与仅规划DG,DG和SOP先后规划的情况对比,结果表明兼顾系统运行优化的DG与SOP协调规划有利于满足不同主体的利益需求,提高规划方案可行性。     

光储系统并网动态容量规划及运行优化研究

针对电网中光储系统的容量规划问题,提出了一种考虑电网常规机组运行特性的光储系统并网动态容量规划模型。采用双层模型方法,上层规划以项目投资期间的光储系统、电网常规机组总成本为目标,通过灰狼算法求解,得到光储系统容量配置方案,作为下层模型的输入;下层优化以光储并网后的日运行成本最低为目标,通过MATLAB调用Cplex的分支定界算法求解,得到光伏、蓄电池、电网常规机组调度方案,作为上层模型的输入。上下层循环迭代,直至满足收敛条件,实现光储系统容量的动态规划。最后通过具体算例验证了模型的合理性。算例仿真结果表明,该方法兼顾了电网常规机组能耗,得到了经济性最优的光储系统容量配置方案以及光储并网运行调度策略,从而降低电网的发电成本,提升环境效益。     

基于二层规划的用户侧储能容量配置和最优运行策略分析

近年来,智能电网在中国的发展正在逐步推进,储能作为支撑智能电网发展的关键性技术,其经济效益分析至关重要。本文首先完善了储能全寿命成本效益模型,在此基础上利用二层规划理念建立了储能装置综合效益最优时的容量配置和运行策略分析模型,通过上下层模型的迭代计算最佳日运行策略及储能容量和功率最优配置。最后采用粒子群优化算法对算例进行了仿真分析,结果表明,用户侧储能装置良好的运行策略和合理的储能容量设置可以带来一定的经济效益,并且随着电力市场日趋完善,用户侧安装储能装置的效益会日趋优异。     

基于多算子层次分析模糊评价的电网安全与效益综合评价指标体系

提出一种新的电网安全与效益综合评价方法。该方法通过规范安全指标、一般安全指标及效益指标3类指标来刻画电网安全与效益的特性,并构建了目标层、类别层、指标层及子指标层4层指标体系。在权重分析及指标计算中,提出了包括主从型乘法算子、0-1型乘法算子的综合模糊评价新算子。结合模糊层次分析法,建立了多算子层次分析模糊评价评价模型及相应的求解方法。算例表明该方法可以有效地对电网的综合属性进行评价,从而对电网企业完善电网规划布局、总结分析运行经验提供对比分析及指导。     

基于柔性多状态开关的有源配电网双层优化方法

大量间歇性分布式电源的接入,给配电网带来了新的挑战。柔性多状态开关(soft open point, SOP)是一种新型的电力电子装置,具有强大的功率调控和潮流优化能力。文中提出了一种基于SOP的有源配电网双层优化方法。首先考虑SOP运行控制的约束条件,建立了多端口SOP等效模型。然后以年综合费用最小为目标建立SOP上层规划模型,以多时段配电网电压偏差、网损最低为目标建立基于最优潮流的下层优化模型,并采用改进的遗传粒子群混合优化算法对双层优化模型进行求解。最后在IEEE 33节点算例上,对比分析了规划前后三端口SOP的优化能力。结果表明,SOP能有效解决配电网电压越限问题,同时降低系统损耗,并且合理的SOP规划对配电网运行优化效果更为显著。     

考虑参与多市场交易的电网侧储能优化配置

基于电网侧储能投资者的角度,提出一种考虑多市场交易模式的电网侧储能系统优化配置双层模型。模型外层以储能投资综合效益最大为目标,考虑了储能能量市场收益、调频市场收益、调峰市场收益和投资成本;内层以系统运行成本之和最小为目标,考虑系统的发电成本、调频服务成本、调峰服务成本和弃风成本。通过内外双层模型综合考虑了储能的规划和运行决策问题,模型在改进的IEEE39节点进行仿真,算例证明了所提模型的有效性。     

均衡不同主体利益的集中型充电站多目标二层规划

随着电力体制改革的深入,集中型充电站的建设主体越来越多样化,为实现集中型充电站独立开发商和配电公司的利益均衡,在已有风电场接入的配电网中,考虑集中型充电站作为可控负荷对电网的削峰填谷作用,建立了能够反映不同主体利益的集中型充电站多目标二层规划模型。上层多目标函数为电网网损年减少值和集中型充电站开发商的效益,下层目标函数为集中型充电站的辅助收益。采用改进非劣排序遗传算法和自适应变异粒子群算法相结合的多目标二层求解策略对集中型充电站的位置、容量和调度进行优化,结果验证了该模型的合理性和算法的可行性。     

基于非合作博弈的可再生能源制氢合成氨系统多主体运行模式分析

可再生能源制氢合成氨(ReP2A)系统各组成部分或隶属于不同工程投资主体，不同主体结构下系统运行特性差异显著。为明晰上述差异及影响因素，提出模拟可再生能源发电、制氢、合成氨多主体生产运营的均衡分析模型。建立各主体参与电、氢、氨市场生产交易决策的数学规划模型。基于非合作博弈建立不同主体结构下的均衡模型，并通过驻点优化法转化为混合整数线性规划问题进行求解。基于蒙西地区某在建工程构造算例，分析主体结构、市场类型以及储氢、氨罐配置对均衡及系统整体收益的影响。结果表明：化工企业投资氢-氨一体化工程有助于提升其竞争力；建设ReP2A系统内部电力交易平台可促进风、光发电与氢氨侧共同提升收益；若条件允许，则应鼓励风光氢氨一体化建设运行。同时发现，简单地增大储氢、氨罐容量并不一定会提升相应主体的均衡收益，应采取政策措施以保证储氢容量配置，满足运行安全。     

基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置

为了充分发挥价格杠杆在微电网储能配置中的作用,提升多微电网储能充放电的协调性,提出一种基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置方法。配电网作为博弈主体,考虑价格杠杆对微电网储能充放电行为的影响,以配电网运行成本最低为目标对电价进行调整,下发给博弈从体。多微电网为博弈从体,考虑运行策略对容量规划的影响,以各微电网年化总成本最低为目标,建立微电网储能容量双层优化配置模型,确定对应电价下微电网的最优储能容量及运行策略。IEEE33节点系统算例分析表明,通过价格杠杆对微电网的储能容量进行优化配置后,既提高了微电网自身的收益,又减小了配电网的运行成本。     

计及重要用户失负荷风险的多端智能软开关优化配置方法

为提高智能软开关(soft open point, SOP)接入配电网的综合效能,本文提出了一种计及重要用户失负荷风险的多端SOP优化配置方法。首先,采用数据包络分析和逆向数据包络分析方法建立了重要用户停电损失模型,并采用马尔可夫方法建立了SOP多状态可靠性模型。然后提出了重要用户转供优先级指标和故障恢复策略,并基于快速失负荷风险计算公式,建立了计及重要用户失负荷风险的SOP位置和容量双层规划模型,最后提出了多目标进化算法和锥规划相结合的混合优化算法对模型进行求解。算例仿真结果表明,所提模型可以降低SOP配置的年综合成本和重要用户停电损失;相比传统规划方法,解决了因配置的SOP容量较低而无法展现其不间断转供能力和故障恢复能力的问题;所提快速失负荷风险计算方法相比传统方法更高效。研究结果可为SOP在配电网中的实际应用提供理论和技术参考。     

基于改进和声搜索算法与二阶锥松弛的储能优化配置

配电网中分布式电源的大量接入加剧了电网功率波动,为稳定电网功率及消纳新能源发电功率,需在电网中合理配置储能。本文基于双层规划模型将储能配置划分为规划层与运行层,并提出了基于趋向移动的全局和声搜索算法和二阶锥松弛理论相结合的储能优化配置混合算法。规划层采用以储能年投资成本与配电网年运行成本之和最小为目标函数,研究了储能配置位置、功率、容量等方面的经济效益;运行层以电网有功网损以及电压偏移之和最小为目标函数,研究了储能各时段最优充放电功率。基于某地实际数据,以33节点配电网为例进行了仿真分析,研究了不同场景下储能的配置方式以及探讨了本文混合算法的优异性。结果表明本文提出的混合算法可以顺利求解该场景下的储能配置问题,证明了本文混合算法有效性。同时,探讨了多场景下的储能配置方式,证明采用双层规划模型对储能进行配置有利于降低配电网综合成本。最后,将本文混合算法与传统智能优化算法求解此类问题进行了比较分析,证明了本文混合算法在求解此类问题上的快速性与准确性。     

基于博弈论的城镇能源互联网多市场主体收益模型

能源互联网中存在多能源交易及多市场主体,建立合理的多市场主体成本收益模型是亟待解决的难题之一。主要针对城镇或区域级能源互联网,其交易场景为电网公司、热电厂和大用户三个市场交易主体。热电厂作为电热能源耦合元件,采用以热定电的典型运行模式供能并报价;电网按过网服务费形式报价;大用户根据前两者报价,选择与热电厂或电网公司交易热能与电能。在该交易机制下建立了计及热电耦合的三方非合作博弈收益模型,证明了该博弈模型存在纳什均衡,并提出了相应求解方法。通过算例分析,得出在电热多能源交易系统中的纳什均衡范围,解释了纳什均衡的物理意义,并分析了各主体收益参数对该博弈论纳什均衡分布的影响。     

考虑共享储能容量配置的多虚拟电厂优化运行方法

由于分布式能源具有间歇性和波动性的特点,其大规模接入电网会对系统稳定性产生一定的影响。为了减少用户侧用电成本以及提高新能源的消纳能力,在多虚拟电厂背景下提出共享储能系统促进风光消纳的规划和运行双层决策博弈模型。上层模型对共享储能电站投资运行成本进行等年值转换分析,以共享储能总成本最低且使用寿命尽可能的长为目标函数建立模型;下层模型以虚拟电厂运行成本最低及弃风弃光最小为目标函数建立运行优化模型。采用鲸鱼算法与CPLEX商业求解器结合的形式对共享储能电站的容量配置、充放电行为以及虚拟电厂运行状态进行求解,并通过设置3个场景算例对所提方案进行验证,结果表明,所提方法可以优化共享储能电站容量最优配置和充放电策略,提高可再生能源的消纳能力和虚拟电厂系统运行效率,兼顾供给侧与需求侧的利益,使电能分配更加公平合理。     

城市电网网架结构与分区方式的两层多目标联合规划

提出城市电网网架结构与分区方式的联合规划方法。首先提出城市电网分区方法,进而构建联合规划的数学模型,并使用多目标遗传算法求解。设定模型求解的前提条件,将两层规划模型的求解转化为相应的单层多目标优化问题的求解。针对联合编码策略所引起的孤岛问题提出连通网架形成方法。通过适应度计算、精英保存、分层进化等环节的设计,使多目标遗传算法在求解单层多目标优化问题过程中逐渐形成接近分层多目标优化问题有效解集的一组解。对实际系统的应用结果表明该文方法直接、有效。     

多场景下梯级水-光-蓄容量配置与优化运行研究

四川省小金县地势东北高、西南低,且光照、水资源丰富,有利于修建梯级水-光-蓄互补电站,但是水-光-蓄的容量配置将极大地影响系统经济性。计及光伏分钟级尺度下出力波动性强,提出了在分钟级多场景下新的梯级水-光-蓄容量规划方法。从提高互补电站的经济效益与外送稳定性等角度,首先,建立投资最小与外送波动最小的梯级水-光-蓄互补电站容量配置与优化运行双层规划数学模型;其次,详细描述了基于粒子群与序列二次规划算法的双层规划算法模型求解方法与执行步骤;最后,在多场景下对双层规划模型的准确性和合理性进行了分析。分析表明,配置5 MW抽水蓄能机组能够使得梯级水-光-蓄互补系统具有最大投资效益比,且缓解外送功率波动高达11.7%。