可再生能源与热电联合响应的区域多能源电网集群运行优化模型

针对可再生能源发电快速增长下的高渗透率导致的区域级多能源电网功率平衡协调控制困难问题,文章提出了基于热电联合响应的多能源电网集群联合优化运行控制策略,可有效提高电网功率平衡调节能力。首先,研究可再生能源发电、热电联合响应及多能源电网运行特性,考虑可再生能源发电及热电负荷不确定性因素,建立多能源电网集群中可再生能源与热电联合响应运行优化控制模型;然后,研究基于电网运行效益最大化目标的多能源电网集群协调运行策略模型及其求解算法;最后,以东北某地区3个区域级多能源电网运行数据为基础,采用蒙特卡洛方法模拟电网热电负荷特性,建立基于IEEE14节点系统的PSCAD仿真模型。仿真结果及其分析表明,文章提出的基于热电联合响应的多能源电网集群协调优化运行模型能够有效提高可再生能源出力不确定性条件下电网功率平衡能力,减小电网运行与功率调节成本。     

考虑效率和效益提升的配网多能源系统投资决策模型

针对配网多能源系统当前能量供给难以适应负荷容量不断增加的问题,文章在研究通过投资建设提升系统可靠运行能力的同时,兼顾投资建设过程后设备的利用效率及收益,利用可再生能源发电设备、储能设备和改造线路在多时空间尺度上对配电网的支撑作用,进行投资容量和选址决策。首先,给出了配网多能源系统拓扑结构,在此基础上分别建立配网多能源系统储能、可再生能源发电和线路改造投资收益模型。然后,对于所需投资设备进行分期规划,建立考虑效率效益双目标的投资时段决策模型;再基于所提出的改进枚举求解方法,对储能设备、可再生能源发电设备和线路改造求解容量和分期投资决策模型。最后,基于某地区多能源电网实际运行数据,建立配网多能源系统投资决策仿真模型,仿真结果验证了所提投资决策模型能够提升配网多能源系统投资的效率和效益。     

抽蓄联合全可再生能源孤岛微网配置优化模型

针对全可再生能源孤岛微电网中的源荷功率平衡问题,研究基于抽水蓄能快速启停和强调节能力的风-光-抽蓄联合孤岛微电网电源与储能系统容量配置多场景鲁棒优化方法。针对海岛负荷需求特性及可再生能源、抽蓄资源分布特性,研究了适用于海岛的包含风、光、抽蓄和蓄电池组的孤岛微网拓扑结构模型;考虑海岛抽水蓄能及蓄电池电能储放特性、可再生能源出力不确定性以及岛内负荷需求不确定性,研究了微网功率协调优化方法,建立以孤岛微网成本最小为目标的容量配置鲁棒优化模型及其求解算法。以某海岛的实际负荷需求及可再生能源发电资源数据为基础的仿真结果表明,文章所提出的抽蓄联合孤岛微电网的容量优化配置方法,在实现经济性目标的同时,可以有效地提升可再生能源利用率和微网在多种场景下的运行可靠性。     

可再生能源发电系统虚拟惯量动态控制仿真模型

针对可再生能源发电系统大规模接入电网后,因电网总惯量减小而导致小干扰稳定性能减弱的问题,提出了能够有效提高系统转动惯量的多可再生能源发电系统虚拟惯量动态鲁棒控制方法。文章研究了风电、光伏和储能系统虚拟惯量及其控制机理,建立多可再生能源发电系统的转子运动方程;研究基于多可再生能源发电系统转动惯量动态控制和电网小扰动稳定判别模型的系统稳定性鲁棒控制,建立可再生能源出力和负荷波动下的虚拟惯量动态鲁棒控制模型;基于ADPSS仿真平台,针对多可再生能源虚拟惯量动态控制模型,搭建了风电、光伏和储能与无穷大系统并联模型。对所建立虚拟惯量控制模型进行的仿真分析表明,该模型能够有效地提高多可再生能源发电系统接入条件下的电力系统稳定性。     

储能对可再生能源并网发电的支撑作用

可再生能源发电并网对于电力系统的节能减排具有关键作用,选择合理的储能容量,并分析储能对可再生能源并网发电的支撑作用具有重要意义。从节能减排和供电可靠性角度建立具有储能装置的单母线电力系统和剩余电力系统的随机规划模型,并通过蒙特卡罗模拟算法对国外某地区的风力发电和储能联合运行系统进行模拟分析。结果表明,适度规模的储能容量不仅能有效解决可再生能源发电的功率波动问题、减小系统停电损失概率,而且能够降低系统的环境成本,但其减少程度与储能的全过程效率有关。     

面向可再生能源高比例消纳的综合能源系统优化规划模型研究

为解决"三弃"问题,提高可再生能源消纳能力,文章基于能量枢纽模型,提出了能够提升系统灵活性与可再生能源消纳能力的方案,并以高比例可再生能源消纳与系统综合经济性为目标,考虑典型日系统冷热电功率平衡约束、设备输入-输出耦合约束(能量枢纽模型)、设备出力限制、电网联络线功率约束等约束条件,建立面向可再生能源高比例消纳的综合能源系统优化规划模型。针对模型的非线性特性,采用数学等效变换将其转化为0～1混合整数线性规划模型,并求取全局最优解。最后,以江苏某区域为实例,分析了高比例可再生能源接入对能量枢纽容量配置及其关键设备在不同典型日出力的影响,并基于灵敏度分析法,分别分析了设备单位容量造价、能源价格及热电负荷比对规划结果的影响,验证了所提规划模型的正确性与合理性。     

100％可再生能源综合能源系统容量优化配置

为实现100％可再生能源综合能源系统的安全稳定运行,合理的容量配置至关重要.首先,考虑氢能的利用特性,构建电热氢多能耦合的综合能源系统.其次,以运行成本最低和污染物排放量最小为目标,建立一种100％可再生能源综合能源系统的容量优化配置模型,并采用折衷规划和模糊方法构造Pareto前沿对多目标问题进行求解.最后,基于3个...     

考虑源-荷发展不确定性的电网扩展规划模型

在城市电网的发展过程中,随着可再生能源及储能等可控负荷的大规模接入,系统内源-荷实时功率供需关系与未来容量发展的不确定性将会增加,导致可再生能源利用率降低,并给上级电网带来调峰压力。为解决这一问题,文章充分考虑源-荷发展不确定性对系统的影响,以总规划成本最小为目标,建立了基于多重不确定性的电网模糊扩展规划模型及其求解方法。通过仿真算例验证了所提模型可有效地提升电网规划的经济性。     

全钒液流电池储能在配电网中优化配置策略

再生能源的大量接入对配电网造成许多不利影响,应用全钒液流电池（VRB）储能技术可有效促进可再生能源消纳,减少可再生能源并网造成的不利影响。分析了VRB储能的充放电特性,并在此基础上建立了电池模型,充分考虑配电网中风电、光伏发电、负荷需求的不确定性和VRB储能电池的经济性,提出了一种VRB储能优化配置策略,利用遗传算法进行求解,在IEEE33节点电网模型中进行仿真分析,验证了这种策略可有效提高可再生能源消纳,减少大电网中传统燃料能源输入电量。     

以电网侧储能提升高比例可再生能源区域系统的可用输电容量

可用输电容量是电力交易可靠性的重要指标,已得到了广泛的应用。文章评估了电网侧储能对区域系统可用输电容量的影响,提出了一种考虑储能系统负荷转移能力的两阶段ATC评估框架。该架构在第一阶段建立了发电机和储能联合调度的日前机组组合模型,并基于场景的随机规划方法来描述可再生能源和负荷的不确定性。架构在第二阶段利用实时ATC模型,量化联络线功率的实时交易的最大传输容量。通过对IEEE 14节点,IEEE 30节点系统的算例研究分析表明,文章所提架构可以促进可再生能源消纳,增大了实时的区域可用输电容量。     

基于实时电价的含储能可再生能源系统协同调度策略

间歇性可再生能源和高渗透率的储能设备使能源系统的供需平衡控制愈加复杂,为能源系统的协同调度带来了挑战。针对含储能可再生能源系统,提出了一种基于实时电价的能源系统协同调度策略。首先,建立了含风光、储能系统、火电机组及多类型用户的可再生能源系统模型。其次,提出了一种双层规划模型,将实时电价和能源调度有机集成,实现了能源系统的协同调度优化。最后,基于KKT算法与改进麻雀优化算法实现模型求解。仿真实验表明了基于实时电价的协同调度策略对于含储能可再生能源系统的协同调度优化及系统效益提高具有重要意义。     

基于信息安全约束的可再生能源电网多主体投资风险评估方法

针对电网建设过程中不同利益主体投资风险评估问题,结合物理信息融合的可再生能源电网各主体投资供需平衡和数据流信息安全模型,研究基于信息安全约束的可再生能源电网多主体投资风险评估方法。首先建立包含电网投资运营商、可再生能源投资运营商和电力用户等不同主体的投资模式,然后针对电力物联网环境下信息系统的设备风险、数据风险、物理系统风险和信息安全风险在复杂信息物理融合系统中的作用机理,研究复杂投资模式下系统信息安全风险量化表征模型,并在此基础上建立基于结构熵的信息安全约束的可再生能源电网多主体投资动态风险评估模型。基于IEEE39节点建立可再生能源电网投资风险评估仿真系统,对文章提出的风险评估方法进行验证。仿真结果表明,基于信息安全约束的电网多主体投资风险评估方法,能够有效提升具有不确定性的电网投资规划鲁棒性。     

与需求响应联合优化的联网型微电网储能容量随机规划

针对含分布式电源、需求响应资源的联网型微电网,提出一种与微电网内多类型需求响应资源联合优化运行的储能系统容量配置优化规划模型。模型以微电网用能成本与储能设备年投资成本之和最小为目标函数,考虑需求响应资源可柔性调节区间、储能设备的荷电状态、微电网与主网间变电容量等约束条件,并计及分布式电源出力的不确定性影响,建立储能容量随机优化规划模型,利用混合整数线性规划算法求解。对某实例微电网仿真分析优化配置储能容量对提高微电网运行和规划的经济性的影响,结果表明模型可实现微电网储能系统最佳容量配置决策,同时优化需求响应资源和储能系统的运行策略。     

多区域间热网交互的综合能源系统配置优化

考虑多区域间热网交互的综合能源系统规划和运行优化能有效提高能源综合利用率,有助于节能减排、促进分布式能源就地消纳。在独立分区综合能源系统的基础上,在不同负荷特性区域间引入热网交互,以热网建设费用、CCHP设备投资、运行成本和碳排放税最低为综合优化目标,对多区域综合能源系统的配置和运行进行整体优化。对上海市某典型城区进行仿真优化结果表明,多区域间热网的引入有利于提高系统清洁能源利用率,合理配置设备容量,区域间用能互补特性增强,系统综合效益更佳。     

基于多储能技术经济性比较的可再生能源发电系统多目标容量优化

研究基于蓄电池、熔盐储热、抽水蓄能及储氢技术经济性比较的可再生能源发电系统多目标容量优化。该容量优化模型以最小化平准化度电成本及失负荷率为目标,应用4种代表性多目标进化算法进行求解。提出基于超体积的多目标算法综合评价指标,此外考虑了储能运行特性及资源不确定性提高仿真计算的准确性。算法性能比较结果表明,非劣排序遗传算法的平均排序等级为1.6,其具有最优的综合性能;储能的定量技术经济性比较结果表明,不同可靠性条件下熔盐储热系统的经济性均为最优;不同负荷曲线及不同资源水平的敏感性分析验证了储能经济性比较结果的有效性。     

考虑多能源协同的可再生能源电网快速解列电压优化控制策略北大核心CSCD

针对含可再生能源接入的电力系统在发生故障后,使得电网中部分机组运行解列,其对电网电压造成影响的问题,提出了一种考虑多能源协同的可再生能源电网快速解列电压优化控制策略。首先,分析电/气/热等多种能源间的转换特性和可调节特性,并分析含电/气/热等多种能源转换系统接入可再生能源电网后系统的运行特性,建立含多能源转换系统的可再生能源电网稳态模型;然后,考虑可再生能源电网解列时系统中重要负荷电能恢复量、系统电压波动量两个优化目标,建立可再生能源电网快速解列电压优化控制模型,并对控制模型进行求解;最后,以西北某地区电网运行数据为基础,搭建含多能源转换系统的可再生能源电网等值模型,分析并验证文章提出的电网快速解列电压优化控制模型的可行性和有效性。     

考虑风光不确定性的综合能源系统容量-成本两阶段规划优化研究

针对综合能源系统规划面临可再生能源波动性强、出力不确定性等问题,文章提出了一种考虑风光不确定性的综合能源系统容量-成本两阶段规划优化方法。首先,运用拉丁超立方抽样生成基础风、光场景集,并基于改进的k-means算法进行场景削减;其次,以运行成本最低、碳减排最优、污染物减排最优构建多目标优化模型;最后,提出系统容量-成本两阶段规划优化求解策略,并选取南方某商业园区进行规划仿真。仿真结果表明,文章所构建的综合能源系统两阶段规划模型能够在保证系统经济性的同时兼顾环保性,并满足用户多种用能需求。     

考虑风电场景缩减的多区域综合能源系统容量配置

以冷-热-电联供为核心的综合能源系统(IES)能有效提高能源利用率和供能灵活性。文章针对大规模风电接入对IES规划和运行的影响,提出了一种考虑风电场景缩减的多区域综合能源系统容量配置方法。采用混合度量的改进k-means算法对风电历史数据进行聚类,判定聚类场景数目和聚类中心;在充分考虑热网损耗和延迟效应的基础上,建立包含热网管道、节点、换热器的详细热网模型;通过热网连接多个区域综合能源系统,建立以系统年投资成本、运行成本和弃风惩罚成本之和最小为目标函数的多区域综合能源系统容量配置模型。仿真结果表明,该模型能大幅降低设备配置容量和系统运行费用,提高风电消纳率。     

考虑分布式风电接入下的区域综合能源系统多元储能双层优化配置研究

多元储能技术已在区域综合能源系统中应用,配置多元储能装置有望提升区域综合能源系统的经济效益。文章搭建了区域综合能源系统的基本网架结构,建立了微型燃气轮机、燃气锅炉、分布式风电和多元储能装置的数学模型和考虑多能互补的多元储能双层规划配置模型;模型上层以最小化多元储能综合投资成本为目标,下层以综合系统年运行费用最低为目标,同时涉及了网损成本,以上层所求的多元储能容量为约束条件。在规划求解过程中,引入了二阶锥松弛技术对模型的电网潮流约束进行凸化松弛,同时采用分段线性化方法处理天然气网管道流量约束,将原模型转化为混合整数规划问题。文章在IEEE33节点系统和改进后的6节点天然气系统中进行了算例分析,其结果证明了多元储能技术能在一定程度上提升区域综合能源系统的经济性,验证了模型的有效性。     

考虑感应电动机稳定约束的城市综合能源系统暂态过程优化控制模型

针对由可再生能源或清洁能源供能的城市综合能源系统中的感应电动机,在多能源形式的供能和负荷波动及不确定性条件下的运行稳定性问题,提出了一种考虑综合能源系统中多种类可再生电源及多能源负荷协调的感应电动机临界转矩优化。首先建立含综合能源的电网广义负荷模型;其次基于戴维南等值电路对感应电动机负荷的外部网络进行等效;最后推导感应电动机转矩方程,进而提出城市电网感应电动机暂态过程优化方法。以某城市综合能源网为例,采用BPA软件建立城市综合能源系统等值模型,仿真结果验证了文章所提方法的有效性。