园区综合能源系统优化运行研究综述

针对园区综合能源系统的优化运行问题,从模型、算法和机制3个层面综述了其研究现状及存在的主要问题。在模型层面,依次讨论了园区综合能源系统的基本优化模型、不确定性模型和博弈模型的研究现状;在算法层面,归纳分析了数学规划方法、启发式方法和强化学习在园区综合能源系统优化运行的应用情况;在机制层面,概括分析了综合需求侧响应机制、碳交易机制、绿证交易机制及综合能源市场交易机制下园区综合能源系统优化运行的相关研究。最后,基于园区能源低碳化、市场化、共享化、去中心化及数字化的演变趋势,对园区综合能源系统优化运行的发展方向进行展望。     

考虑寿命衰减及电价机制的电池储能系统技术经济研究

文中提出了一个电池储能系统技术经济分析框架。在此框架中嵌入了一个详细的电池退化模型,该模型可对电池衰减过程中的放电深度、温度、充电/放电速率以及荷电状态等影响因素进行建模分析。在不同的运行条件下,评估了电池储能系统在整个寿命期内的能量吞吐量和平准化储能成本,分析了不同电价机制下电池储能系统的技术经济性。     

基于OTS的停电模型及其自组织临界性分析

根据自组织临界理论和考虑基于暂态稳定约束的最优潮流(OTS),建立了电力系统连锁故障和停电模拟模型.该模型涵盖暂态、潮流以及网络规划3个时间尺度的电力系统动态过程,既可模拟电力系统连锁停电过程,又可从宏观上研究和揭示电网演化的自组织临界特征.进一步基于稳定域边界的暂态稳定裕度指标评估系统的稳定性,并利用该指标的灵敏度信息将微分-代数方程描述的暂态稳定约束转化为代数约束,从而可以针对随机产生的预想故障设计相应的预防和紧急切机控制措施.新英格兰系统的仿真结果验证了所建立的模型的有效性.     

小干扰稳定特征向量和相关因子的分布式算法

在基于自激法的小干扰稳定特征值的分布式算法的基础上,针对小干扰稳定特征分析法中求解特征向量和相关因子的步骤,提出了基于自激法的分布式计算方法.该方法可由各区域协调计算特征值所对应的特征向量及相关因子,在计算过程中仅需要各区域与边界区域交换边界节点向量等少量数据,适合中国电力系统分层分区的管理体制.对IEEE 39节点系统的验算结果证明了该算法的合理性和有效性.     

AEMS及其在上海电网的应用

结合电力系统的运行实践,提出了用混成自动控制来实现电力系统多重目标趋优控制的理论和自动化系统(即先进能量管理系统(AEMS)).该系统以事件驱动为其内核,通过将不满意状态定义为事件,将趋优化问题转化为事件的处理和消除问题.采用分层控制的方式,构思了控制命令(发自最高决策与指挥层)和操作指令(发自中间操作层)的概念,建立了完整的事件处理框架,以达到消除事件的目的.进一步介绍了AEMS的组成框架,明确了框架中各组成部分的职能和工作机制.针对AEMS的设计、实现和运行,指明了其必须具备的基本特征,并对AEMS与能量管理系统(EMS)之间的包容关系进行了阐述.最后,简要介绍了上海电网AEMS工程实现第1阶段软硬件系统实现方案.     

基于自激法的小干扰稳定特征值的分布式算法

由于中国电力系统的运行和管理具有分层分区的特点,传统的集中式的小干扰稳定分析方法很难满足在线计算的要求.文中基于带边界分区的互联电网切分方法,从传统的电力系统小干扰稳定分析的自激法出发,提出了小干扰稳定特征值的分布式算法.算法在计算过程中只需要各区域传递边界节点状态量等少量数据,适用于电力系统的分布式环境,具有较好的实用性.对IEEE 39节点系统的验算结果证明了算法的合理性和有效性.     

风储联合电站实时自调度的高效深度确定性策略梯度算法

发展风电等可再生能源对于实现双碳目标具有重要意义,风储联合电站是未来风电接入电网的主要形式。该文研究发电侧商业化运行的风储联合电站的实时自调度问题,目标是使自身的期望收益最大化。由于场站级风电预测误差较大,独立发电商信息有限,难以准确预测电网电价,风储联合电站实时自调度面临多重不确定性,极具挑战。该文提出高效深度确定性策略梯度（DDPG）算法求取风储联合电站实时自调度策略,实现不依赖预测的场站级在线决策。首先通过Lyapunov优化构建基础策略,得到一个较好的但未必是局部最优的策略;然后,采用基础策略预生成样本,用于初始化经验库,提升搜索效率;接着,应用引入专家机制的DDPG算法,可以训练得到局部最优的自调度策略;最后,算例分析表明,相比于基础调度策略和经典DDPG,该文所提方法能有效提升风储联合电站的平均收益。     

考虑退役动力电池衰减特性的新能源场站群共享储能长期规划配置

为最大化利用退役动力电池的全生命周期价值、解决共享储能在电力系统扩展规划方面需兼顾多方利益的经济性难题,计及逐渐增加的新能源装机容量与负荷需求,提出考虑退役动力电池衰减特性的发电侧共享储能长期规划模型。首先,设计基于退役动力电池的发电侧共享储能运营模式以打破能量共享壁垒,使其既能服务于自身新能源场站又可实现多个新能源场站间的能量互济、必要时还能参与电网的动态调频。其次,考虑退役动力电池衰减特性构建多个新能源场站自配并共享储能的长期规划模型,模型基于合作博弈以应对多方利益诉求冲突给资源优化配置带来的经济性挑战。最后以算例仿真验证所提发电侧共享储能运营模式及长期规划模型的可行性。     

互联电网自动电压控制系统协调变量设计

随着互联电网的联系不断增强,区域间电压、无功的弱耦合假设将不再成立。基于该假设设计的区域自动电压控制（AVC）系统如果不采取合理的协调策略,可能造成无功分布不合理,甚至控制振荡和不稳定等严重后果。基于对区域间联络线节点灵敏度关系的分析,提出了AVC系统间的一种新的协调变量———区域电压控制偏差（VACE）。该协调变量能够区分出无功扰动发生在本区域还是相邻区域,并能反映出本区域对相邻区域无功影响的方向和大小。利用该协调变量作为考核指标,可以方便地实现区域AVC系统的协调,明确各区域的控制责任,明显减小区域间的相互影响。新英格兰39节点系统的算例仿真说明,考虑VACE指标后,互联区域AVC系统的控制振荡得到抑制,区域发电机无功裕度分布更加均匀合理。     

基于变分模型的动态最优潮流新算法

为解决传统动态最优潮流（DOPF）算法中计算速度和计算精度之间的矛盾，建立了电力系统DOPF的变分模型，推导了该变分模型的最优性条件。在此基础上提出了一种基于Radau配置法的DOPF求解新算法。该算法具有计算量小、计算精度高等特点。对某实际系统的分析结果表明算法能够满足在线运行的需求。