基于集中质-量调节的综合能源系统供能管网管径优化设计方法及系统经济性分析

供能管网的投资和运行损耗对综合能源系统的工程可行性和经济性有重要的影响,因此提出了一套基于集中质-量调节运行模拟的综合能源系统供能管网管径优化设计方法。运行调节根据当前时刻负荷比最大的用户的负荷情况调节综合能源站的供水流量和温度,较好地贴近总负荷曲线;优化设计方法以等年值总投资最小为目标选择最优管径组合,综合考虑了系统初始投资和长期运行费用,提高了总体经济性。选择广州中新知识城某商住混合区作为算例,验证了所提方法的有效性,并分析了供能调节下的运行成本和综合能源系统供能半径对管网规划的影响。     

用于削减工业园区用电功率峰值的蓄冷空调系统的规划建模与优化

针对工业园区综合能源系统的削峰问题,建立将蓄冷空调系统用于削峰的优化规划模型,提出采用临界运行电价和经济平衡电价分别作为蓄冷空调系统运行经济性与规划经济性的度量。进而根据经济平衡电价确定规划时的最优蓄冷容量,进一步确定相关的设备容量。然后对冰蓄冷系统和水蓄冷系统进行经济性对比与分析,为决策者提供选择蓄冷类型的经济依据。最后以某工业企业的空调系统改造为水蓄冷空调系统作为算例,计算相应的经济平衡电价、最优蓄冷容量和相关设备容量,并验证最优蓄冷容量的正确性。     

基于随机响应面法的主动配电网无功优化

考虑分布式电源(DG)的无功主动调控能力,计及状态变量的机会约束,建立主动配电网随机无功优化模型。通过非参数核密度估计对随机因素进行建模,进一步借助随机响应面法,研究适应于多种概率模型的概率潮流计算方法,用以判断状态变量是否满足机会约束,并利用Nataf变换处理随机变量的相关性。结合基于粒子群的无功优化方法,对所建立模型进行求解。最后,基于修改过的IEEE 33节点和美国PGE 69节点配电系统测试所提方法的正确性和有效性。算例表明所提概率潮流计算方法所得累积分布函数具有较高的精度,同时设计不同的场景,进一步表明所提模型和算法适应不同DG无功控制策略、可发现确定性优化方案的概率越界风险并调整解决。     

主动配电网状态估计技术评述

间隙性分布式电源高渗透率并网,电动汽车、储能系统等可控负荷及高级量测装置的规模化接入使得主动配电网状态估计在结果精度要求、计算效率等方面面临诸多全新挑战。首先,简要阐述了国内外有关传统配电网状态估计技术前期的研究成果;然后,较为全面地梳理了主动配电网状态估计技术的国内外研究现状,包括新型伪量测的合理建模、状态估计算法的高效改进及量测装置的优化配置等研究方面;最后,对该领域未来进一步发展所面临的关键问题进行了探讨和分析。     

基于概率潮流的主动配电网供需群体协同优化运行策略

为有效解决主动配电网(ADN)运行模式中供应侧和需求侧响应量的不确定性给电网安全带来的问题,在传统概率潮流模型基础上,将虚拟微网与ADN交换功率及需求侧响应的不确定性视为新的随机注入变量,搭建了供需群体互动的概率潮流模型。利用概率潮流的计算结果,使距期望值波动的3个标准差内的数值落在约束范围内,作为系统运行的不等式约束条件。在此基础上,以ADN运行成本最小为优化目标,制定基于概率潮流的ADN供需群体协同优化运行策略,确定了供需互动模式下各互动节点的响应量。该模型既避免了传统配电网运行模型中仅由上级主网承担系统不平衡功率的情况,又有效地提高了系统运行的安全性与经济性。最后,通过算例验证了该模型的有效性和实用性。     

改善电厂调频性能的储能策略研究和容量配置

具有快速充放电特性的储能技术,作为一种新的调频方式已逐步进入多国的辅助服务市场,参与到传统机组的自动发电控制(AGC)中。基于华北地区的辅助服务补偿政策,提出了改善电厂调频性能的储能充放电策略和容量配置方法。首先,根据政策中AGC考核指标Kp值的定义,提出调节速率、调节精度、响应时间3项指标的计算方法,并制定出提升调节性能、降低响应时间的储能充放电策略。同时,为了延长储能的使用寿命,制定了电池荷电状态的越限回归策略。在分析储能各项成本和收益的基础上,建立了以净收益最大为目标函数的储能经济性模型。最后,通过具体算例,对使用该策略前后机组的AGC性能进行对比分析并采用差分进化算法计算出了机组配置储能的最优容量。结果表明,使用储能策略可以显著提升机组的Kp值,带来明显的调频收益。     

NPC三电平逆变器最优化虚拟电压矢量控制

三电平逆变器的中点电位不平衡不仅使开关管的电压应力增加,还会导致输出电流的谐波畸变率增高。因此,三电平逆变器的中点电位平衡控制一直是国内外学者的研究热点。以中点钳位型(NPC)三电平逆变器作为研究对象,提出了一种最优化虚拟电压矢量中点电位平衡控制方法。该方法首先以三电平逆变器固有的有限个离散电压矢量为基础,构造出连续的虚拟电压矢量。然后以参考电压和中点电位平衡为控制目标定义代价函数,此代价函数可以灵活方便地控制逆变器的综合性能。由最优化方法求解出使代价函数值最小的虚拟电压矢量,即为控制参考电压和中点电位平衡的全局最优解,此方法不仅可以保证输出电压有较好的跟踪效果,还具有较强的中点电位平衡能力和抗干扰能力。仿真和实验都对此进行了有效的证明。     

基于操作功最优的永磁机构参数控制优化

以永磁机构分、合闸操作功与真空断路器开断性能要求匹配最优为目标,基于四连杆传动规律将12 kV真空断路器本体及传动机构的反力特性归算至永磁机构的运动部件动铁芯上,构建永磁机构操动特性数学模型。利用ANSYS-Maxwell仿真得到配永磁机构真空断路器的动铁芯位移、线圈电流、电容电压变化曲线等操动特性,计算出机构平均合闸速度、操作功等参数。以真空断路器操作功最优为目标函数,以线圈匝数、线径、操动电流为约束条件,在仿真的基础上建立正交回归实验,利用遗传算法对线圈参数进行优化设计,并通过实验进行验证。结果表明,在保证永磁机构操动特性满足真空断路器动作特性需求条件下,线圈优化设计后的永磁机构操作功从970.41 J降低到362.26 J,降低了动铁芯碰撞速度,提高了机构的稳定性。     

基于博弈演化算法的PMU最优配置方法

为实现电力系统可观测性,提出一种新的相量测量单元(PMU)配置方法,即基于博弈论的演化算法。该算法将寻找PMU最优配置方案的问题映射为理性主体寻求自身利益最大化的博弈过程,PMU最优配置方案即对应于博弈中的纳什均衡解。其突出优点是演化方向确定、全局收敛性好、收敛速度快、解具有多样性。应用该算法在IEEE 30节点、新英格兰39节点、某128节点系统进行仿真计算,与深度优化算法、模拟退火算法和最小生成树算法的结果进行比较,说明了该算法的可行性及优势。     

基于引入模拟退火思想的改进粒子群算法的电动汽车充电站最优规划*

未来电动汽车的大规模发展,需要建设大量的充电站,充电站的合理布局对充电站投资者和用户具有非常重要的意义。文中提出了一种计及交通道路结构、车流信息及用户成本的电动汽车充电站最优规划模型。采用加权Voronoi图对待规划区进行服务区域划分,对传统粒子群算法引入模拟退火思想,并且对惯性权重更新机制做出改进。使用加权Voronoi图和引入模拟退火思想的改进粒子群算法相结合优化充电站的建设位置和容量配置。算例分析验证了规划模型和算法的正确性和实用性。