考虑5G基站备用储能优化调控的配电网重构双层优化方法

5G基站建设数量激增带来的大量负荷影响了配电网的运行经济性,但基站备用储能在保证可靠性的动态备电前提下能够参与削峰填谷,如何利用配电网重构和储能调控提高双方运行经济性亟待研究。该文首先分析了5G基站备用储能的调控潜力,建立了基站储能可调控容量模型。针对配电网不同拓扑结构的节点可靠性,利用序贯蒙特卡洛法进行评估,提出了考虑节点可靠性的基站储能备电时长确定方法。在此基础上,构造了考虑5G基站备用储能优化调控的配电网重构双层优化模型。通过算例说明,该文提出的重构模型考虑了基站备用储能削峰填谷,使配电网运行经济性更高;重构提高了节点的可靠性,使基站储能拥有更大的调控空间,有效地降低了基站运行成本,实现了双方的互利共赢。

考虑通信负载迁移及储能动态备电的5G基站光伏消纳能力研究

在双碳目标要求下,国家大力开展绿色节能5G基站建设,5G基站配备屋顶光伏和储能电池以解决5G基站高功耗、高成本问题。然而不同负荷区域的屋顶分布式光伏出力与基站负载具有时空差异性,存在光伏消纳困难的问题。为此,该文在分析不同负荷区域的屋顶光伏出力和5G基站负载差异性的基础上,建立屋顶光伏出力和5G基站负载迁移模型,实现不同负荷区域基站负载和屋顶光伏的时空差异互补。针对5G基站的备电需求,考虑各负荷区域的配电网可靠性和通信负载特性,提出了储能动态备电的充放电机制;然后以光伏消纳率最大化和基站运营成本最小化为目标,建立考虑通信负载迁移及储能动态备电的5G基站优化调度模型;最后设立四种场景及三种规划区方案进行验证对比。算例分析结果表明,所提模型能够减少基站运营成本,提高光伏消纳率。

考虑5G网络用电需求及可靠性的变电站双Q规划法

5G网络高能耗特点会降低传统变电站规划方案的经济性,如何实现5G时代下的绿色通信并兼顾变电站规划的经济性与可靠性亟待研究。该文采用基站休眠策略提升5G网络能效,基于通信负载分布情况动态划分5G基站储能容量,建立兼顾通信负载服务质量及基站供电可靠性的5G网络用电需求模型。在此基础上,盘活5G基站冗余储能参与电网故障不确定情况下的变电站供区故障供电及负荷削峰填谷两种需求响应,提出一种考虑5G网络用电需求及可靠性的变电站双Q规划法。算例分析表明,该文所提的变电站规划方法可在绿色通信下有效地降低变电站的投资成本,基站冗余储能可在电网故障不确定情况下不同程度地改善变电站供区内的失负荷值,提升变电站规划区域的可靠性,适用于5G基站的规模化应用。

基于条件风险价值的电动汽车充电站规划

针对电动汽车充电负荷的假日性以及负荷预测的不确定性,基于条件风险价值构建了电动汽车充电站规划模型。基于出行链,结合Dijkstra最短路径算法,利用蒙特卡洛随机模拟得到快慢充负荷的时空分布。以充电站建设数量最少为目标,满足所有充电需求点为约束,建立选址模型。考虑用户等待时长,以充电站建设成本最小为目标,建立定容模型。为解决定容模型中充电负荷假日性以及负荷预测随机性,利用鲁棒优化将定容模型转化为机会约束规划,引入条件风险价值工具进行求解。以某区域充电站规划为仿真算例,算例结果验证了该方法能够增强充电站规划模型的鲁棒性,具有可行性。

面向5G融合配电网的基站能量共享方法

针对5G融合配电网的经济性多基站能量共享机理及实现方法这一关键性问题,首先,构建基站能量共享系统,提出基站能量共享能力模型,建立基站间能量共享连接以及配电网-基站购电模型;之后,提出基于一对多升价匹配的低成本基站能量共享方法,解决能量共享冲突问题;最后,通过仿真验证所提算法的性能。仿真结果表明,相较于基于单边匹配的基站能量共享算法和基站最优购电算法,所提算法能够使基站群购电成本和弃光量分别降低14.37%、41.80%和56.80%、85.58%,可促进基站购电成本降低与新能源就地消纳,助力5G网络及新型电力系统建设。

基于实时电价的电动汽车充放电优化策略和经济调度模型

实时电价为优化电动汽车(EV)充放电负荷提供了手段,从而实现经济调度。首先建立用户最优充放电策略模型:以计及EV电池退化成本的用户成本最小为目标,以满足EV行驶荷电状态和充放电荷电状态等为约束。在此基础上建立电动汽车用户实时电价响应模型,通过实时电价计算用户充电成本,使电动汽车充放电负荷与电价联动调整,并将该模型嵌入电动汽车充放电策略优化目标函数。求解过程中,用"停泊时长"确定单车一日可多次充放电的时段和行驶时段,从而在EV可充放电时长范围内优化每时段充放电负荷。最后建立经济调度模型:目标中计及机组阀点效应、约束中考虑EV充放电负荷以及机组爬坡速率等限制的多目标经济调度模型,提出一种改进模式搜索算法求解该时间耦合、非线性、非凸模型。以IEEE 39节点为例,验证了所建立模型和求解算法的有效性。

基于节点阻塞电价的电动汽车双层充电优化策略

建立了基于节点阻塞电价的电动汽车充电双层优化模型。在上层模型中,建立含电动汽车负荷的直流最优潮流模型,优化各机组出力使系统总发电成本最小,利用拉格朗日乘子和功率传输分布因子确定节点阻塞电价。在下层模型中,优化目标不仅包括充电费用,而且计及了电池损耗成本、充电等待时间成本;约束条件增加了行驶和充电的电池荷电状态等;将用户充电电价分为分时电价和浮动的阻塞电价两部分,优化电动汽车充电负荷时考虑其一日可多次充电的情况。上层模型向下层模型传递每时段充电电价、下层模型向上层模型反馈每时段充电负荷,通过迭代求解双层优化模型,使电网和用户经济效益最大。最后通过算例验证了所建立模型的有效性。

基于家族优生学的配网重构

提出了用家族优生学(FEBE)的方法进行配网重构,该方法将正交设计技术引入家庭的子代培植过程中,以加强个体的行为改进,避免早熟,加快了进化后期的收敛速度,解决了大规模的配网重构收敛速度慢的问题。此外文中提出与配网结构特点相适应的编码方法,由联络开关所在的环确定基因组,以基因组中打开开关数量作为对子女的约束条件,修正不可行解,进一步提高计算效率。算例表明将 FEBE用到配电网重构中,取得较好的效果。

基于变权Voronoi图和混合粒子群算法的电动汽车充电站规划

针对城市电动汽车充电站规划布局及服务范围划分的问题,提出一种基于变权Voronoi图和混合离散粒子群算法的优化算法。为解决离散粒子群算法在达到最优解时容易发生变异的问题,改进了离散粒子群算法中的概率映射函数,提高算法迭代中后期的全局搜索能力;引入加权Voronoi图生成过程中可随充电站的服务能力和最大服务半径约束动态调整的变权重系数,使充电站服务范围的划分可控且更为合理;利用最短路径法求得用户充电行驶过程中的交通路径距离来取代传统的欧式距离,提高算法的准确性。运用改进后的混合离散粒子群-变权Voronoi图算法求解算例模型,通过算例结果验证了所提算法用于电动汽车充电站规划的有效性。

基于电动汽车出行随机模拟的充电桩需求研究

提出基于电动汽车出行随机模拟的充电桩需求分析方法。该方法通过对电动汽车在各地点停车时长的相似性分析,将不同地点归类为六类充电功能区域,考虑用户对电池荷电状态变化的接受范围,建立电动汽车出行及充电模型,运用蒙特卡洛随机模拟电动汽车一日出行链和在各目的地的充电需求,模拟中考虑各区域停车数随时间的变化和充电同时性,在模型中输入电动汽车模拟量和各类型电动汽车比例,可得到各区域总的充电桩与停车位的比例(桩位比)和快慢速充电桩的比例。模拟结果显示,工作区桩位比并不高,全天中三次及以上行程目的地内的桩位比较大;快慢充比例较大的区域一般为停车时长较短而充电需求较大的区域,居住区也有快充需求;当电动汽车数量不变时,随着车辆最大续驶里程的增大,桩位比并无明显变化规律,快慢充比例逐渐减小。

配电网重构中网络辐射形与连通性的判断

配网的辐射形和连通性,是配网重构的约束条件。配网闭环设计、开环运行,如果合上联络开关,则构成一个小环,必须在此环中打开一个分段开关,使配网保持辐射形。因此一个联络开关决定一个环网,这是基于环网的编码方法,本文基于环网编码,讨论了判断网络辐射形的规则与流程。定义了表达节点与节点、节点与支路关系的连通矩阵。根据连通矩阵的对角元素,判断孤点;通过连通矩阵,由末端节点追溯到首端节点是否为电源点,判断是否为孤岛。最后用两个算例证明本文提出方法的有效性。

基于十进制编码的配网重构遗传算法

根据配网结构,提出了新的十进制遗传编码规则及其与之适应的遗传操作策略。首先将全网的联络开关所确定的环网统一编号,并在每个环内将开关单独编号。以联络开关作为基因位,该位的取值是该联络开关所确定的环网内打开的开关序号。应用该编码规则可以减少染色体的长度(染色体的长度是联络开关数)。并且提出了与之相应的遗传操作策略,在遗传操作中没有不可行解产生。算例表明,该方法节省计算时间,极大提高计算效率。在大规模配电网的重构中,该编码规则更显出极大的优势。

改进遗传算法在含分布式电源的配电网规划中的应用

首先,为充分体现在配电网中引入分布式电源后,分布式电源规划与配电网规划的相互影响,建立了协调规划框架,并在规划目标中引入了分布式电源的环境效益奖励因子;其次,针对传统遗传算法易收敛于局部最优解、迭代次数多、译码过程复杂、迭代时间长的缺点,提出了一种全新矩阵编码模式下的混合整数、0-1遗传算法,使分布式电源和配电网能在同一矩阵中协调、并行迭代,无需译码;最后,针对迭代过程中产生大量不可行解的问题,阐述了一种简单的修复方案,通过一次循环即可完成全网孤岛、孤链、环网的修复。通过IEEE54节点的算例验证了改进算法的先进性、分布式电源与配电网协调规划方法的有效性以及考虑环境效益的必要性。

计及容量市场的用户侧储能优化配置研究

容量市场能够为间歇性可再生能源的大规模并网提供灵活的容量支持,激励常规机组发电容量投资并保证峰荷时期备用容量充裕,在未来现货市场环境下建立相适应的容量市场机制是保障长期电力供给安全的有效方法,故储能作为用户侧的快速响应资源有望参与容量市场。该文结合容量市场,从用户对主能量市场实时电价进行响应后再利用储能充放电实现最优化用电的角度提出了一种用户需求响应-储能调节(DR-ESS)的优化模型。首先,基于容量市场合同构建用户实时电价需求响应模型;然后计及容量市场,建立储能定容双层优化配置模型,外层以用户在储能全寿命周期内净收益最大为目标优化储能功率及容量,内层以用户日收益最大化优化储能充放电策略。两层模型分别采用遗传算法与fmincon工具箱进行求解。以美国PJM市场下某大工业用户所在负荷节点数据进行算例分析,结果表明,采用DR-ESS优化模型在提升用户经济效益同时能够有效实现削峰填谷、降低电网尖峰负荷,减少电网投资成本,提高运行可靠性。

电网投资经济性评价方法综述

综述了电网投资经济性评估的三种方法。首先,介绍了输电网投资项目的财务评价和国民经济评价方法。然后介绍了实物期权理论及其在电网投资经济评价中的应用,该方法是为弥补电网投资的不确定性时净现值法本身的缺陷而提出的。接着,介绍了美国加州独立系统调度机构提出的一个用于输电项目经济评估方法(TEAM),包括TEAM方法的关键原则和TEAM的评价指标。最后,对比分析了上述电网投资评价方法,对我国电网投资经济性评价提出了建议。

基于数据仓库的经济活动分析决策支持系统

介绍了供电企业经济活动分析的内容及其决策支持系统的重要性。数据仓库的特点是面向主题的、集成的、不可修改的和随时间不断变化的,适合决策分析,据此提出了基于数据仓库的供电企业经济活动分析决策支持系统框架。文中以售电分析为例,面向主题组织数据,建立了售电分析信息模型、逻辑星型图、数据存储结构图等数据仓库的多维数据模型。

IC卡电表的低压电力载波自动抄表方案研究

分析了单纯使用IC卡电表的不足之处 ,即难以通过IC卡电表进行线损统计和动态掌握用户的用电情况 ,设计了基于IC卡电表的低压电力载波自动抄表系统。在一个供电台区内设置一台采集器 ,抄表采用单向载波通信模式 ,电表只发送电量数据 ,采集器接收、存储电表数据并向用电管理中心转发。采集器和电表之间的通信媒介为低压电力线路 ,通信模式以抗干扰能力强的扩频通信为基础 ,由于电表只发送不接收 ,所增加通信器件很少。该方案兼顾了预付费电表和自动抄表的优点 ,通信可靠性高。

基于多因素改进Shapley的虚拟电厂利润分配

全球范围内的技术进步使得分布式能源(DERs)发展迅速,虚拟电厂(VPP)能有效整合各类型DER作为一个整体参与电力市场,但如何实现VPP中多利益主体间利润合理分配仍有待研究。该文采用条件风险价值(CVaR)衡量VPP成员不确定性带来的利润波动风险,构建计及多种DERs的VPP市场竞争模型,在风险可控的条件下使得VPP收益最大化。在此基础上,考虑内部成员风险水平、利润贡献度和利润增长率,基于多因素改进Shapley值法提出一种适用于多成员的VPP利润分配模型。算例仿真结果表明,该文所提模型能有效提高VPP整体及其内部成员参与市场竞争后的收益,在各种风险水平下都能保证利润分配公平性和合理性,有利于激励DERs加入VPP,提高联盟稳定性。

计及通信负载的5G基站储能调控策略

5G基站建设作为“新基建”的重要组成部分,正加快推进建设进程。随着5G基站建设数量剧增,基站备用储能将是一个容量可观的储能资源。由于5G基站仍处于建设初期,其作为新的储能配置主体参与配电网协同互动的策略仍亟待研究。文中设计了以盘活通信基站闲置储能资源为目的的5G基站云储能系统,提出计及通信负载的基站储能可调度潜力分析方法,并建立了5G基站储能参与电网协同调度模型。算例分析结果表明,文中所提5G基站储能调控策略可降低储能充放电对备电作用的影响,并利用基站通信负载的时间差异性与空间互补性,有效达到辅助电网削峰填谷、减少基站运营成本的效果,使电网与通信运营商互利共赢。

计及风电消纳与发电集团利益的日前协调优化调度

消纳大规模风电增加了系统调峰难度,统一调度调峰资源可能使有深度调峰能力的机组产生偏离成本的经济损失与环境污染,难以保障机组调峰的公平性与积极性。提出集中调度与发电集团自主调度相协调的日前调度模型,将日前优化调度分为两阶段进行:第1阶段沿用集中经济调度方式,以系统煤耗最低为目标形成发电计划,并由机组发电计划得到各集团总发电计划;第2阶段各集团保持总发电计划不变,以集团发电成本最低为目标进行内部优化,重新形成机组发电计划。各集团作为独立利益主体,仅在第2阶段目标中计入机组差异、深度调峰、负荷互动等因素。经IEEE 30母线算例验证,该模型可缓解机组调峰压力,降低弃风率,减少发电集团与系统的运行成本。