基于麻雀搜索算法的微电网分层优化调度

为综合考虑微电网供给侧和需求侧的利益,建立了微电网分层优化模型;上层以净负荷成本和用电满意度为目标优化负荷曲线,下层以运行成本和环境成本为目标优化各单元出力,并选择麻雀搜索算法(SSA)求解这类复杂优化问题。针对SSA易陷入局部最优的问题,提出一种改进麻雀搜索算法(ISSA),改进了发现者搜索方式,引入了变异、贪婪策略;并且加入非支配排序和轮盘赌法将ISSA改进为多目标算法。算例结果表明可转移负荷占比为10%时能够协调微电网供需两侧的利益;对比ISSA与SSA、粒子群算法(PSO)、鸡群算法(CSO)和灰狼算法(GWO)的迭代结果,证明ISSA具有良好的寻优效果和稳定性。

考虑优化调度的微电网频率恢复分布式预测控制策略

为了解决快速频率恢复和缓慢实际功率调度之间的时间尺度分离问题,提出一种考虑优化调度的微电网频率恢复分布式预测控制策略。引入的一致性策略能够在同一时间尺度上处理优化调度和频率恢复,另外提出的实际功率调度方案分布式模型预测控制解决了通信延迟、通信中断和即插即用情景,并且将下垂、实际功率传输和相位角方程作为等式约束,从而预测每个微电网的行为。此外,终端值和不等式约束有助于确定可行解空间的界,从而减少优化时间。在4种测试情景下对控制器的动态性能进行实验评估,结果证明该控制器对负载变化和通信问题具有较强的鲁棒性,并且保证了频率快速回复与高效功率调度。

考虑需求响应和热能梯级利用的园区综合能源系统多目标优化调度

园区综合能源系统(Park-level Integrated Energy System,PIES)供能设备多样,能源耦合机制复杂,是典型的复杂能源系统。为实现PIES低碳经济运行并提升风电消纳量以及解决系统因用能结构不合理导致的能源利用效率偏低问题,文中建立了电热需求响应模型优化负荷,并充分考量能量的“质”与“量”,基于热力学第一、第二定律建立了对系统碳排放约束性较强的综合能效模型,并将系统的热负荷根据能源品位进行细化区分,依据热能梯级利用理论,建立了能量耦合设备的数学模型。最后结合系统经济成本目标及系统综合能效目标建立了园区综合能源系统多目标优化调度模型,实现针对系统内各设备出力的调度。算例分析表明,文中提出的优化调度方案能够在提升系统风电消纳率及运行经济性的同时兼顾系统的低碳高效运行。

考虑实时备用率的中长时间尺度新能源发电备用的方法

在新型电力系统中,考虑到中长期时间尺度下新能源出力具有较强规律性,提出了中长时间尺度新能源纳入备用的实时备用率的确定方法。根据实时备用率将新能源可信出力纳入备用,建立多电源电力生产模型。所建模型以生产成本最小为目标函数,考虑电源运行成本、新能源弃电成本、切负荷惩罚成本及机组出力、功率平衡、逻辑变量等约束条件。采用时间迭代将中长时间生产模拟化简为短期优化问题,利用CPLEX求解。以改进IEEE-24节点系统作为算例,优化结果表明新能源电源采用实时备用率的方法纳入备用时,电力系统生产运行总成本更低;新能源渗透率越高,纳入新能源为备用的经济效益越明显;风电和光伏独立确定备用率时,备用成本和污染排放更低。

发电商合作博弈策略下跨区输电电价优化方法

由于负荷中心与可再生资源在地理位置上分布的不均匀,更大范围的资源合理配置需要跨区输电,而随着电力市场的深化发展,参与跨区电力市场出清的发电商将可能出现通过合作博弈策略行使市场力以争取自身利益最大的行为,此举可能导致跨区输电通道利用率降低,进而影响线路准许收入的稳定回收。为应对上述问题,提出了一种电力市场环境下考虑参与跨区出清的区外发电商合作博弈策略的跨区输电电价三层优化模型,上层为以准许收入稳定回收为目标的输电电价优化模型,中层为由区外发电商组成的跨区出清利益联盟的以联盟收益最大为目标的报量决策模型,下层为计及区外发电商参与的区内电力市场出清模型。为求解所提三层模型,采用了一种改进列和约束生成算法(C&CG)算法,将模型分解为主、子问题迭代求解,其中对于作为双层模型的主、子问题采用卡罗需-库恩-塔克条件(KKT)和大M法转化为等效单层模型后进行求解,而主、子问题模型中的双线性项则采用强对偶定理及变量离散参数化的方法进行线性转化以便于求解。最后通过PJM-5节点系统验证了所提三层优化模型能较好地体现区外发电商因合作博弈策略组成的跨区出清利益联盟的策略性决策和市场力行为,令输电电价的制定能在考虑区外发电商合作博弈策略影响下,实现线路准许收入的稳定回收。

考虑冬季供暖的风电—CSP电站联合参与现货市场运行策略

随着“双碳”目标的提出,以风电为代表的可再生能源参与电力现货市场已是大势所趋。但由于具有不确定性和波动性,风电在市场中常处于不利地位。风电与具有灵活调节能力的光热电站(Concentrated Solar Power,CSP)联合能够减少实时出力偏差,进而降低不平衡成本。基于此,本文针对风电—CSP电站联合参与现货市场的运行策略开展研究。首先,对风电—CSP电站联合参与现货市场的机理进行分析,在此基础上,以经济性最优为目标,综合考虑供电收益、冬季供暖收益和不平衡惩罚等因素,提出了考虑冬季供暖的风电—CSP电站联合参与电力现货市场运行策略,并基于Shapley值法对联盟收益进行分配,最后分析了储热容量对联盟收益的影响。算例表明所提联合运行策略能够充分利用CSP电站灵活性,显著提高双方收益,减少弃风损失。

基于序优化的配电网负荷三相不平衡优化策略研究

针对现有配电网负荷三相不平衡优化算法计算效率不高且难以适应负荷波动场景这一现状,提出了一种基于序优化的配电网负荷三相不平衡优化策略。首先建立粗糙模型,筛选单相负荷接入相序的初始解集;然后建立精确模型,考虑三相负荷约束,对初始解集再次筛选优化;最后通过实际算例来验证所提方法的有效性。分析表明所提方法保证了求解精度的同时,提升了3~5倍的求解效率。

含储能有源配网的经济调度与协同优化

为了提升电池储能系统的有源配网运行效益,提出面向电池储能有源配网,包含经济调度与协同优化方法的分层递阶系统架构。首先,概述模型中不同层级间的逻辑运算关系;其次,针对不同层的优化目标,建立含光-储-充有源配网的经济调度与优化的2阶段模型。第1阶段以系统成本最小化为优化目标,第2阶段以系统网损最小为目标进行建模与仿真。最后,基于不同运行场景下的仿真结果,分析光、储、充的变化规律,并给出储能系统在不同节点的优化配置方案。

含微分平坦控制的柔直输电系统稳定性分析

交流系统不对称运行时换流站控制参数不合理的取值会影响柔性直流输电系统稳定运行。为此,首先提出不对称工况下含微分平坦控制的换流站小信号模型,同时结合模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)内部特性、环流抑制器以及直流线路等各子部分的动态模型,建立两端柔性直流输电系统全局小信号模型;然后在此基础上,依据微分平坦控制器内、外环控制参数根轨迹的变化情况,分析其对系统稳定性的影响,确定其合理取值范围;最后在PSCAD/EMTDC中搭建含微分平坦控制的两端柔性直流输电测试系统,验证所提小信号模型以及结论的正确性,为实际工程中控制器参数整定提供理论依据。

基于改进NSGA2算法的电力系统经济调度优化

针对目前风能、光能、柴油发电机组多能互补模型中考虑弃风光能源的浪费,在系统构建中加入电解水制氢系统和氢燃料电池系统,利用可再生能源弃电实现零碳排放制氢,增强新能源电力的消纳,建立电力系统经济调度模型。将电解水制氢系统、氢燃料电池与风光火多能互补电力系统结合,利用电力系统满足负荷后多余的可再生能源弃电进行电解水制氢,并利用氢燃料电池对不足的电力进行补足,辅助火电机组进行调峰,氢储能的加入能够提升系统对其孤岛环境的电力供应能力。提出基于一种改进非支配排序遗传算法2(NSGA2)来求解目标函数,利用测试函数对改进前后的算法进行性能测试,通过实例数据进行模拟仿真,仿真结果表明,在不增污染气体排放量的同时降低了燃料费用,验证了在解决电力系统经济调度问题方面的可行性和有效性。

利用建筑虚拟储能提升风电消纳能力的电热联合系统优化调度方法

利用建筑虚拟储能能提升电热联合系统的风电消纳能力,但若只考虑建筑结构储能而不考虑室内空气储能会导致虚拟储能利用不足。针对此问题,在奖惩阶梯碳交易背景下提出一种利用建筑虚拟储能提升风电消纳能力的电热联合系统优化调度方法。首先,以室内空气和建筑结构热平衡模型为基础建立精细化建筑虚拟储能模型;其次,在系统中引入奖惩阶梯碳交易机制及需求响应机制;再次,考虑电、热功率平衡以及室内温度等约束,以电热联合系统总成本最低为目标函数,并提出改进型平衡器优化算法对目标函数进行优化求解;最后,对不同场景下电热联合系统对风电的消纳、CO_(2)排放及经济性进行分析,结果表明:所提方法不仅提高了电热联合系统的风电消纳率,降低了CO_(2)的排放量,且提升了经济性。

基于虚拟储能的楼宇微电网综合能源优化研究

针对目前微电网系统的多能互补耦合问题,提出一种含虚拟储能的楼宇微电网优化新方法。首先由热平衡方程与人体舒适温度范围构建楼宇虚拟储能模型;其次建立引入虚拟储能模型的楼宇微电网结构,在人体舒适温度范围内对楼宇室温进行制冷/制热,完成虚拟储能的充放冷/热能管理,同时引入需求响应机制优化管理用户用能习惯;最后选用冬季和夏季两种典型气候场景为例,对独立的小工业厂房分别进行含和不含虚拟储能的微电网运行研究分析,以系统日综合运行成本最小为目标,使用改进的金鹰算法优化求解模型。仿真结果表明所提出的新型方法能降低系统的运行成本。

基于多阶段双重博弈的多园区随机场景低碳分布式调度优化

多园区综合能源系统在碳交易机制下存在多主体交互问题,保障信息隐私的基础上协调园区多场景下利益分配冲突,是实现综合能源系统低碳发展的关键。该文通过分析碳交易和绿证交易原理,构建运营商与多园区的绿证-碳排放联动双层交易框架。利用Stackelberg博弈理论建立中间运营商与多园区间领导跟随关系,制定上级购售电价引导园区制定机组出力计划。在此基础上,结合Nash博弈理论,实现多园区智能体间议价合作博弈,以保证多园区间收益与公平分配。随后,基于随机场景法与条件风险价值理论,提出一种多阶段双重博弈的多园区随机场景低碳分布式调度优化方法,并将改进交替方向乘子法与差分进化法相结合,解耦不同园区系统,实现分布式求解,保护各参与主体隐私同时提升收敛速度。最后,通过搭建多园区综合能源系统进行仿真,验证所提调度方法在新能源多场景下可优化园区利益矛盾,有效提升多园区整体效益,降低碳排放。

基于增强型Benders分解的区域综合能源系统联合规划

随着能源交易的逐步市场化,区域综合能源系统(RIES)内部将形成综合能源服务商(IESP)和用户聚合商(UA)等多类经济实体,如何在保护隐私的情况下协调各方参与联合规划,制定全局最优的规划方案成为RIES规划面临的新挑战.首先,明确电-气-热耦合RIES的结构,并从IESP、UA和电-气-热网络3个方面构建数学模型.其次,以经济性最优为目标提出考虑IESP和多个UA的RIES联合规划模型.再次,出于对各实体隐私保护的考虑,采用基于增强型Benders算法的分布式求解方法,以适应含非凸子问题的联合规划问题.最后,通过对比4组算例分析联合规划方案在经济性和能源利用效率方面的优势,同时验证了所提分布式算法良好的收敛性.

考虑风-光-储协同的电池储能系统综合评价体系和选型方案研究

针对不同类型电池储能系统的选型规划和充放电功率分配难以协调其技术性、经济性和环境性的问题,提出一种考虑风-光-储协同的电池储能系统综合评价体系,进而对电池储能系统充放电策略进行优化并选型。首先,建立电池储能系统全寿命周期内的效益模型,采用模糊层次分析法对上述电池储能系统的效益模型进行分层分析,将其划分成不同的准则和指标,并计算出其相应的权值;其次,建立风-光-储协同下电池储能系统的充放电功率优化模型,并将上述权值与电池储能系统全寿命周期内的经济性、技术性和环境性相结合,确定目标函数;再次,提出一种灰狼优化算法和莱维飞行策略相结合的混合优化算法,对电池储能系统一天内每小时充放电功率的分配进行优化,并得出电池储能系统的荷电状态曲线;最后,基于新疆某地的气象和负荷数据分析对比5种电池储能系统经济性、环境性和技术性的各项指标,根据算例结果为电池储能系统的综合选型方案和充放电功率分配提出建议,并验证所建模型的可行性和求解算法的优越性。

基于多源融合的船岸供电系统协调运行优化策略

针对岸电系统供电模式由单一电网侧供电变成由风、光、网、储等多源供电,所带来的新能源出力波动,消纳率降低等问题。通过构建基于移动储能装置的多源融合岸电协调运行模型,将岸电子系统通过公共母线互联实现闭环运行。提出了岸电分层分布式运行优化策略,通过边缘计算技术实现对各分布式子系统的实时就地协调,减小因预测误差,出力波动性带来的弃风弃光问题。基于电网的分时电价机制,通过移动储能的“谷充峰放”和“转移消纳”的工作模式实现岸电能源的优化调配技术,达到平抑分布式能源出力波动,提高岸电系统的经济性与可再生能源消纳率的效果。同时也为建立港口岸电系统互联运营的优化平台打下良好的基础。

基于状态估计的配电网线损分析

当前电站自动化覆盖率高,可提供大量数据进行分析计算,为此提出一种基于状态估计的配电网线损分析方法,并分析该方法所用的信息管理系统的结构和功能。通过状态估计方法对采集数据进行处理,同时满足潮流计算的约束,消除误差和丢包带来的影响,得出较为精确的节点注入功率,以此计算配电网的线损率。

基于遗传优化粒子的船舶电网容量优化配置

当前,由于传统能源在受到能源危机的影响下,价格不断增高,传统船舶动力方式很难再满足新的排放规范,迫使船舶动力系统进行能源转型,为此论文建立了锂电池,超级电容,光伏和柴油发电机构成的独立运行的船舶电网系统,建立目标函数和约束条件,其中着重考虑经济性,可靠性以及环保性,从而合理配置船舶电网的容量。论文利用遗传算法的概念,在粒子群算法更新粒子之前,引入遗传算法中的交叉相互的过程,产生质量更好的子代个体。再将此算法应用到目标船型的不同工况下去进行容量优化,对比粒子群优化算法和遗传优化算法,得出最优的容量配置方案。

基于ADWOA算法的风光水互补系统优化调度研究

为了有效应对大规模风能和光伏并网带来的波动问题,保障电网的安全稳定运行,本研究通过深入分析风力发电、光伏发电、水利发电以及抽水蓄能之间的互补特性,构建了一个综合的互补发电系统。在此基础上,针对系统中存在的多种功率约束,本文提出了两种优化调度模型:一种旨在最小化互补系统的波动,另一种则是最小化火电机组等效负荷波动。为求解这两个优化模型,采用了改进的自适应权重优化算法(adaptive weight optimization algorithm,ADWOA)。通过仿真实验验证了该算法在两种模型中的有效性,结果表明这两种最优调度模型均能有效追踪优化目标,并显著减小由于风力和光伏发电并网引起的影响,从而增强电网的运行稳定性。

基于改进WOA-SNS的新型电价机制下多场景风光微网调度

针对目前分时电价的电价区间划分不精准、对峰谷时段负荷曲线的引导不稳定的情况,提出一种新型混合电价机制。该电价机制综合考虑了负荷率和风光利用率,既保证了售电微网的经济利润,又兼顾了负荷侧的需求响应,实现了更精确的削峰填谷。同时为了有效降低经济运行成本,实现微网经济性和低碳性协同运行,将改进的鲸鱼算法和社交网络算法结合,提出一种新型混合智能鲸鱼-社交网络算法(WOA-SNS)来解决场景生成与削减的风光微网调度。仿真对比数据证明了所提算法在多场景风光下的合理性和有效性。