基于网侧资源协调的自储能柔性互联配电系统日前-日内优化

为优化储能型智能软开关(E-SOP)、传统网侧调控设备的运行策略,提升高渗透率光伏配电网运行水平,提出了基于网侧资源协调的自储能柔性互联配电系统日前-日内优化模型。首先,提出了“源网荷储”下多种网侧资源协调利用的多时间尺度优化控制架构;其次,在日前阶段构建计及有载调压变压器、无功补偿装置、联络开关、E-SOP和柔性负荷的长时间有功-无功联合优化模型,在日内阶段建立多目标滚动优化模型,并采用线性化方法将模型转换为混合整数线性规划模型;然后,基于KL散度构建源荷不确定性模糊集,给出日前两阶段分布鲁棒优化模型转化过程和基于列与约束生成算法的求解方法;最后,算例仿真验证所提方法的有效性。

基于改进模拟退火遗传算法的高速公路服务区自洽能源系统高能效优化

针对高速公路自洽能源系统高能效优化的问题,基于改进模拟退火遗传算法(SA-GA),提出了一种综合考虑经济目标和环保目标的自洽能源系统高能效优化运行策略。首先根据高速公路服务区自洽能源系统中各电力单元特性,建立一种综合考虑系统经济性和环保性的能效目标函数;其次根据高速公路服务区自洽能源系统的分类,建立了不同类型系统对应的约束条件;为避免遗传算法易陷入局部最优的缺陷,引入模拟退火算法,对改进后的SA-GA算法采用降温函数,寻找全局最优解;利用新疆某高速公路服务区自洽能源系统发电和负荷数据,并在传统服务区负荷的基础上进一步考虑新能源汽车充电站的影响。测试函数测试结果表明:SA-GA算法在求解速度和稳定性方面有明显提升,改进SA-GA算法对夏季、冬季典型日能效优化的结果,相较于遗传算法,在寻优精度提升约为20.33%。

基于多项式混沌展开的电力系统概率可用输电能力评估

大规模开发和利用风能有利于实现电力系统清洁低碳转型,是实现国家“碳达峰、碳中和”战略目标的重要技术手段,但风电出力的强不确定性对电力系统区域间可用输电能力(available transfer capability,ATC)评估带来了全新的挑战,传统用于求解计及风电出力不确定性的概率ATC评估模型在计算效率和计算精度方面均存在一定的不足。为此,该文提出一种基于多项式混沌展开(polynomialchaos expansion,PCE)的电力系统概率ATC评估方法,该方法首先构建基于机会约束的电力系统概率ATC评估模型;然后,根据风电出力预测误差的概率分布特征,选择对应的正交多项式为基函数以近似风电出力预测误差及电力网络中与之相关联的其他随机变量;进一步,借助Galerkin投影和基于一阶矩、二阶矩的机会约束转化方法,将所构建的机会约束模型的概率约束转化为确定性约束,实现基于机会约束的概率ATC评估模型向易于求解的确定性优化模型的转化;进而,将概率ATC评估模型的求解问题转化为ATC的最优多项式逼近系数的求解问题,根据求得的最优多项式逼近系数和选取的基函数计算电力系统ATC的概率分布特征;最后,通过修改后的PJM-5节点测试系统、IEEE-118节点测试系统及吉林西部电网实际算例验证了所提基于多项式混沌展开的电力系统概率ATC评估方法的准确性和有效性。

适用于规划-运行两阶段的配电网可靠性等级划分及评估方法

新型电力系统的快速建设与发展对配电网的可靠性评估提出了更高的要求。综合考虑配电网中终端用户差异化的可靠性需求和电网规划、运行两阶段的不同特点,提出了配电网可靠性等级划分方法和适用于规划-运行两阶段的配电网可靠性评估方法。首先,考虑用电性质、用户侧负荷特性等多方面因素,计及可靠性电价的影响,从系统侧、用户侧和供用电交互侧出发,建立了配电网供电可靠性评估指标体系;然后考虑终端用户用电需求的差异性,进行了配电网可靠性等级的划分;在此基础上,基于终端用户的差异化可靠性需求,提出了适用于规划-运行两阶段的配电网可靠性评估方法。最后进行算例分析,验证了所提划分方法的合理性和评估方法的有效性。

基于FTU的配电网单相接地故障定位与恢复方法

配电网发生最多的故障是接地故障。针对准确地检测隔离接地故障线路并尽快恢复供电,提出基于配电开关监控终端(FTU)的配电网单相接地故障定位与恢复方法。利用配电网各节点FTU的小波包变换暂态选线及相电流暂态特征选线技术,结合故障路径自适应处理控制策略,配合首开关延时合闸逻辑,从而实现多分支配电网故障定位与自动隔离恢复。所提方法能够快速选出故障线路并隔离故障区段,有利于故障快速消除,提高系统运行的安全性、可靠性。

计及深度调峰的风-光-水-火-抽蓄多能源联网系统优化调度研究

多种能源联网运行逐步成为未来电力系统发展的方向,多能源联网系统的优化调度是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。文中建立了计及火电机组深度调峰成本的风-光-水-火-抽蓄联网系统成本模型和考虑调峰主动性的风-光-水-火-抽蓄联网系统日前优化调度模型。针对多能源耦合系统结构复杂的情况,提出了分层优化调度的模型求解策略。上层模型以净负荷波动最小为优化目标,得到等效负荷曲线;下层模型根据上层模型的调度结果,以调峰运行的经济性最优和新能源弃电率最低为目标函数,计及调峰主动性,求解考虑火电机组深度调峰煤耗特性的含新能源系统的经济调度问题。仿真算例表明所建模型实现了多能源联网系统的互补运行,提升了火电机组的深度调峰能力,降低新能源弃电率和系统运行成本。

海水淡化厂与区域水-能耦合系统的协同调度

海水淡化厂具有能量密集、运行灵活的特点,是理想的电力需求响应资源。然而,现有关于淡化厂与电网协同运行的研究大多关注电网和淡化厂的一体化调度、无法适应双方自主决策的工程场景,对淡化厂运行约束的刻画也比较粗糙。该文研究反渗透淡化厂与区域水-能耦合系统(waterenergy nexus,WEN)的协同运行方法。首先,考虑淡化厂的生产流程、调节特性和运行约束,分别建立传统及新能源淡化厂的水-能管理模型;其次,在保障两类淡化厂和区域WEN自主决策和信息隐私的条件下,提出以双方调度计划互动为载体的“激励型”和“价格型”两种协同运行机制及调度模型,并提出基于二阶锥松弛和McCormick包络的求解方法。用算例验证所提协同运行机制、调度模型及求解方法的有效性。

含分布式电源和电动汽车的配电网可靠性评估

针对目前大规模分布式电源和电动汽车接入配电网后,给配电网可靠性带来一定影响的问题,提出了一种含有分布式电源和电动汽车的新型配电网的可靠性评估方法。首先,考虑到风光出力的不确定性和相关性,选择拟合性最优的Frank-Copula函数,建立了风光联合出力概率模型。其次,分析了电动汽车用户行为特征,提出了基于动态分时电价的电动汽车有序充放电控制策略。最后,基于改进IEEE-RBTS Bus6测试系统的主馈线F4,对系统的可靠性指标进行计算分析,结果表明所提的风光联合出力模型和有序充放电控制策略可以有效降低对配电网可靠性的影响。

考虑补偿激励的电动汽车多区域优化调度策略

针对充电区域内分布式新能源(DRE)与电动汽车负荷供需不均的问题,提出一种考虑补偿激励的电动汽车多区域优化调度策略,引导电动汽车前往不同充电区域充电,以促进DRE就地消纳.首先,基于需求价格弹性及用户时间焦虑建立电动汽车用户需求电量模型.其次,基于剩余电量可达原则和空闲时间冗余原则将电动汽车划分为可响应和不可响应集群,利用基于后悔理论的充电区域决策模型对可响应集群按区域作进一步划分.最后,建立电动汽车多区域优化调度模型,从最大化充电服务商经济效益及DRE消纳程度两个方面对充电价格进行优化.通过仿真验证证明所提优化策略能够充分考虑时间焦虑和价格弹性对电动汽车用户的影响,充分挖掘用户的响应潜力,在降低DRE消纳偏差量和提高充电服务商经济效益方面具有明显效果.

基于调频信号自适应分解的电池储能辅助二次调频控制策略

以清洁能源发电为代表的零碳机组大规模并入电网,其间歇性和不确定性带来的频率波动愈发凸显。针对电池储能辅助火电机组调频灵活性不足、荷电状态维持效果不理想的问题,提出一种基于调频信号自适应分解的储能辅助二次调频控制策略。首先,综合灵敏度、储能荷电状态、频率偏差状态3个因素,给出区域调节需求信号和区域控制误差信号的切换时机判据;计及火电机组爬坡率限制和储能荷电状态限制,提出自适应调频信号分解策略,构建回报增益与荷电状态之间的规律并将其作为调节参考值,利用频率偏差对参考值进行修正,最后通过状态一致性检测模块判断回报增益的输出,以实现2种调频资源的优势互补。通过单区域系统频率响应模型仿真,验证了本文策略的有效性。结果表明:本文策略能够提高系统的灵活性,使各调频资源形成互补关系。

考虑用户碳配额的售电公司新能源电力购售策略研究

随着碳配额制度改革的深入,高排放企业日益增加的新能源电力需求给售电公司传统运营模式带来了新的机遇和挑战。针对高排放企业日益提升的绿色用电需求难以满足的问题,提出主从博弈框架下考虑用户碳配额的售电公司新能源电力购售策略模型。研究通过运用Copula函数、拉丁超立方抽样及K-means聚类生成风光出力典型场景,构建了考虑中长期市场、现货市场、储能、碳交易、绿证交易及差异化售电合同的多市场主从博弈双层优化模型。最后,通过算例分析验证了模型的有效性。

考虑居民用户可调节潜力的负荷聚合商日前投标决策优化模型研究

负荷聚合商能够充分挖掘居民用户资源参与需求响应,深化居民用电可调节潜力量化分析对负荷精准调控与负荷聚合商模式智能推广具有重要作用。首先,基于居民用电负荷调控差异性,考虑居民典型用电电器综合满意度计量,构建居民柔性负荷可调节潜力分析模型;然后,考虑负荷聚合商参与市场交易的运营模式,构建基于非合作博弈理论的日前投标决策优化模型;最后,通过算例仿真验证模型的有效性及适用性。结果表明该模型能够兼顾调控潜力,有效支撑负荷聚合商最优投标决策,为负荷聚合商推广下统筹资源优化调控提供借鉴与参考。

面向电力市场的用户侧电力电量预测综述

对电力电量准确预测,把握其不确定性和随机性对电力市场的管理和发展具有重要意义。该文首先对电力市场及其环境下电力电量预测进行了简要概述;其次,从数据预处理、预测方法和预测场景3个角度出发,对面向电力市场的用户侧电力电量预测研究现状进行了总结与分析,详细阐述了新兴负荷、考虑分布式电源的接入、考虑需求响应、面对特殊事件与极端环境和面对综合能源系统5个场景下用户电力电量预测现状;最后,对现有研究面临的挑战进行了分析,并对未来研究方向进行了展望。

考虑多重不确定性因素的可靠性指标计算与备用容量优化

在含高比例可再生能源的电力系统中,考虑多重不确定性因素并实现源荷协调的优化调度是电力系统运行的重要问题.为此,构建了基于多场景的概率性旋转备用优化模型,该模型综合考虑了风电和光伏出力预测误差、负荷预测误差及发电机非计划停运等多重不确定性因素对旋转备用容量的影响,将可再生能源弃电、系统切负荷分别作为特殊的备用资源融入发电日前调度计划,以提高电力系统的经济运行效率.改进了系统可再生能源削减期望和电量不足期望值两个可靠性指标的计算方法,减少了与该指标相关的不等式约束条件,用于提升模型的计算性能.该备用优化模型在兼顾场景多样性的同时,实现了多场景下系统的总成本最优.以改进的IEEE-RTS系统作为算例,验证了所提模型的有效性.算例结果表明,改进的可靠性指标计算方法能够有效降低备用优化模型的求解时间;建立的最优旋转备用优化方法能够实现系统日前旋转备用容量的动态配置,提升系统经济运行水平.

基于综合赋权与云熵优化的园区综合能源系统评价

综合能源系统(integrated energy system,IES)作为能源转型中的重要环节已得到越来越多国家的广泛关注。构建一套匹配中国国情的综合能源系统评价体系和评价方法不仅能够为综合能源系统规划后评价打下基础,以此对规划方案进行优劣排序;还能够提高综合能源系统项目的管理水平,在制定统一、完整的综合能源系统综合评价标准时提供参考。为此,首先结合园区IES基本特征以及运行特性,构建包含经济性、可靠性、环保性以及智能友好性4个方面的综合评价指标体系;然后为解决IES在运行中的不确定性问题,对基于传统云物元模型的综合评价体系提出云熵优化,即考虑不同评价者对模糊性的可接受程度;为解决单一赋权方法可能导致的评价结果过于主观或过于客观的问题,选择基于最小鉴别信息原理将决策实验室法与熵权法相结合的综合赋权法,并采用变权法进一步完善综合评价指标;最后通过算例分析,验证所提综合评价体系的科学正确性。

基于IGDT的含广义储能的独立直流微网日前优化调度

微电网的能量管理与优化调度作为构建新型电力系统的重要环节,提高其可再生能源的消纳水平、降低源荷不确定性风险以及优化系统运行成本具有重要意义。因此,文中提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)的含广义储能的独立直流微电网日前优化调度模型。首先,构建含超级电容的混合储能系统,以降低蓄电池运行成本,将具备虚拟储能特性的柔性负荷与混合储能相结合,形成广义储能,充分发挥微电网系统内灵活性资源特性;其次,考虑系统风光荷不确定性,引入IGDT模型,在确定性模型基础上建立风险规避策略下的鲁棒模型和风险投机策略下的机会模型,从2种决策角度追求降低风险与最大化收益;最后,基于算例仿真分析,证明该调度策略在降低微电网运行成本的基础上可量化不确定性因素对系统调度决策的影响,验证了模型的有效性和可参考性。

基于热启动的大规模安全约束机组组合模型的快速求解方法

大规模安全约束机组组合(security constrained unit commitment,SCUC)问题的混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)模型因其高维、非凸的特点导致求解困难,尤其在考虑故障态安全约束后模型规模骤增,MILP算法常遇到收敛间隙下降瓶颈问题。为满足现货市场出清对SCUC问题求解时间的要求,提出了基于热启动的快速求解方法,从待求模型的一个可行解出发,根据节点边际电价和机组收益分析进行整数变量固定,同时削减无约束力的安全约束,以缩减模型规模,加快收敛进程。仿真结果表明:所提方法能够大幅缩减SCUC模型规模,尤其对于考虑故障态安全约束的大规模SCUC问题,能有效克服收敛间隙下降瓶颈问题,求解效率提高特别显著。

区域一致趋同的分布式负荷频率控制方法研究

随着可再生能源发电比例的上升,电力系统呈现源荷双重不确定性,对频率稳定产生不利影响。提出一种结合多智能体一致算法与动态面控制的分布式负荷频率控制方法,以增强电力系统的频率调节性能。首先,给出频率控制模型结构,并设计系统框架与分散式区域观测器;其次,考虑通信时滞的影响,设计出各区域控制器结构;最后,基于互联电力系统算例验证了方法的有效性与优越性。与传统控制方法相比,该控制方法改善了电力系统负荷频率控制性能,提高了区域间频率调节的一致性。

风电—光伏—光热发电系统联合优化运行研究

“风光热储”是近几年多种新能源互补发电的新模式,以有效解决用电高峰期和低谷期存在的电力输出不平衡问题,并提高能源利用率,实现清洁发展。为此研究了光热电站的运行机理和工作模式。建立了风电—光伏—光热发电系统联合优化运行模型,以高优先级优化匹配调度曲线的程度,以低优先级优化联合系统的可再生能源消纳能力。为提高风力发电、光伏发电并网的可靠性,采用预测误差描述二者出力存在的不确定性,并采用样本均值近似法对其进行了确定化处理。然后对优化模型中的非线性因素进行了线性化处理,最后调用Cplex求解器得出联合系统最佳调度方案。结果表明,光热电站可以调节联合发电系统的上网功率,使其尽可能满足调度曲线的需求;另外,采用样本均值近似法处理不确定变量,并且将优化模型线性化后,可以更加快速地求出最优解。

基于改进鸟群算法的多目标微电网优化调度研究

为克服传统智能算法在微电网多目标优化调度中存在局部最优、过早收敛等问题,提高微电网调度的准确性、稳定性和收敛速度,提出了1种基于改进鸟群算法的多目标微电网优化调度策略。首先,分析了微电网多目标调度的影响因素,建立了基于最低经济成本及最小环境影响的微电网调度模型。其次,通过随机均匀分布自适应选择惯性权重系数,运用线性调整策略及学习系数平衡全局和局部搜索能力,提高鸟群算法的收敛速度和搜索精度,并基于Lévy飞行策略更新鸟类群体的空间位置,扩大搜索范围、丰富种群多样性,从而使所提方法跳出局部最优实现精准收敛。最后,通过搭建并网运行条件下的典型微电网场景进行仿真实验,并使用典型的测试函数将所提方法与其他成熟算法进行对比分析。实验结果表明,所提方法的全局优化性能、收敛精度、稳定性和收敛速度均优于其他对比方法,且具有良好的经济性和环境友好性,能够实现良好的多目标优化平衡。