Sustainability Intelligent Evaluation of Regional Microgrid Interconnection System Based on Combination Entropy Weight Rank Order-TOPSIS and NILA-KELM

Sustainability evaluation of regional microgrid interconnection system is conducive to a profound and comprehensive understanding of the impact of interconnection system projects.In order to realize the comprehensive and scientific intelligent evaluation of the system,this paper proposes an evaluation model based on combination entropy weight rank order-technique for order preference by similarity to an ideal solution(TOPSIS)and Niche Immune Lion Algorithm-Extreme Learning Machine with Kernel(NILAKELM).Firstly,the sustainability evaluation indicator system of the regional microgrid interconnection system is constructed fromfour aspects of economic,environmental,social,and technical characteristics,and the evaluation indicators are explained.Then,the classical evaluationmodel based on TOPSIS is constructed,and the entropy weight method and rank order method(RO)are coupled to obtain the indicator weight.The niche immune algorithm is used to improve the lion algorithm,and the improved lion algorithm is used to optimize the parameters of KELM,and the intelligent evaluation model based on NILA-KELM is obtained to realize fast real-time calculation.Finally,the scientificity and accuracy of themodel proposed in this paper are verified.The model proposed in this paper has the lowest RMSE,MAE and RE values,indicating that its intelligent evaluation results are the most accurate.This study is conducive to the horizontal comparison of the overall performance of regional microgrid interconnection system projects,helps investors to choose the most promising project scheme,and helps the government to find feasible project.

考虑保供电需求的光储微电网优化配置及电能质量评估

针对用户日益迫切的保供电需求以及光伏出力与负荷用电的随机性、波动性引发的电能质量的问题,建立了考虑保供电需求的光储微电网双层优化模型,并对规划配置的微电网电能质量进行评估。该模型以等效净负荷标准差和弃光率最小为上层优化目标,以微电网有功功率损耗最小为下层优化目标,以储能满足保供电负荷的保供电需求作为附加约束条件,采用遗传算法求解。然后设计源、网、荷三类指标,采用组合赋权法确定各指标权重,实现对微电网电能质量的综合评估。最后以改进的IEEE-33系统验证了所提模型的有效性。结果表明考虑保供电需求后能够提高微电网电能质量,并在一定范围内保供电负荷越大时越能提高微电网电能质量和用户满意度。

基于周期组合序列调制的三电平双有源桥均压策略

应用在双极性直流微电网(BDC-MGs)的三电平双有源桥(TL-DAB)变换器,在匹配多类型不平衡负载运行时,输出侧正负母线电压的不平衡将影响系统稳定运行。该文首先分析不平衡负载工况时TL-DAB变换器输出侧上、下端口分电容电压的不均衡原因,并提出一种基于功率传输与电压均衡的周期组合序列调制策略。该均压策略无需附加额外电路和储能器件,仅通过改变功率传输的周期数及单周期内端口电平脉宽占比,便可实现输出侧上下端口传输功率的差额分配以达到分电容电压的均衡。仿真和实验结果表明,在上下分电容负载极不平衡工况下,相对于传统对称调制策略,该文所提均压策略可以将电压不均衡度从12%降低至1%以下。

含分层储能的冷热电联供系统运行优化

为提高冷热电联供型微电网对可再生能源的消纳能力,解决源-荷的不确定性使得系统运行稳定性降低的问题,提出含分层储能的三级混合时间尺度滚动优化方法。日前优化目标为日运行成本最低;日内上层以燃料成本和蓄热罐功率变化惩罚成本最低为目标对冷热能进行优化,下层以电网交互成本和蓄电池功率变化惩罚成本最低为优化目标对电能进行优化;实时电系统反馈以电系统削峰填谷作用量和功率波动量最低为优化目标;得出最优的系统中各设备的出力计划。结果表明:该优化方法和分层储能能够有效达到削峰填谷的作用,各设备功率波动率均处于较低水平;冬季典型日的日运行成本比日前成本有所降低。

考虑电动汽车和蓄电池联合储能的交直流混合微电网功率协调控制策略

针对电动汽车作为灵活储能分散接入交直流混合微电网后过度依赖双向互联接口变换器进行子网间储能交互的问题,提出一种考虑电动汽车和蓄电池联合储能的交直流混合微电网功率协调控制策略。首先,考虑交、直流子网净功率和功率互济级最大传输功率作为约束条件,将其划分为四种运行状态,并进一步分析功率互济级功率传输方向和储能荷电状态,详细划分不同模式对应的具体工况;然后,考虑电动汽车和蓄电池的响应优先级,设计联合储能动作规则,并详细研究交、直流子网和联合储能子网间的功率交互,制定功率协调控制策略,提出系统模式及工况切换方法;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了交直流混合微电网仿真模型对所提控制策略进行验证。

含电动汽车和热电联产的区域微电网参与电网辅助服务调度

如今,在发达的特大城市,越来越多的分布式电源和电动汽车接入微电网。该文提出一个区域微电网,由一个热电联供系统和一系列插电式电动汽车组成。其主要目的是通过将PEV整合为快速响应存储来提供辅助服务和充分利用可再生能源提高系统的能源利用率和经济效益。停车场会聚集形成电力电子设备集群,并与CHP签订双边合同,以便能够参与调节电力市场。提出改进的乌鸦算法,对问题进行求解。通过MATLAB对算法进行数值仿真表明,如果区域微电网参与电力市场调控,每兆瓦的经济价值显著提高,总利润增加。

计及车网互动的热电联供微电网优化调度

为有效推动“双碳”目标的实现,针对系统碳排放量大、综合成本高和优化调度迭代寻优困难的问题,提出了计及车网互动的热电联供微网(combined heat and power microgrid,CHP-MG)优化调度方法。以微网运行成本和碳排放量最小为目标,建立了考虑车网互动的CHP-MG模型,同时,考虑用户需求变化,设置了优先满足电负荷需求和优先满足热负荷需求2种模式;给出改进的树种优化算法,将种群划分为4部分,更有效的进行全局搜索;该算法还引入了枯萎过程和位置置换变异策略,以增加种群多样性、避免局部最优,从而提高收敛时间和寻优能力。以英格兰东北部地区为例进行了仿真验证,结果表明,改进后算法的寻优结果和收敛时间明显优于未改进的树种优化算法。

考虑风电消纳的热电联供微电网系统协同优化策略研究

针对新能源的波动性和随机性使其在电力系统中的消纳存在困难,弃风、弃光现象频发,提出一种考虑风电消纳的热电联供微电网源-荷-储协同优化技术。以微网的运行总成本及风电消纳水平为优化目标,在调节热电联供机组出力的同时,结合蓄热式电锅炉储热系统及储能系统的灵活调节能力,进行微电网运行的协同优化。所提出模型通过非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)进行求解,并基于某园区微电网数据进行了验证,相较于单一灵活性资源的优化调度,所提的源-荷-储协同优化模型能够在兼顾成本的同时保证较高的风电消纳水平。

Modelling and optimization of combined heat and power system in microgrid based on renewable energy

Due to the short distance between the sources of production and consumption,microgrids(MGs)have received considerable attention because these systems involve fewer losses and waste less energy.And another advantage of MGs is that renewable energy sources can be widely used because these resources are not fully available and can provide a part of the required power.The purpose of this research is to model the MG considering the production sources of microturbines,gas turbines and internal combustion engines.Renewable energies such as wind turbines(WTs)and photovoltaic(PV)cells have been used to provide part of the required power and,because of the lack of access to renewable energy sources at all times,energy reserves such as batteries and fuel cells(FCs)have been considered.The power of the microturbine,gas turbine,internal combustion engine,FC and battery in this system is 162,150,90,100 and 225 kW,respectively.After modelling the studied system,optimization was done using the imperialist competitive algorithm to minimize production costs and provide maximum thermal and electrical loads.The maximum production power for PVs is equal to 0.6860 MWh and at this time this value for WTs is equal to 0.3812 MWh,in which case the excess electricity produced will be sold to the grid.

Dynamic scheduling of market price-based combined heat–power-constrained renewable microgrid

In this paper,a market price-based combined heat–power dynamic dispatch model for a microgrid is presented.The microgrid comprises cogeneration units and wind and solar power-generation units.A battery and a heat storage tank are incorporated to optimally balance variations in heat-and-power load demands.The proposed model explores the impact of market prices of electricity,heat supply and load variability on the optimal schedule such that profit maximizes and emission,loss and waste heat are minimized.The Weibull probability distribution function is applied to characterize the uncertain renewable power variable in the model and to find the over-and under-scheduling costs.The problem is solved using an improved differential evolution algorithm in which a fuzzy membership module is appended to obtain a solution having the highest attainment for the selected multiple objectives.The results show that the proposed model can handle uncertain heat–power demand and price scenarios to produce feasible and optimal schedules with owner profits,heat utilization and renewable share varying between 10.55–115.97%,72.51–90.39%and 26.82–38.05%,respectively.

基于氢储能的热电联供型微电网优化调度方法

针对质子交换膜燃料电池和电解槽的热电联供特性,为避免氢能系统的热能浪费并进一步提高氢能系统的效率,搭建了一种考虑氢能系统的热电联供型光伏/风机/燃料电池/蓄电池/电锅炉/燃气锅炉微电网系统,提出一种包括日前调度与实时优化的两阶段优化调度方法.所建系统考虑了电氢转换时的余热回收,将氢能系统作为热电氢耦合设备,实现了电、热、氢能的协调利用与相互转换,有效提高了能量利用率.在第一阶段调度中,根据日前的风光发电出力及负荷需求预测,以微电网整体运行成本最小为目标,采用混合整数线性规划方法实现日前最优全局调度;在第二阶段调度中,根据超短期预测结果,使用模型预测控制嵌入混合整数二次规划算法,减小预测误差带来的经济性影响.最后,通过冬、夏及过渡季典型日算例可知,本文所提出的两阶段调度方法在3种季节典型日的总成本较日前全局最优调度分别降低了3.24%、0.76%、1.66%;通过在不同场景下对本文所提方法进行仿真验证,相较于不考虑能量耦合的基础场景,考虑热电耦合系统和热电氢耦合系统时,优化调度的总成本和污染气体治理成本分别降低了15.58%、24.93%.结果表明:本文所提方法具有一定的实时性及通用性,能够满足微网内热电负荷需求,实现稳定独立运行,改善系统的运行经济性与环保性.

改善孤岛微电网电压波形质量的方法

针对孤岛微电网公共交流母线电压对称性和波形质量易受不平衡非线性负载影响的问题,采用组合式三相逆变器作为各分布式电源的拓扑电路,并设计了提高逆变器输出电压质量的控制策略。首先,分析了不平衡非线性负载下影响微电网电压质量的原因,得出逆变器的参考电压的平衡性和系统等效阻抗的降低是提高电压质量的2大要素。然后,设计了平衡的参考电压控制使逆变器各相产生对称的参考电压;提出了自调整频率下的比例谐振电压控制器及其离散化下的系数自调整策略,同时增加输出电流前馈控制。这些方法在提高系统开环增益的同时可有效减小逆变器各次频率处的输出阻抗,改善因逆变器输出阻抗压降带来的不平衡和电压波形质量问题。最后通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性。

基于混合整数线性规划和强化学习的微电网经济优化调度

针对微电网中可再生能源的不确定性和波动性,以及负荷的动态变化带来的复杂性问题,提出了一种将混合整数线性规划(MILP)和强化学习(RL)相结合的MILP-RL算法。首先,在算例分析中,采用粒子群优化(PSO)算法和MILP对微电网的负荷、风机、光伏预测数据进行经济调度策略求解;然后,将求解的结果作为RL的初始调度策略,构建了PSO-RL和MILP-RL两种组合算法;最后,为了模拟可再生能源的不确定性和波动性以及负荷的动态变化,在预测数据的基础上添加了扰动并采用PSO、RL及组合算法PSO-RL、MILP-RL对扰动数据进行求解。结果表明,相比PSO算法和RL,所提出的MILP-RL组合算法在应对可再生能源的不确定性和负荷的动态变化方面表现出更高的经济性和更快的收敛速度。

热电联产调度下电-气耦合系统关键负荷供应分析

因具有经济环保、多能转换等特点,今后热电联产(combined heat and power,CHP)系统将进入规模化应用阶段,优化CHP系统规模与选址有助于解决电网故障时关键负荷保电难题,提升电网运行弹性。为此,在构建考虑动态能效的CHP系统和电-气耦合能源系统网络模型基础上,提出了以经济性最优为目标的电-气综合能源系统关键负荷供应优化方法。以IEEE 14节点系统为例提出CHP系统最佳配置方案,验证内外部故障下所提CHP系统配置方案的有效性和可行性。最后,对CHP系统电效率、能源价格等因素对成本的影响进行敏感度分析。

Distributed energy management for interconnected operation of combined heat and power-based microgrids with demand response

From the perspective of transactive energy, the energy trading among interconnected microgrids(MGs) is promising to improve the economy and reliability of system operations. In this paper, a distributed energy management method for interconnected operations of combined heat and power(CHP)-based MGs with demand response(DR) is proposed. First, the system model of operational cost including CHP, DR, renewable distributed sources, and diesel generation is introduced, where the DR is modeled as a virtual generation unit. Second, the optimal scheduling model is decentralized as several distributed scheduling models in accordance with the number of associated MGs. Moreover, a distributed iterative algorithm based on subgradient with dynamic search direction is proposed. During the iterative process, the information exchange between neighboring MGs is limited to Lagrange multipliers and expected purchasing energy. Finally,numerical results are given for an interconnected MGs system consisting of three MGs, and the effectiveness of the proposed method is verified.

电—热联合微网中基于波动参数的多类型储能协同控制

针对光伏发电的功率波动和消纳问题,结合中国西北地区供电供热需求,以光伏、热泵和混合储能组成的电—热联合微网为研究对象,研究了基于波动参数的多类型储能协同控制。首先,分析电—热联合微网的特点及能量转换方式。然后,设计电—热联合微网中基于波动参数的多类型储能双层协同控制策略,在上层控制中,基于功率波动时间尺度以及变参数的低通滤波方法,提出多类型储能协同平抑功率波动策略;在下层控制中,基于混合储能平抑功率波动以及微网电压、频率机理,提出混合储能能量转移的自适应控制策略。最后,通过仿真算例对所提算法进行验证,仿真结果表明:所提方法可以在有效减少电储能投资成本的前提下充分抑制可再生能源的功率波动,并延长混合储能的使用寿命,具有良好的应用前景。

考虑路径损耗的热电联供型微网三层能量优化策略

为了降低微网对外部系统的依赖与微网自身的运行成本,针对热电联供型微网群,提出了一种三层能量优化策略。该策略不仅构建了以各微网运行成本最小为目标的下层优化运行模型、各主体间交互成本最小为目标的上层优化运行模型,还新构建了以能量传输路径损耗最小为目标的中间层优化运行模型。该中间层模型通过易货交易和买卖交易的方式提高微网间能量互济能力,并基于Floyd-Warshall算法为微网间能量交易搜索最优传输路径。算例结果显示,该三层优化策略具有良好的适用性,相比其他优化策略,能量传输过程损耗更低、微网间能量互济能力更强,各微网运行成本更小。

基于文化基因算法的冷热电联供型微网优化运行方法

多个供电源协调调度能够使得冷热电联供型微网运行综合效益达到最优,对此提出一种新的基于文化基因算法的方法。建立包含最小经济性运行成本和最小环保性运行成本的多目标函数模型,并为模型设置6个约束条件。在约束条件下,利用文化基因算法求取多目标函数模型最优解,得出冷热电联供型微网优化运行方案。结果表明,该方法应用,其综合效益以及两个单项成本较低,实现了多个供电源的协调调度。

含电热联合系统的微电网运行优化

在当前能源互联网迅速发展及电热联系日渐紧密的环境下,提出基于电热联合调度的区域并网型微电网运行优化模型。综合网内储能特性、分时电价、电热负荷与分布式电源的时序特征,以包含风机、光伏电池、热电联产系统、电锅炉、燃料电池和储能系统的并网型微电网为例,采用Cplex优化软件求得调度周期内各微电源最佳出力及总运行成本,并与两种常见电热调度方式进行比较。仿真算例表明:联合调度模型能实现电热统一协调调度并降低微电网运行成本。该模型可为电热之间能源互联及规划运营提供参考。

考虑风电随机性的微电网热电联合调度(英文)

提出了一种微电网热电联合调度的优化模型,考虑了系统运行约束和风电出力的波动性。风电出力的随机性,通过场景生成和削减方法产生的不同场景表示。该模型以系统总运行费用最小为目标函数,同时通过罚函数,把考虑了微电网和大电网连接点处的功率波动引入目标函数,使得在系统总成本最小的同时减小了风电出力波动性对电网的影响。根据模型,在考虑风电波动的情况下,调度计划中发电机出力不随风电出力的波动而改变,系统只调整发电机以外的设备实现对风电波动的补偿。仿真结果表明了该模型对含风电的微电网优化调度的有效性。