新能源配电网“源–网–荷”协同运行优化模型

由于配网系统线路功率和节点电压的约束,新能源注入配网时面临着运行欠佳的问题。因此,本文提出一种考虑智能软开关(SOP)与虚拟储能(VES)有功/无功调节能力的“源–网–荷”协同优化运行策略。首先,构建了配电网运行下“源–网–荷”层的模型以及约束条件;然后,考虑配电网运行约束并以综合运行成本费用目标函数。最后,采用改进IEEE33节点配电系统进行算例仿真,与不同策略进行对比分析,验证本文策略的有效性。结果表明,本文提出的“源–网–荷”协同运行策略可以有效提高配电系统消纳新能源的能力,减少电压偏差率,提高运行经济性。

源网荷储协同运行对新能源电力消纳水平的影响

在大规模风电、光伏项目批复建设并接入电网后,现有电网对新能源的消纳和承载能力将面临挑战,局部地区电网甚至将出现卡口现象。文章针对典型地区电网,论述新能源和负荷出力的年曲线和典型日曲线特征,确定区域电网和规划抽水蓄能的运行特征。基于上述特征,设定单要素调控和源网荷储协同作用等方法应用于案例电网,测算各方法对新能源发电消纳水平的影响。生产模拟计算结果证明,源网荷储协同运行可显著提升区域新能源发电消纳水平。

源网荷储协同优化的主动配电网日前调度

在“双碳”目标下新能源发展迅速,但其出力的不确定性会影响电网安全稳定运行,主动配电网具备对各类分布式能源组合控制的能力,是解决目前存在的新能源并网问题的有效手段,同时需求响应作为控制负荷侧资源的有效手段,与主动配电网相结合能够有效降低源荷双侧不确定性对电网的影响。构建“源网荷储”协同优化的主动配电网日前优化调度模型,以主动配电网收益最大为目标,综合考虑电动汽车参与需求响应、电网安全、储能电池配置以及各组成单元的成本及约束条件。仿真结果表明:所构建的主动配电网优化调度模型合理,能够降低有功网损,减小尖峰负荷,降低负荷峰谷差,提高配电网收益。

台风灾害下考虑多类型故障不确定性的源网荷协同弹性提升模型

针对现有弹性提升模型系统故障不确定性刻画不充分、源网荷弹性提升措施未协同的问题,提出了一种台风灾害下计及多类型故障不确定性的源网荷协同弹性提升模型。首先,构建了多类型故障概率分布不确定集,以刻画台风灾害下最严重、最可能、连锁故障3类典型故障的概率分布不确定性。接着,基于分布鲁棒优化思想,提出了长短期结合、源网荷协同的分布鲁棒弹性提升措施模型:针对台风灾害下最恶劣多类型故障概率分布场景,在灾前通过输电网扩展规划、快/慢机开机组合、输电网结构优化进行预防,灾中通过差异化切负荷和发电机调度进行抵御和响应。结合模型数学结构特征,基于Benders分解和列与约束生成思想,设计原始-对偶并行分解算法完成模型求解。最后,以IEEE-30节点和中国某区域261节点系统为例,研究了源网荷协同措施的弹性提升效果,验证了所提方法的有效性。

源网荷储协调参与的运行备用容量分配策略及优化模型

为提升高比例新能源电力系统备用充裕性和实现大规模新能源高效消纳,将备用资源来源拓展至源网荷储,从调节方向、参与方式等方面量化源网荷储灵活调节资源可提供的运行备用水平。进而,根据“常规时段同步机组承担、特殊时段多类型资源分摊”的调控思路,提出了源网荷储协调参与的运行备用容量分配策略,构建了纳入多类型异质资源的备用分布优化模型,实现各类型备用资源在“全网-同类资源-机组/场站”的逐级精细化分配。基于某省级电网开展算例测试,与现有运行备用分配准则进行比较,验证了所提策略的有效性。

双碳目标下考虑源网荷储协同优化运行的新型电力系统发电规划

该文建立了双碳目标下考虑源网荷储协同优化运行的新型电力系统发电规划数学模型,综合考虑各种发电技术、储能以及需求侧响应的情况下实现投资和运行的总成本最低,并将双碳目标、可再生能源渗透率、弃风弃光率这些政策要求转化为约束条件融合到发电规划模型中。通过算例分析分别求解以火电、核电、风电光伏和风光储为主4种发电规划情形,验证了模型的有效性。最后,在双碳目标下建立以风光储为主体的新型电力系统,通过考虑源网荷储协同优化运行实现了规划时期该新型电力系统的发电规划,并求解出对应规划时期储能的最优配置方案。此外,通过该模型对不同渗透率下储能配置与弃风弃光率的量化分析发现,对于省级电力系统,弃风率和弃光率分别为5%和3%时,为了保证系统安全稳定优化运行,风电和光伏的渗透率最好都控制在20%~25%以内,同时储能装机容量配置为0.24~0.3倍风电装机容量加光伏装机容量。

坦克装甲车辆电力系统源网荷储协同优化与安全控制:架构设计及前沿思考

为保障坦克装甲车辆电力系统在复杂环境中的安全可靠、优质高效运行,发展以主动弹性、协调优化、灵活互动为主要特征的车载电力系统是未来一代全电战车的重要发展方向。聚焦于以全电化为特征的坦克装甲车辆电力系统源网荷储协同优化与安全控制研究。从内在要求和外在驱动2方面阐述发展坦克装甲车辆电力系统的必要性和挑战;从架构设计的角度介绍车辆电力系统源网荷储协同优化与安全控制的核心内容及关键技术,包括极端环境下的主动弹性安全控制技术、正常环境下的多时间尺度优化调度技术以及大扰动源场景下的灵活动态调控技术。继而结合弹性电力系统的内涵,探讨基于弹性优化控制的坦克装甲车辆电力系统在面对极端或突发事件时的性能特点。为未来我国坦克装甲车辆电力系统的发展提供参考。

计及运行灵活性的中压配电系统源-网-储协同扩展规划

为适应新型配电系统中分布式电源(DG)与负荷的双重波动性,需要对源、网、储进行协同配置以满足系统运行灵活性需求。为表征配电系统运行灵活性水平,从灵活性供需平衡、净负荷曲线平滑度和线路传输均衡性3个方面提出了净负荷适应率指标、净负荷波动率指标和线路负载裕度均衡性指标,并建立了考虑这些指标的配电系统源-网-储3层扩展规划模型。其中,上层和中层以年综合成本最小为目标对配电线路、DG和储能进行优化规划;下层以运行灵活性水平最高为目标进行运行优化。采用复合聚类算法生成配电系统典型规划场景,并以改进后的粒子群算法和非支配遗传算法双层嵌套的形式求解3层扩展规划模型。最后,基于改进的IEEE 33节点系统验证了所提规划模型的有效性和优越性。

高比例风电接入的电力系统源网荷储协同规划模拟分析

建立以新能源为主体的电力系统是实现双碳目标的重要手段。以风光为主体的新能源高比例接入,对传统电力系统规划提出了挑战。为解决电力系统供应侧和需求侧协同的问题,深入分析源网荷储四要素数值模型、电压质量数值模型后,构建源网荷储协同规划的数值模型。由于数值模型的赋权是一个动态化过程,需采用动态加权的多目标粒子群优化算法进行求解。数值模拟结果表明,在高比例风电接入电力系统后,提出的方法能有效实现电力系统源网荷储协同规划。

面向多主体隐私保护的源网荷储分布式协同优化调度

如何在满足各主体隐私需求的前提下,促进电力灵活配置与可靠供应,是构建隐私安全型多主体互动新型电力系统的核心。为此,本文提出了一种基于改进共识交替方向乘子法(C–ADMM)的分布式协调优化调度方案,仅通过交换相邻主体的耦合支路信息来统筹全局优化,实现协同优化的同时保护了互动主体的隐私数据。首先,针对源网荷储参与日前调度时的主体隐私需求,建立多主体协同调度模型,各相邻主体仅通过共享边界耦合支路阻抗信息实现解耦,各主体的优化调度问题在本区域独立求解,并在迭代过程中不断更新耦合乘子从而实现全局优化。然后,考虑主体中离散型可调负荷对C–ADMM收敛性能的影响,使用割平面法进行变量松弛与整数解逼近,通过移除整数限制和增加新约束的方法实现问题的转化,以获得可调负荷与源网储的协调策略。最后,使用IEEE30节点系统进行仿真计算,具体地,将IEEE30节点系统划分为了不同的主体,分别进行算例测试,验证了所提分布式协同优化调度策略的有效性。实验结果表明:在不同划分方式下,与集中式方法相比,改进C–ADMM算法均能产生相对稳定的收敛解;在不同计算参数下,基于改进C–ADMM与集中式方法的总成本基本相同,最大误差不超过0.42%。同时,与传统C–ADMM方法相比,改进C–ADMM的收敛性指标数量级缩小至百分之一。

基于特征融合的新型电力系统网源荷储协同控制方法

传统的电力系统网源荷储协同控制方法只能获取网源特征信息,导致电力系统运行成本较高,因此本文设计了一种基于特征融合的新型电力系统网源荷储协同控制方法。通过提取和整合网源、负荷和储能等各组成部分的特征信息,准确计算出电力系统的缺电率。将不同特征信息进行融合,设置相应的约束条件,为优化控制策略提供保障。通过分析网源、负荷和储能等各组成部分的特征信息,确定协同控制策略的特性。划分出L1-L5共5种新型电力系统网源荷储协同控制等级。试验结果表明,本文设计的基于特征融合的新型电力系统网源荷储协同控制方法中,各设备运行成本均最小,证明该方法能够节省成本控制,提高新型电力系统网源荷储协同控制的有效性。

内嵌需求响应的新型电力系统源网荷储协同优化技术

为了改善新型电力系统源网荷储协同优化技术中参数的复杂多样性与随机不确定性,降低电网运行成本,实现用户侧与需求侧用电平衡,研究内嵌需求响应的新型电力系统源网荷储协同优化技术。基于新型电力系统源网荷储结构,构建包含负荷资源和储能资源的用户侧需求响应模型,便于考虑用户需求响应调整用户侧用电方式,产生可中断负荷或转移负荷。需求侧响应以用户补贴费用最低、系统损耗最小为目标函数,结合负荷侧、储能设备、可控分布式电源、电网功率平衡约束条件,构建源网荷储协同优化模型,并采用遗传算法通过交叉、变异运算求解获取需求响应补贴费用最低、系统损耗最小的协同优化结果。实验结果表明:在不同情景下,经过本文方法协同优化后,可降低热电出力,增加系统风电消纳空间,将电价高时期负荷转移至低时期;实现用电负荷平衡,在负荷低时有效提升风电消纳空间,提高供电效率,减少成本损耗与需求响应成本。

源网荷储协同的分布式智能电网能量管理与集群控制研究及应用

“双碳”背景下,打造安全高效的高渗透率新能源“能源互联网”解决方案,是构建以新能源为主体的新型电力系统的第一要务。内蒙古电投能源股份有限公司矿山供电公司结合企业矿山卡车油改电实际,创新开展了基于源网荷储协同的分布式智能电网能量管理与集群控制技术研究及应用,通过将矿山能源互联网建设与露天煤矿产业发展相结合,构建源网荷储协同优化的分布式智能电网能量管理系统和安全高效的分散式模块化储能支撑系统,在实现矿山电卡用电全面绿色化的同时,为其他企业降低用能成本、减碳降碳提供了行之有效的解决方案。

新型电力系统下的源网荷储协同控制方法研究

新型电力系统通常面临着源网规划的统筹协调不足、电力系统均衡能力不足的问题,导致运行成本较高,因此设计一种源网荷储协同控制方法。首先对调频信号频谱进行分解,了解不同频率分量下的信号特性。然后通过构建源网荷储协同控制模型,利用先进算法和优化技术,对电力系统中的各类资源进行整合和优化配置,实现源网荷储的协同控制,为绿色、可持续发展的能源战略提供有力支持。实验结果表明,设计的新型电力系统下的源网荷储协同控制方法可使新型电力系统运行成本最低在2.7万元以下,说明该方法在降低运行成本方面具有显著优势,可为新型电力系统的源网荷储协同控制提供有力支持。

基于5G通信技术的风电场源网荷储协同控制系统研究

文章提出了一种创新的基于5G通信技术的风电场源网荷储协同控制系统,旨在解决风电场在能源调度和设备协调方面面临的挑战。系统采用模块化设计,涵盖数据采集、通信传输、数据处理与分析以及控制执行等多个关键模块,通过集成实时监控与智能控制功能,显著提升了风电场的运行效率和系统可靠性。在实验过程中,系统表现出卓越的性能,尤其是在数据传输速度、设备响应时间以及整体协调能力方面,均展现出优异的结果。这些实验结果验证了该系统的可行性和有效性,并为未来风电场在利用5G技术实现智能化协同控制方面提供了重要的技术参考。

基于源网荷储协同控制系统稳控测试技术研究及应用

以某新型电力系统示范应用工程为切入点,介绍了该工程稳控系统的架构形式及系统各层级装置配置和控制策略;列出了各层级之间通信协议及方案,并结合通信方案及策略设计了合理的测试方案及用例。通过搭建仿真实验平台,实现了稳控系统边界测试及自动测试,结果表明,自动测试系统明显提升了自动化程度、测试效率及测试的全面性,测试用例的可无限重复执行提升了发现小概率问题的几率。

考虑供需灵活性量化的源-荷-储多时间尺度协同优化

风电、光伏类新能源出力具有随机性和波动性,且随着新能源渗透率的增高,系统灵活性需求也激增。在此背景下,考虑源-荷-储灵活性资源互动,对新能源高渗透系统源-荷-储协同运行问题展开研究。首先,引入向上、向下裕度量化系统灵活性,并利用灵活性供需平衡机理动态评估灵活性需求;其次,提出一种考虑供需灵活性的多时间尺度协同运行方法,构建典型周、典型日、典型时段运行模拟模型,并将碳交易收益和灵活性不足惩罚成本纳入优化目标,考虑调峰需求和爬坡容量对典型时段灵活性的影响,采用多级优化、逐级细化的思路求解模型。算例分析表明,所提方法在保障系统环保性和经济性的基础上,提升了系统各个时间尺度上的灵活性容量,可以促进系统新能源消纳。

计及随机模糊双重不确定性的源网荷协同规划模型

为应对电源与电网规划建设脱节导致的"弃风"等问题,文中提出一种将电源电网协同规划的模型。同时,鉴于需求侧在电力供需平衡中的潜力,将电力需求侧的能效电厂也纳入电力规划统筹考虑,提出了源网荷协同规划的概念与模型。另外,针对风电等新能源发电给电力系统带来的不确定性,从随机性和模糊性两个角度予以分析和建模,并在源网荷协同规划模型中计及双重不确定性。最后,通过IEEE 30节点系统的算例应用,表明该模型能够有效协调电源与电网的规划建设方案以及能效电厂项目的开展,实现系统总成本最小化,并可合理确定风电机组建设规模,保障资源优化利用。

配电网中分布式源-荷协同运行多目标优化的机会约束二阶锥规划模型

在双馈风电机组和光伏发电站等多种类型的分布式电源以及电动汽车接入配电网系统的情况下,考虑配电网电源出力和负荷的随机性,建立了含不确定性DG与EV的配电网优化模型。该模型以高置信水平的最小经济运行成本和最小有功网络损耗为目标,同时加入节点电压期望值最大偏差为惩罚函数,用全牛顿步不可行内点法进行求解。对IEEE33节点系统进行仿真计算并对比其他规划及锥规划的其他算法,证明了本文所提出的优化模型计算法的有效性。

面向区域能源互联网的“源-网-荷”协同规划综述

区域能源互联网是解决当前能源与环境问题的重要途径。在区域能源互联网逐步构建,综合能源市场快速发展,“源-网-荷”互动日益增强的现实背景下,有必要将电力、天然气、热力和交通等多能源系统的规划结合起来,把能源转化利用与综合需求响应结合起来,把供能网络规划与源、荷能量枢纽规划结合起来。在介绍区域能源互联网概念、特征与源、荷模型基础上,分别从“网”络层面对多供能网络联合规划进行梳理,从负“荷”层面探讨联合规划中综合需求响应策略及其影响。在此基础上扩展到“源-网-荷”综合的系统层面,对基于能量枢纽的多能“源-网-荷”协同规划进行讨论。最后对相关领域未来研究方向进行展望。