分布式“源荷储”资源协同互动异构组网方法与仿真实现

为提升新型电力系统海量分布式“源荷储”资源协同互动能力,提出了分布式“源荷储”资源协同互动异构组网方法与仿真实现。构建“三层两网”分布式源荷储资源协同互动异构组网方法,在调峰、调频、需求响应等典型互动业务建模需求分析基础上,通过OMNeT++平台建立分布式资源协同互动通信网络模型,根据网络实际运行特征构建通信仿真平台,实现分布式“源荷储”资源协同互动网络性能多场景仿真。为分布式资源协同互动业务开展提供定量分析工具,对新型电力系统建设与新能源消纳能力提升具有重要支撑作用。

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。

源-荷不确定场景下分布式电源与储能联合规划策略

分布式电源并网给配电网的规划带来不确定因素,为了使配电网规划更加合理,提出同时考虑源-储的风-光-荷不确定场景协调出力的规划策略。采用拉丁超立方采样建立风-光-荷时序模型,针对场景缩减效率低以及准确性差的问题,在K-medoids算法的基础上提出AP-TD-Kmedoids的三层缩减方法。以经济效益、电压偏差、渗透率以及风光消纳为指标,建立多目标规划模型;提出一种改进的多目标粒子群优化算法,在自适应权重的基础上,引入小生境共享机制和精英归档策略逐一更新非劣解,采用信息熵序数偏好法与灰色关联度法相结合的方式对规划方案进行评价。在IEEE33节点的配电系统上进行仿真,结果验证了所建模型和所提算法的合理性与有效性。

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。

考虑源荷储协调的弹性配电网分布式可再生能源电源配置优化

常规的配电网分布式电源配置优化方法以网损成本优化为主,未充分考虑配电网的弹性需求,影响了电源配置优化的经济性,因此设计了考虑源荷储协调的弹性配电网分布式可再生能源电源配置优化方法。构造弹性配电网分布式电源源荷储不确定集,根据可再生能源输出功率与负荷功率的差值,确定源荷储不平衡功率,确保后续电源配置优化效果。基于源荷储协调构建配电网能源电源配置优化模型,通过调节分布式可再生电源决策变量,应对源荷储的不确定性,从而满足电源配置的期望。优化分布式可再生能源电源最大充放电功率,弥补可再生能源在源荷储协调状态下的功率不平衡缺陷,实现电源的经济性运行。采用对比实验,验证了该方法的电源配置优化经济性更高,能应用于实际生活中。

促进分布式光伏消纳的两阶段源网荷储互动优化运行策略

随着以新能源为主体的新型电力系统的建设,大规模分布式光伏接入配电网造成了严重的潮流返送、电压越限等一系列问题。基于博弈论与NSGA-Ⅱ(non dominated sorting geneticalgorithmⅡ)提出了促进分布式光伏消纳的两阶段源网荷储互动优化运行策略。首先定义了配电网动态极限承载能力(dynamic loadability of distribution network,DLDN),为配电网内需求响应资源赋予时间特性和空间特性,为配电系统促进分布式光伏就地消纳电量调度与有功/无功协调控制的两阶段优化提供“桥梁”,并且给出了DLDN的求解方法;其次,提出两阶段源网荷储互动优化运行框架,第一阶段基于博弈论制定能够促进分布式光伏就地消纳、供需双方收益达到均衡的电量交易策略;第二阶段通过配电系统有功/无功协调控制跟踪第一阶段的电量交易策略,优化配电网运行状态。最后,通过算例分析表明所提方法能够实现配电系统促进分布式光伏就地消纳的电量调度与有功/无功协调控制的有机统一,通过消纳光伏发电实现多方共赢。

分布式源荷储资源安全互动通信网络架构及演进路线

随着新型电力系统的快速建设,在海量分布式源荷储资源接入电网的同时,也带来了更多的协同互动通信需求与安全威胁。为此,文章基于分布式源荷储资源与电网多时间尺度互动特性,结合分布式源荷储资源的调控业务通信需求,构建了一种云边端协同分布式资源互动通信组网架构。然后,以促进公众网承载的电力业务安全互动通信为目标,进一步提出分布式资源互动安全防护策略,保障分布式源荷储资源参与电网互动的信息安全。最后,给出适配未来通信技术发展方向的网络架构演进路线,为分布式源荷储资源互动通信网络建设提供指导。

新型配电系统分布式源网荷储资源广域电压自趋优管控方法

不同于单纯电能分配的传统配电网,新型配电系统逐步展现出源-网-荷-储等众多资源的强耦合强关联复杂大系统形态,其各类资源呈现出“点多、面广、量少”的广域分布特征。挖掘可再生能源发电、分布式储能及柔性负荷等分布式资源的广域电压调控潜力对构建源网荷储高度融合的新型配电系统具有重要意义。文中提出了一种基于数据驱动的新型配电系统分布式源网荷储资源广域电压自趋优管控方法,通过可再生能源发电、储能及柔性负荷等分布式资源的综合协同控制,在保证储能后备容量和降低网损的同时能够提高配电网广域电压质量。最后,以某城市配电网为例验证了所提方法的有效性和先进性,比传统调压方法更加契合新型配电系统的电压调控需求。

面向高比例分布式能源接入的输配网两阶段风险调度研究

随着大量高比例可再生能源接入配电网,潮流呈现双向化,输电网和配电网互联性增加,分散独立的调度影响电网可靠稳定运行水平。面对输网与配网间互济需求增强的现状,提出了面向高比例分布式能源接入的输配电网两阶段风险调度研究。首先以最小运行成本为目标,构建考虑输配电网不同运行风险的日前经济调度模型,在风险限值约束情况下协同优化系统源网荷储多种可调资源;其次构建目标函数为综合风险值最小的日内风险调度模型,计算三类运行风险指标值,对日前可调控资源进行出力计划调整;最后通过改进的粒子群算例求解模型,证明了该模型可使输配电网间交互协调,协同优化运行成本与运行风险,验证了所提两阶段风险调度模型的有效性和优越性。

电力物联网下分布式状态感知的源网荷储协同调度

随着新型发电、直流输电、电能存储等技术的发展,新能源发电、电动汽车等柔性负荷以及可充放电的储能装置不断并入电网中,使得传统配电网架构发生了巨大变化。由于新型源网荷储存在较大的不稳定性,给配电网调度带来了巨大挑战,尤其是难以控制调度的额外电损。借助泛在电力物联网的建设,可实现对源网荷储的实时信息采集与分析,为实时数据驱动的源网荷储协同调度提供了契机。配电网中的源网荷储协同具有天然的分布式特性,因此可以利用电力物联网的感知能力构建一个分布式状态实时感知系统,使得协同调度具有更高的调度精度。文中分析了泛在电力物联网背景下的配电网架构,对分布式环境下的源网荷储及其交互方式进行了建模,并据此提出了一种电力物联网下分布式状态感知的源网荷储协同调度机制,明确了源网荷储各端的响应策略,实现了削峰填谷、降低调度损耗的目标。基于部分电网真实数据,设计了模拟验证实验,其结果验证了源网荷储协同调度机制的有效性。

考虑分布式电源影响的配电网源荷储分层协调控制

为充分发挥储能系统的快速功率吞吐能力和冷/热负荷的调节作用,促进分布式电源的主动就地消纳,根据可控分布式电源、储能系统、冷/热负荷的多时间尺度互补特性,提出一种源荷储分层协调控制方法。该方法面向冷热电联供型配电网,按"以电定冷热"原则,将调度过程划分为电源层与用户层,并按上下级进行协调优化,从而确定电能实时调度方案以及冷/热能实时调度方案。按照某园区配电网实际情况进行调度仿真及分析,验证源荷储分层协调控制方法的合理性与有效性。调度结果表明,该方法在保证园区重要电负荷供电的同时,最大限度地供应了冷/热能,实现了配电网的协调优化运行以及能源利用方式的精细化、集约化发展。

基于特征融合的配电网源-荷-储完全分布式协调控制方法

为解决电能供不应求难题,优化削峰填谷效果,控制配电网功率,提出基于特征融合的配电网源-荷-储完全分布式协调控制方法。通过改进K-均值聚类方法融合配电网特征,以有功功率波动及配电系统网损最小为目标函数,以节点潮流和负荷转化平衡等为约束条件,构建配电网源-荷-储完全分布式协调控制模型。试验结果表明:削峰填谷效果突出,且配电网功率曲线更加平缓。完成配电网源-荷-储完全分布式协调控制,为相关领域的研究提供参考。

广域分布式电源电网特征下“源网荷储的泛在电力物联网建设”的构建

2019年初,国网公司站在新的历史起点,提出以泛在电力物联网建设为主要任务的“三型两网”建设总体目标和战略规划。雅电集团认真贯彻“十讲十增强”工作要求,“重实干、抓落实、强执行”,积极担当、主动作为,结合雅安广域分布式有源电网结构、资源禀赋与产业结构、水电消纳产业示范区建设、西部大数据中心与绿色载能产业示范区建设等实际,深入探索泛在电力物联网建设,逐步形成了以“解决安全生产实际问题、抢占战略高点、顺应电力体制改革、转换资源优势为经济优势、服务地方经济发展”为目的和以“系统构建、通信网和基础建设、信息接入、高软应用、网络安全加固”为手段的具有雅安特色的源网荷储泛在电力物联网建设体系。

源荷储一体化园区资源优化配置及其参与现货交易报价策略

目前源荷储一体化园区资源配置考虑因素单一、市场交易策略灵活性不足,难以满足新型电力系统建设需要。为此,研究源荷储一体化园区资源优化配置及其参与现货交易报价策略。首先分析园区的灵活调节特性,并提出园区参与现货市场交易的框架。其次,综合考虑经济性能和绿色低碳指标,构建现货市场下的园区双层配置模型:上层模型以园区建设成本最小为目标,优化园区风光和储能容量的配置;下层模型以园区购电成本最小为目标,优化园区的购售电策略、储能和柔性负荷运行策略。最后,设置典型场景进行优化计算,仿真结果表明:相比于不参与现货市场的园区,参与现货市场的园区的资源配置与资源调控策略更加灵活,园区年总建设成本降低了2.86%,日总购售电成本降低了17.34%。

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。

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。

基于自适应学习率卷积神经网络的新型配电网源网荷储无功协调优化技术

随着“双碳”目标的推进,分布式新能源接入电网的容量大幅度提升,配电网源网荷储协调优化策略是实现分布式新能源消纳的重要方法,其中无功优化能够保证电网安全稳定运行。文章提出了一种基于自适应学习率卷积神经网络的配电网源网荷储无功协调优化技术。首先以最小网络损耗和最低电压偏移为目标,构建无功优化模型;其次利用卷积神经网络强大的非线性拟合能力,挖掘出电网运行场景和无功调压设备、储能充放电策略之间的映射关系,引入自适应学习率的方式更新网络参数,提高了网络训练效率;再次通过控制无功调压设备和储能装置充放电情况协调分布式电源出力,实现电力系统无功电压主动优化控制;最后通过IEEE33节点电网模型进行了仿真验证。结果表明,文章所提的配电网源网荷储无功协调优化方法提高了电力系统电压调节能力,为配电网安全可靠运行奠定了良好基础。

源网荷储多元协调控制系统的研究及应用

从传统的“源随荷动”调度模式向“源网荷储多元协调调度控制”模式转变发展,基于此设计源网荷储资源综合管理平台系统。通过接入层、网络层、平台层、应用层四层系统结构构建整个系统,利用海量数据统一管理技术、多源数据统一融合技术、多源数据统一服务技术、资源全息感知与决策等阐述实现源网荷储的各应用场景支撑的关键技术,最终落地试点华东调控分中心通过源网荷储综合资源管理平台接入的各类调节资源,选择国庆期间华东地区新能源消纳形势最为严峻的安徽电网作为试验对象。通过源网荷储综合资源管理平台发布调峰需求,利用电动汽车公司、同里区域综合能源体等资源的可调能力,支援安徽区域的节假日午间新能源消纳,减少电网峰谷差,降低电网运行风险。

电力市场环境下含“源–网–荷–储”互动的主动配电网有功/无功联合优化

横向打破风、光、储等'源端'相对独立、各自为政壁垒,实现多能互补,纵深层面进行'源-网-荷-储'多环节、多维度有功/无功联合调控,成为提高可再生能源消纳,保障配电网安全经济运行的有效手段。建立了电力市场环境下含'源-网-荷-储'互动的主动配电网多时间尺度有功/无功联合优化模型,采用随机模型预测控制实现逐层递进调控。日前优化调度基于日前市场电价和可再生分布式电源出力预测,安排有功/无功可控源和联络开关运行状态,在保障可靠性基础上,实现收益最大化;日内滚动优化根据短期预测信息,进一步挖掘收益空间,并消除电压越限;实时反馈校正侧重于运行安全性,基于超短期预测信息进行更精细化调控,抑制电压波动。最后,通过算例分析表明,所提模型和方法提高配电网运行经济性和可靠性效益显著。

可调节负荷资源参与电网调控的思考与技术实践

随着新能源规模的发展和电网特性的变化,传统调节资源的调度空间越来越小,亟须有效拓展电网调节资源,推动"源随荷动"传统模式向"源荷互动"协同模式转变。在未改变现有智能电网调度控制系统结构的前提下,提出了可调节负荷资源参与电网调控的技术架构和若干技术。可调节负荷资源通过聚合商运营平台汇聚后与调度端负荷调控平台对接,构建调控机构-聚合商-负荷资源三级业务体系,实现调控机构与聚合商的监视、控制和市场等数据的实时交互,支撑负荷资源通过功率连续调节参与全网调度优化。中国华北电网对北京地区有序充电桩和分布式储能集群开展了168 h闭环控制,验证了文中所提技术路线的可行性。该路线陆续支撑了多个可调节负荷聚合商参与华北调峰辅助服务市场。最后,对大规模可调节负荷资源参与电网调控须面对和解决的技术问题进行了思考和展望。