电-气混合系统安全约束最优能量流的分布式计算

考虑了电力系统和天然气系统之间存在燃气发电机和电机驱动压缩机的耦合,建立了电-气混合系统安全约束最优能量流计算模型。模型以混合系统的总运行成本,即燃煤发电机组发电消耗燃煤的成本和天然气网从气源消耗天然气的成本之和为目标函数,同时考虑了电力系统和天然气系统中多个N-1故障的安全约束。首先,通过计及电力系统和天然气系统间交易的影响,对原优化模型的目标函数进行分离,并采用一阶泰勒级数展开,分别实现了对燃气发电机和电机驱动压缩机的耦合特性方程的线性化,使得可采用同步型交替方向乘子法(ADMM)对安全约束最优能量流计算模型进行分布式求解;然后采用GAMS软件中的CONOPT求解器分别对电力系统和天然气系统的最优能量流进行求解;最后以修改的IEEE39节点电力系统与比利时20节点天然气系统构成的电-气混合系统为例,对所提出的模型和求解算法的正确性和有效性进行了验证,计算结果表明所提出的模型和求解算法正确有效。

计及相关性的电-气-热综合能源系统概率最优能量流

由电力系统、天然气系统和热力系统耦合构成的综合能源系统(IES)是"能源互联网"的重要组成部分,是构建更加经济、环保、高效能源系统的必经之路。该文提出了一种计及相关性的电-气-热IES概率最优能量流计算方法。首先,以IES运行成本为优化目标,综合考虑电力系统、天然气系统、热力系统的运行约束及能量耦合约束,建立了IES最优能量流模型;针对IES中风电接入背景下的不确定性因素,并考虑其相关性,建立IES概率最优能量流模型,并采用基于Nataf变换的三点估计法对该模型进行求解。对由修改的IEEE 24节点电力系统、比利时20节点天然气系统和巴里岛32节点热力系统构成的IES进行仿真分析,仿真结果验证了该文所建立模型的可行性与有效性。

基于SOCP的综合能源系统日前调度概率最优能量流

随着能源危机的加重,再电气化成为破解能源发展难题的必然选择。根据电气互联综合能源系统作为再电气化的一种新思路,提出利用二阶锥规划求解综合能源系统日前优化调度概率最优能量流的方法。首先,利用电力系统、天然气系统和能源集线器构建综合能源系统日前调度概率模型;然后,将综合能源系统日前调度概率模型放缩为凸模型;接着,采用点估计法求解综合能源系统日前调度概率最优能量流;最后,利用典型算例在MATLAB上的YALMIP平台验证此算法的正确性与有效性。

基于并行ADMM的分布式电-气能量流多目标协同优化

在能源互联网的背景下,电力系统与天然气系统互联以实现能量双向流动,此时对电-气耦合系统的电-气能量流进行协同优化很有必要。同时,为协调电力系统与天然气系统在多个目标下的矛盾冲突,需考虑如何实现多目标下系统最优调度运行。针对以上问题,并考虑到电力系统与天然气系统通常隶属于分布自治的经营主体,文章提出一种基于并行交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)的分布式电-气能量流多目标协同优化算法,利用分解协同交互机制实现电力流与天然气流的分布式多目标并行优化,并针对算法的原理、收敛性能以及相关参数对算法的影响对该算法进行深入探讨。最终,在基于IEEE 39节点电力网络和Belgian 20天然气网络搭建的电-气耦合能源系统上进行仿真测试,仿真结果验证了所述算法的有效性。

基于对角加边模型和最优乘子法的冷热电联供园区微网能量流计算

由于冷热电联供(combined cooling heating and power,CCHP)园区微网中各个能源网间存在复杂的耦合关系,大大增加了微网能量流计算问题的规模和复杂度。提出了基于对角加边模型(blockbordered-diagonalform,BBDF)和最优乘子法的CCHP园区微网能量流算法。首先对CCHP园区微网进行了详细建模,并针对能源站的不同运行模式建立了相应的输出功率模型,在此基础上建立了计及多种能源网交替耦合的能量流计算模型。通过对统一迭代法的修正方程组进行优化改进,提出了基于BBDF的CCHP园区微网能量流解耦计算方法。在每次迭代中,求出耦合变量的修正量后,再独立求出供冷/热/电网相关变量的修正量。并且应用最优乘子法计算每次迭代的最优修正步长,以减少计算迭代次数,提高收敛性。算例计算结果表明,所提出的算法可明显提高运算效率,改善收敛性,相较于传统的统一迭代算法能减少约60%的计算耗时。

基于交叉项解耦随机响应面的电–气互联系统低碳化概率最优能量流

针对双碳战略目标下含大量不确定因素的电–气互联系统的低碳化运行需求,建立电–气互联系统低碳化概率最优能量流模型,提出基于交叉项解耦的改进随机响应面法实现高效求解。首先,构建碳捕集-电转气的低碳化协同运行模式,通过碳的循环利用和氢的多模式协同利用,促进异质能源系统的高效交互,并基于此建立电–气互联系统低碳化概率最优能量流模型;然后,针对现有电–气互联系统概率分析方法难以平衡计算精度与求解效率的不足,提出一种基于交叉项解耦随机响应面的概率能量流分析方法,采用泰勒级数展开对Wiener混沌多项式中的交叉项进行解耦与简化处理,从而克服随机响应面方法难以处理高维随机变量的缺陷;最后,采用IEEE 39-NGS 20和IEEE 118-NGS 90这2个电–气互联系统,验证所提模型和方法的准确性和适应性。

考虑P2G的电-气综合能源系统分布式最优能量流

由电力系统和天然气系统耦合构成的电-气综合能源系统是"能源互联网"的重要组成部分,是实现能源低碳、高效、环保利用的关键环节。文中提出了一种考虑电转气(Power to Gas,P2G)的电-气综合能源系统分布式最优能量流模型及分布式求解算法。首先对P2G技术中的电转甲烷技术进行简单的概述;其次,以电-气综合能源系统的运行成本为优化目标,综合考虑电力系统、天然气系统运行约束及能量耦合约束,建立电-气综合能源系统的最优能量流(Optimal Energy Flow,OEF)模型;针对电力系统和天然气系统归属于不同利益主体的特点,提出了基于交替方向乘子法(Alternating Direction Multiplier Method,ADMM)的OEF模型求解方法;最后,在IEEE-39节点电力系统和修改的比利时20节点天然气系统组成的电-气综合能源系统进行算例分析,仿真结果表明,考虑P2G的OEF模型可充分提高系统运行经济性,文中的模型求解算法在保证精度的情况下大大提高了计算的求解速度。

基于SOCP的综合能源系统日前调度概率最优能量流

本文针对传统方法计算误差较大的问题,为此提出基于SOCP的综合能源系统日前调度概率最优能量流研究。首先根据综合能源系统自身特征,建立综合能源系统日前调度概率最优能量流目标函数;运用SOCP将非凸非线性目标函数进行二阶锥规划转换,降低目标函数计算难度;对综合能源系统日前调度中不确定性概率进行分析;最后通过点估计法对目标函数进行求解,实现基于SOCP的综合能源系统日前调度概率最优能量流计算。经实验证明,此次提出方法平均误差为0.67%,符合计算精度要求。

一种最优能量流的多微电网分布式优化方法

为实现多微电网经济性目标,一种最优能量流的多微电网系统分布式优化经济调度方法被提了出来。该方法以微电网间功率交互为优化目标,建立多微电网分布式优化经济调度模型,其后利用交替方向乘子法对模型进行求解,从而以分布式的方式实现对多微电网的经济优化,减少信息通信量,实现最优能量流。经过仿真验证,当多微电网系统出现功率分配情况时,此方法可有效保证以经济最优的方式实现微电网之间的功率交互,且维持多微电网功率平衡与稳定运行。

能源互联网多能源系统最优功率流

基于能量枢纽模型,提出能源互联网中以电力、天然气、热力三大供能网络为主的多能源系统协同运行优化方式,考虑各能源传输网络的特点,促进分布式可再生能源出力。将弃风电量作为优化指标之一,综合分析能源消耗及环境效益,并通过弃风供热进行风电消纳,有效减少弃风电量。与传统的以热定电运行模式相比,多能源协同运行优化方式具有较高的综合收益。

含分布式储能的能源局域网能量优化管理方法

为了克服可再生能源随机性的影响,提高系统能源利用效率,提出了一种基于最优能量流的含分布式储能的能源局域网能量管理方法。首先,构造多能源局域网信息流与能量流融合的模型,模型上层为信息交换的通信网络,下层为多能源局域网系统。然后,使用分层的集中式优化进行能源局域网网间和网内管理,其中网间管理优化整个多能源局域网系统的总运行成本,而网内管理则根据网间优化的结果,在每个能源局域网内,分别求出分布式储能的充放电功率。通过能量管理方法对分布式储能进行控制,可获得网间和网内的最优能量流,从而使整个多能源局域网的总运行成本最低。最后,在MATLAB/Simulink中搭建多能源局域网仿真平台,通过算例分析表明,在可再生能源与负载均剧烈波动的情况下,能量管理方法仍可以控制储能的运行来实现多能源局域网的稳定运行,并使能源局域网中的储能运行成本、传输线网损等最小,实现整个多能源局域网的总运行成本最小,即最优能量流。

基于参数线性规划的电-气综合能源系统最优能量流算法

电-气综合能源系统(integrated electricity-gas system, IEGS)的最优能量流(optimal energy flow, OEF)计算是其优化规划与运行分析的基础。针对现有电-气综合能源系统最优能量流求解方法存在的数据交互频繁、收敛性差以及难以保证隐私性等问题,提出了一种基于参数线性规划的电-气综合能源系统最优能量流计算方法。首先,建立计及有功网损的电力网络最优直流潮流模型,以及基于二阶锥松弛的天然气网络最优潮流模型。其次,基于参数线性规划理论,建立了电-气耦合功率与电力网络潮流最优解的关联函数。然后,将该关联函数传递至天然气系统中进行联合优化,并返回电-气耦合功率信息至电力系统中求解,分别得到最优能量流的天然气流与电力潮流结果。仿真分析表明所提方法能够通过单次信息交互准确求解最优能量流,同时交互信息量较小且不包含隐私信息,适用于最优能量流的分解式计算。

基于能量流法的换热系统变负荷最优运行研究

相比传统固定节点参数的控制方法,根据热负荷的动态变化实现换热系统最优运行的控制策略,可有效降低系统能耗。本文基于并联换热系统实验平台,应用能量流法和流阻分析分别构建换热系统传热和流动的整体约束,将系统最优运行的参数获取转化为一定热负荷下系统总泵功最小的拉格朗日条件极值问题,通过构建和求解拉格朗日函数,实现变负荷下换热系统的最优运行,从而为换热系统的实时最优控制提供理论基础。

含需求响应资源的电力系统稳定性智能化评估方法

首先,阐述了需求响应资源的概率分布特性,并以IES运行成本为优化目标,综合考虑电力系统、天然气系统运行约束及能量耦合约束。建立IES最优能量流(optimal energy flow,OEF)模型,用于求取发电机和耦合环节功率,并将其作为电力系统稳定器的输入;其次,通过搭建不同负荷水平下的暂态仿真模型,得到故障情况下的系统稳定情况;然后,提出基于堆栈降噪自动编码器(stacked denoising auto-encoders,SDAE)的电力系统稳定性评估器的训练方法;最后,在IEEE.39节点电力系统和修改的比利时20节点天然气系统组成的IES中,进行电力系统稳定性智能化评估的算例分析。仿真结果表明,基于SDAE的电力系统稳定性评估器识别精度较高,同时计算效率也较优。