基于改进Shapley值法的风-光-水-储多主体互补发电系统合作增益分配策略

为了充分发挥系统中可调节资源的自身优势,利用变速抽水蓄能机组配合小水电机组进行常规调节,并考虑变速抽水蓄能机组的快速响应特性,提出了兼顾系统小时级以及秒级安全性的风-光-水-储多主体互补发电系统的联合优化调度模型。为了降低合作博弈高效性算法线性增长的计算复杂度,基于改进Shapely值法提出了一种大规模利益主体的合作增量效益(增益)分配策略。通过资源聚合,对高维度问题进行降维处理,利用Shapley值法进行初始分配;构建合作增益贡献指标,采用非对称纳什谈判理论对同类型的不同主体进行细化分配。以某流域风-光-水-储10主体互补发电系统为仿真算例,结果表明:抽水蓄能机组与小水电机组互补运行可以提升系统的灵活性和安全性;基于改进Shapley值法的合作增益分配策略具有计算高效性以及应用可行性。

基于合作博弈的风-光-水互补发电系统保证容量分配策略

风电、光伏出力具有间歇性、随机性,而梯级水电出力受限于天然来水,因此,保证容量是衡量风、光、水等清洁能源发电出力稳定性的一个重要指标。采用基于Copula函数的一阶季节性模型对风-光-水发电资源进行多年随机模拟,构建风-光-水互补发电系统的保证容量计算模型。为实现风-光-水互补发电系统保证容量在各利益主体间的高效、公平分配,提出一种基于混合整数规划的合作博弈分配策略:在计算模型中引入二进制变量,将单一场景求解问题转变为多场景的混合整数规划问题;构建“超量”指标量化各组合场景分配结果的联盟理性不满意度;构建基于核的分配模型,依次将不满意度最高的场景约束添加至模型中进行迭代优化并获取新的分配方案。最后,采用中国雅砻江下游流域12利益主体算例进行验证,结果表明所提分配策略通过寻求有效约束,可降低保证容量分配模型求解规模;将最大最小成本法分配结果作为迭代初值可加速算法收敛,在核内求得满足公平性要求的分配方案。

基于改进磷虾群算法的风-光-水-火联合系统优化调度

为了提高可再生能源的利用率,减少弃风弃光量,提出了一种基于改进磷虾群算法的风-光-水-火联合系统优化调度方法。以综合成本最小为目标函数,综合考虑各种约束条件,建立了风-光-水-火联合系统优化调度模型。利用Logistic混沌映射、余弦控制因子和柯西变异等3种策略对磷虾群算法进行改进,提高了其全局搜索性能。采用改进磷虾群算法对风-光-水-火联合系统优化调度模型进行求解。通过算例证明,改进磷虾群算法的迭代次数、收敛时间和求解精度均优于磷虾群算法和PSO算法。

基于自适应SMPC的梯级水-风-光互补系统多目标优化调度

为抑制风电、光伏的波动性,文章建立了梯级水-风-光互补系统的多目标优化调度模型,同时考虑了调度成本与水电出力波动性,提出了一种基于自适应随机模型预测控制的梯级水-风-光高效协调优化方法。该方法利用场景削减技术,进一步抑制风光出力不确定性,并采用自适应变权重方法自动调整多目标权重系数。文章比较了方法改进前、后以及梯级水电站数量对互补系统优化调度结果的影响。系统仿真表明,所提自适应(Stochastic Model Predictive Control,SMPC)方法,可有效抑制风电、光伏的不确定性与波动性,提高水电出力的可靠性与稳定性.

考虑送出限制的水-风-储系统优化调控研究

随着我国西北地区风电的规模化开发,探索西北地区的水-风-储多能互补送出模式有利提高电力系统的灵活性、缓解并网消纳问题。通过构建兼顾电力送出通道利用率和互补系统收益的多目标模型,提出互补系统的容量配置及分时电价下的运行策略,并将该方法应用于黄河上游的多能互补基地。经过对两种大型互补系统的容量配置与调控策略进行对比分析,验证了互补系统对于提高电力送出通道利用率、消纳弃风及改善运行收益的重要作用。模拟结果表明,风电不确定性程度、分时电价和电力送出通道容量对系统互补效果影响较大。该方法可为未来新能源与水电互补系统的规划和运行提供技术支持和参考。

龙羊峡地区水-风-光出力互补特性研究

准确掌握流域水-风-光多能源互补规律对于指导清洁能源规划布局、开展多能互补调度以提升能源利用效率具有重要意义。运用数理统计方法,计算得出了龙羊峡地区典型年的水-风-光出力逐日标准化数据的多个统计量,据此分析了水-风-光出力在长期时间尺度下的互补特性。建立了基于Spearman秩相关系数的水-风-光三能源出力互补性评价指标,根据龙羊峡地区典型年的水-风-光出力逐日标准化数据,在长期时间尺度上对龙羊峡地区的水-风-光出力互补特性进行了重新定量评价,并与数理统计方法的结果进行对比印证。此外,提出了基于K-means聚类算法的典型日出力特征辨识模型,分析了不同时间尺度划分对水-风-光出力互补规律评价的影响。结果表明:①龙羊峡地区的水-风-光出力在长期时间尺度上的互补特性较强,春冬季节水电出力较小,风光出力较大,而夏秋季节则呈现出相反的变化特征;②基于Spearman秩相关系数的水-风-光三能源出力互补性评价结果为“较互补”,与数理统计方法结果一致;③不同时间尺度划分对水-风-光互补特性评价影响显著,随着时间尺度的增加,水-风-光出力互补规律呈增强的趋势,具体体现为:季节互补特性强于月间互补特性,月间互补特性强于日间互补特性。

含径流式水电的风-光-氢多能系统合作博弈增益分配策略

在我国大力推进清洁能源示范基地规划建设的研究背景下,以风电、光伏、径流式水电、电制氢系统为研究对象,兼顾系统运行经济性与安全性,以运行收益最大为优化目标构建考虑系统上网电量互补指标的联合优化调度模型。基于转移电量建立改进的最大最小成本(MCRS)法合作增量效益分配模型。通过算例分析可得:通过合作运行各利益主体运行时可以较大幅度提高收益;风、光、水上网电价及其上网电量互补程度对风-光-水-氢多利益主体能源系统合作运行的增量效益影响较大;改进的MCRS法具备合理性,可兼顾公平性与高效性。

风—水—火电互补系统中风电穿越功率的研究

针对风电容量与风-水-火电互补系统稳定性的关系问题,研究了风电机组的数学模型,搭建了风-水-火电互补系统的仿真模型。将遗传算法(GA)应用于风电穿越功率的研究,建立了基于遗传算法的风电容量的优化数学模型,构造了适值函数。对实际电网中的风电容量进行了优化编程计算和仿真,优化和仿真结果虽有差异,但很近似,验证了所建优化数学模型的合理性及遗传算法应用于风电穿越功率计算的可行性。

风光水互补系统发电效益-稳定性多目标优化调度

风光水互补系统联合运行是解决风电、光电等间歇性能源消纳的有效方法之一,但互补系统的发电效益与稳定性存在矛盾关系,如何分析系统的出力互补特性并解析效益-稳定性关系是本研究解决的关键科学问题。本研究在雅砻江流域风光水互补示范基地上开展研究工作,采用互补系统总发电量最大、出力过程变异系数最小为目标构建效益-稳定性多目标优化调度模型,采用径流、风速和太阳辐射强度等作为输入,分析调度方案出力互补特性与目标关系。研究结果表明:效益-稳定性目标之间的关系为总发电量越大,变异系数越大,出力过程平稳性越差;互补系统在日内时间尺度上的互补关系为从夜间到日间再到夜间,光电出力从零逐渐增大再变为零,风电出力从大变小再变大,存在日内互补关系,水电能源依靠调节能力可有效互补平抑风电和光电出力。

风-光-柴互补供电系统

针对边远地区基层单位用电困难而风、光资源丰富的现状,提出了将风力发电技术、光伏发电技术、柴油发电机发电技术集为一体的风-光-柴互补供电系统。并结合甘肃省某地风-光-柴互补供电系统的应用实例,具体介绍了系统的设计与计算方法。实践表明,该供电系统是安全、可靠、切实可行的,是解决偏远地区基层单位日常用电问题的有效途径。

基于一主三从博弈的风-水-气区域电力系统调度研究

伴随电力市场开放程度与日俱增,发电企业在调度出力中将拥有更大的决策权。因此,立足于兼顾电网与多种类型发电厂利益构建的调度模型显得极为必要。将电网作为博弈主体,在保证电力供求平衡的基础上,以其购电成本与环境成本最小化为优化目标;将风、水、天然气电厂作为3个参与电力市场博弈的独立从体,在综合考虑各类电厂出力特性的基础上,以3个参与者的收益最大化作为优化目标;将电厂出力策略以及电网优化的上网电价作为决策空间,构建了基于一主三从博弈理论的区域电力系统调度模型,并提出了基于NSGA-II求解该模型Stackelberg-Nash均衡解的算法。算例仿真表明,所建立的一主三从博弈区域电力系统调度模型能够适应不同季节下的区域系统调度,并显著提高了调度控制中各电厂间利益分配的均衡度与稳定程度。

基于遗传算法的风-光互补发电系统的动态优化

风-光互补发电是一种新型的清洁能源,将为能源结构的调整和环境保护做出巨大贡献。但是,风-光互补发电系统具有强非线性和多目标性,很难建立精确的数学模型,用传统的方法很难对其进行动态管理。采用一种新的遗传算法,以风-光互补发电系统的发电成本最低为目标,并根据控制规则,可对风-光互补电场进行动态优化管理。结果表明,该算法能很好地跟踪负荷、风速及光照强度的变化,能有效地动态管理风-光互补发电系统,说明遗传算法在风-光互补发电系统的动态管理中是有效的。

风-光-水联合发电系统优化调度研究

为使风-光-水联合发电系统达到经济效益最大化优化调度且平抑功率波动的目的,以功率波动最小为目标的函数引入到经济效益最大化模型中,针对粒子群算法在进化过程中易早熟、后期收敛速度慢且精度较低的特点,提出一种动态调整学习因子的免疫粒子群算法。该算法对学习因子进行非对称线性动态调整,增强前期的全局搜索能力以及后期的局部搜索能力,快速得到全局最优解。该算法在该多目标联合优化调度系统的求解中搜索精度显著提高,表明模型和算法的有效性。

风-光互补发电系统的频率控制研究

针对风、光资源随机性强和负荷多变使风—光互补发电系统频率变化频繁、控制难度增大的问题,分析了混合系统的特点,建立了风—光互补发电系统频率控制的自动机模型,并对发电系统的频率控制进行了仿真实验。结果表明,该自动机模型既能确保风—光互补发电系统频率的稳定,又能使发电系统经济运行。

风力-太阳能光伏互补供电系统与低层住宅一体化设计构想

本文介绍了风力发电与太阳能光伏电池互补供电系统及其与低层住宅区一体化设计的构想。太阳能光伏与风能联合供电系统可用于风力与太阳能资源丰富区域的低层住宅区供电,实现该系统与低层住宅一体化设计,可为建筑节能提供新思路。

基于GBMMAS算法的“风-光”互补系统容量优化研究

在保证"风-光"互补系统供电可靠性的前提下,对系统各组件的容量大小进行优化。提出一种基于有向图思想的"最大-最小"蚂蚁系统算法,在满足一定负载失电率(LPSP)的前提下,对系统能量均摊成本(LCE)进行优化,从而得出对应于最小LCE的系统各组件的容量大小。仿真及运算结果表明,该优化算法运算效率很高,得出的优化结果是合理可行的。

风-光互补发电系统的频率控制

由于风、光的强随机性和负荷的多变性,风-光互补发电系统的频率稳定性变差.有功功率优化既能够保证发电系统频率的安全与稳定,又能够使其经济地运行.但它是一个带约束的非线性多极值优化问题,用传统的方法很难处理.随着风-光互补发电场规模的增大,频率控制的实时性变差.针对这些问题,建立了以发电成本最小为目标的频率优化控制的数学模型,提出了基于均匀设计和惰性变异的粒子群算法和基于多Agent的协调优化方法,并用于发电系统频率的优化控制.实验验证了频率优化控制模型的正确性,显示了改进的粒子群算法比标准的粒子群算法优化效果更好;另一实验显示,多Agent的协调优化方法比单一种群的粒子群算法更加高效、更加适合于大规模风-光互补发电系统的频率控制.

车用风-光-电互补储能系统试验平台

“多能互补”成为能源可持续发展的新潮流,也成为我国应对能源危机、保护生态环境的迫切需要。为提供本科生教学实践平台、研究生工程试验平台,研发了车用风-光-电互补储能系统试验平台。在明确试验平台功能的基础上,进行关键部件选型,完成试验平台搭建。试验平台主要包括光伏发电模块、风力发电模块、动力电池模块、电池均衡模块、充/放电控制模块等,可实现光伏发电特性试验、风力发电特性试验、动力电池均衡管理试验,从而为风-光-电互补储能系统在汽车上的应用提供了技术支持。

风-光互补发电在微网供电系统中的应用探索

风-光互补发电不必依赖传统的供电基础设施,由风力发电机组和光伏阵列等组成的微网结构即可完成能量转化与供电,从而解决偏远地区供电困难问题,并为环境治理、智能生活提供支持。

基于Shapley值抽样估计法的风-光-水互补发电增益分配方法

在多利益主体市场环境下,建立公平、合理、高效的互补发电增益分配方法是保障风-光-水互补发电优化调度能够实施的关键。针对风-光-水互补发电的特点,在建立考虑随机性、波动性和互补效益的风-光-水互补发电优化调度模型的基础上,提出风-光-水互补发电增益量化方法;在经典Shapley值(SV)法的基础上,提出基于Shapley值抽样估计(SSVE)法的风-光-水互补发电增益分配方法,并提出基于强化学习(RL)的样本量分配法,以提高SSVE法的精确性和计算效率。算例结果验证了采用RL样本量分配法的SSVE法的有效性,且SSVE法能够有效减少计算量以及解决经典SV法的组合爆炸问题。