考虑多重不确定性与电碳耦合交易的多微网合作博弈优化调度

双碳背景下,构建低碳运行的能源系统是实现“双碳”目标的重要方向与实施路径。为了促进多微网系统内部能源的本地消纳以及低碳经济运行,该文对不确定性环境下多微网系统的合作运行及电碳耦合交易展开研究。首先,对于每个微网,构建了电转气碳捕集系统相耦合的热电联产运行模式,基于地方碳交易市场和阶梯碳交易机制,提出了多能源微网的低碳运行模型;其次,考虑到新能源发电和电力市场电价都存在不确定性的实际情况,采用机会约束和鲁棒优化的方法,以降低不确定性影响;再次,基于纳什谈判理论,建立了多个微网电碳耦合的合作博弈模型,各微网主体可同时参与到上级能源市场和地方能源市场中进行电能和碳排放配额的交易;最后,将非凸的合作博弈问题分解为两个线性可求解的子问题,进一步采用交替方向乘子法对问题进行求解。通过算例验证,该文所提方法可以有效提升各微网经济效益并减少碳排放。

光储直流微电网多运行工况稳定性分析

直流微电网的结构越来越复杂,运行工况也越来越多,而现有稳定性分析方法主要针对单一工况。因此研究适用于多工况运行系统的通用稳定性分析方法非常必要。首先,依据不同的运行工况建立光储直流微电网各单元的阻抗模型,利用稳态分析法结合劳斯判据推导得出系统稳定时负载功率及母线电容的边界条件;其次,通过重新定义系统环路增益表达式,得到更具通用性的基于母线电压控制变换器(BVCC)和母线电流控制变换器(BCCC)的稳定性判据,并利用该判据对系统多种运行工况进行稳定性分析,借助所得边界条件对稳定裕度较低的工况计算合适的系统参数,保证系统能够处于稳定运行状态;最后,搭建系统的仿真模型,通过对3种典型工况仿真分析,验证边界条件及稳定性分析结论的准确性。

基于切换系统的独立微电网稳定控制设计

独立微电网是一个复杂的非线性系统,为解决典型光储柴独立微电网在能源约束下存在控制单元切换的问题,提出将非线性切换系统理论应用到主从控制下的主控单元切换问题上。首先,当主从控制下的储能系统和柴油发电机分别作为主控单元时,将它们视为两个子系统,建立非线性切换系统模型。然后,应用多Lyapunov函数法分析切换系统的稳定性,同时利用backstepping方法分别设计子系统的非线性控制器,保留系统的非线性特征。最后,采用美国国家能源实验室开发的仿真软件中的硬充电策略作为切换策略,保证切换过程中系统的稳定性。通过MATLAB仿真证明了所设计方法的有效性。

基于三重博弈的多微网-产消者群自适应鲁棒分布式协同优化

在多主体能源共享背景下,提出一种基于三重博弈的多微网-产消者群自适应鲁棒分布式协同优化。首先,构建三重博弈框架模拟多微网-产消者群的能源交易模型,即上层多微网系统合作博弈,各微网与其下层产消者群主从博弈,下层产消者群联盟合作博弈。其次,考虑到多微网系统内部受可再生能源出力、负荷功率随机性,外部受日前电价波动性等多重不确定性影响较大,各微网建立两阶段自适应鲁棒优化(adaptive robust optimization,ARO)模型,在第一阶段优化微网与外部主体的交易策略,包括与其他微网的合作博弈、与产消者群的主从博弈以及与配网日前电价的不确定性;在第二阶段基于多面体不确定集来决策微网内部源荷的不确定性,优化本地机组的调度策略。然后,对于各层合作博弈收益,采用改进纳什谈判模型对其进行分配。最后,采用一种可变惩罚参数交替方向乘子法-列与约束生成算法(variable penalty parameters alternating direction multiplier method-column and constraint generation,VPPADMM-C&CG)分布式求解三重博弈ARO模型,以保护各主体的隐私。通过不同博弈场景的算例结果对所提模型能够实现多微网-产消者群社会总成本最小化及效益最大化进行了验证,可为不确定环境下多微网-产消者群协同优化提供参考。

多故障工况微网并离网切换教学实验设计

微网MG(Microgrid)在发生故障时参数呈现多变特性,为让学生能够直观地了解不同故障工况下MG特征参数演变规律,设计了MG多故障工况下的模拟实验。首先,选择MG控制策略,分析MG故障下的并离网条件;其次,设计MG多工况下的仿真模拟、实验验证流程与方案,分析不同工况下实验模拟数据的演变特征;最后,通过仿真与实际相结合,加深学生对MG在故障过程中的变化特性的理解,提高学生动手实践能力。

考虑可再生能源接入的微电网多目标优化配置研究

由于可再生能源和负荷需求的随机性会对微电网的稳定性造成冲击,因此对微电网的优化配置显得至关重要。文章将微电网的运营成本和投资成本相结合作为配置优化的多目标函数,以降低系统总成本和碳排放为目标,对微电网中的可再生能源数量进行优化配置。问题采用遗传算法(GA)对多目标函数进行优化,以得到最优的可再生能源配置数量。以1个典型的交直流混合微电网为例,对其各分布式电源的接入数量进行优化,结果表明优化配置后的微电网总成本和碳排放量得到了有效降低,验证了优化配置方法的有效性。

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。

计及多重差异的交直流混合多能微网多时间尺度优化调度

近年来,可再生能源发电、热电联产、储能和电力电子变压器(PET)等技术发展迅速,有利于构建多能互补、清洁高效的交直流混合多能微网(MEMG),但不成熟的PET模型和复杂的不确定性为系统的优化调度带来了挑战。为此,首先构建了一种基于三级式PET的交直流混合MEMG结构,建立了包括PET在内的设备模型和不确定性模型;其次,提出了计及多重差异的MEMG多时间尺度优化调度策略,明确了日前-日内-实时三时间尺度调度的协调机制,其中,多重差异包含需求响应资源、系统调度目标和源荷预测精度在时间尺度上的差异,以及不同能量的响应特性差异;再次,建立了对应的多时间尺度优化调度模型,包括日前鲁棒机会约束优化模型、日内随机优化模型和实时分层滚动修正模型,并在日前调度中,改进了传统储能和电热耦合设备的备用模型,设计了基于PET的交直流系统备用共享机制,将调度模型转换为混合整数线性规划模型,给出了利用CPLEX求解器求解多时间尺度调度模型的步骤;最后,通过算例分析表明,所提调度策略可以通过逐级修正调度计划应对不确定性,且所设计备用方案兼具可靠性和灵活性。

基于改进联邦竞争深度Q网络的多微网能量管理策略

目前,基于联邦深度强化学习的微网(MG)能量管理研究未考虑多类型能量转换与MG间电量交易的问题,同时,频繁交互模型参数导致通信时延较大。基于此,以一种包含风、光、电、气等多类型能源的MG为研究对象,构建了支持MG间电量交易和MG内能量转换的能量管理模型,提出基于正余弦算法的联邦竞争深度Q网络学习算法,并基于该算法设计了计及能量交易与转换的多MG能量管理与优化策略。仿真结果表明,所提能量管理策略在保护数据隐私的前提下,能够得到更高奖励且最大化MG经济收益,同时降低了通信时延。

孤岛直流微电网的多储能SOC稳定均衡控制策略

孤岛直流微电网一般需要配置多组储能单元保证系统稳定性。为实现多储能单元在充放电过程中荷电状态(state-of-charge,SOC)均衡,防止过充过放加速老化,提出了一种改进SOC稳定均衡控制策略。首先,利用幂指函数嵌套反正切函数构建下垂系数与SOC的关系,合理设计下垂系数中加速因子与收敛因子参数使SOC快速达到均衡状态,实现自适应控制。其次,引入母线电压与虚拟压降二次补偿,减少母线电压波动同时忽略线路阻抗影响,提高电流分配精度。然后,通过频域根轨迹分布,讨论该策略控制参数对系统稳定的影响。最后,仿真结果验证了所提控制策略在正常充放电、负载或光伏功率波动、储能单元额定容量不同等工况下均能更好地实现SOC快速稳定均衡,电流精确分配,母线电压偏差较小且稳定性更强。

基于ADMM-GBS考虑故障影响的互联微电网多时间尺度优化调度

极端事件攻击微电网可能造成负荷电能供应不足导致大停电事故。针对互联微电网系统,提出了一种考虑极端事件的分布式多时间尺度故障优化调度策略。在故障条件下以系统用户侧削减负荷量最小为目标,建立了互联微电网系统日前-日内两阶段滚动调度模型;基于鲁棒思想,考虑极端事件的时空特性以及故障线路的不确定性,采用分层随机抽样形成故障集,将其作为初始数据确定系统最恶劣故障场景;针对该场景进行线路加固后,采取高斯回代交替方向乘子法(ADMM-GBS)得到最优故障调度策略。通过算例分析验证了所提模型和调度策略的有效性。

改进的粒子群算法对微电网多目标优化调度研究

成了太阳能机组大规模的使用,使得在保证电网电压稳定的前提下,如何提高可再生能源的利用率成了亟待解决的问题。针对由光伏电池、风力发电机、微型燃气轮机、柴油发电机和电池等构成的微电网,考虑运行成本、扰动负荷和污染治理成本等多指标,构建微电网多指标最优调度数学模型,进而提出改进的多目标粒子群算法。在满足约束条件下,提出一种改进惯性因子并引入自适应变异操作的方法对优化模型进行求解。仿真结果表明,微电网的运行得到了优化,并验证了改进的粒子群算法的优越性能,为优化调度的进一步研究奠定了基础。

基于合作博弈的多微网电热能量交易策略

为促进多微网系统更稳定、更公平、更经济运行,构建一个考虑碳排放成本的单微网运行成本模型,并且在此基础上,进一步建立一个考虑碳交易的多能微网联盟合作博弈交易模型,采用交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)进行分布式求解。最终有效降低微网联盟的碳排放成本和运行成本,提高了能源利用率。

计及不可调度DG的孤岛串级交流微电网功率控制方法

针对由可调度和不可调度分布式电源DG(distributed generation)组成的串级孤岛微电网MGs(microgrids)功率控制机理复杂、电压和频率调节难度大等问题,提出了一种新型分散主从功率分配控制方法,以实现含二类DG串级孤岛微电网的电压、频率调节以及功率分配。该方法分别设计了主DG和从DG的控制方法,其中,主DG负责调节微电网的频率和电压,从属DG的MPPT可在一定母线电压下运行,其可最大限度地利用不可调度DG的输出功率,在轻负荷条件下可采用自动功率削减,并有效保障系统的安全稳定性。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。

基于HOMER的多场景离网型微电网优化设计

基于HOMER软件对武汉某商业园区开展离网型光-柴-储微电网系统优化设计研究。首先,构建多运行策略下离网型光-柴-储微电网系统容量优化配置模型;在此基础上,分析不同运行策略下系统容量配置、光伏渗透比例和电池储能运行状态,并得出离网型光-柴-储微电网系统最优运行策略;然后,基于最优运行策略开展多场景下离网型光-柴-储微电网容量优化配置,对多场景离网型光-柴-储微电网的平准化度电成本本(LCOE)、系统净现值(NPC)和总排放等性能进行比较分析;最后,结合具体案例开展敏感性因素分析。结果表明,所提容量配置模型可实现系统经济性与清洁性的最佳权衡,并降低系统对于储能电池的依赖;通过敏感性分析得出不同机组参数、负荷参数对系统最优配置的影响。

基于改进遗传算法的家庭用电调度优化方法

用电高峰期的用电需求给电力系统带来了巨大压力,因此优化家庭用电调度变得尤为重要。针对用电高峰期用户端存在的用电经济性及舒适度不够的问题,提出了一种基于改进遗传算法的家庭用电调度优化方法。首先以分时电价为基础,建立综合考虑用电经济性与用户满意度的家用电器调度模型,然后对不同类型的电器采取不同的编码方式来替代传统遗传算法的单一编码,并用带惩罚函数的适应度函数来约束各个电器用电任务所需时长等,以对传统遗传算法进行改进和用电行为优化。结果表明,所提算法可有效地依据分时电价实现用电负荷调度优化,在满足用户用电舒适度情况下为用户提供经济性的用电方案,且复杂度较低,能有效解决用电高峰期的用电经济性和舒适度问题。

血清β2-MG、Cys-C、DKK1联合检测对多发性骨髓瘤患者预后的预测价值

目的:分析多发性骨髓瘤患者血清β2-微球蛋白(β2-MG)、膀抑素C(Cys-C)、Dickkopf-1(DKK1)表达水平及对其预后的预测价值。方法:选取郑州市金水区总医院2019年6月—2023年6月收治的多发性骨髓瘤患者101例为研究组,另选取同期健康体检者76例为对照组。比较2组入院时血清β2-MG、Cys-C、DKK1水平;分析血清β2-MG、Cys-C、DKK1水平与多发性骨髓瘤患者Durie Salmon(D-S)分期、ISS分期的相关性;分析血清β2-MG、Cys-C、DKK1水平联合检测对多发性骨髓瘤患者预后的预测价值。结果:入院时,研究组血清β2-MG、Cys-C、DKK1水平分别为(8.31±0.81)mg/L、(1.71±0.31)mg/L、(8.61±1.86)ng/L,高于对照组的(1.53±0.57)mg/L、(0.72±0.17)mg/L、(2.76±1.41)ng/L,差异均有统计学意义(P<0.05)。D-S分期Ⅲ期多发性骨髓瘤患者血清β2-MG、Cys-C、DKK1水平分别为(8.78±1.88)mg/L、(1.92±0.57)mg/L、(9.13±1.77)ng/L,高于D-S分期Ⅰ~Ⅱ期患者的(7.56±1.57)mg/L、(1.37±0.36)mg/L、(7.78±1.59)ng/L,差异均有统计学意义(P<0.05);ISS分期Ⅲ期多发性骨髓瘤患者血清β2-MG、Cys-C、DKK1水平分别为(9.32±1.67)mg/L、(2.56±0.73)mg/L、(9.33±1.11)ng/L,高于ISS分期Ⅰ~Ⅱ期患者的(7.62±1.54)mg/L、(1.20±0.43)mg/L、(8.12±1.71)ng/L,差异均有统计学意义(P<0.05)。血清β2-MG、Cys-C、DKK1水平与D-S分期、ISS分期均呈正相关(P<0.001)。治疗3个月后,治疗无效组血清β2-MG、Cys-C、DKK1水平高于治疗有效组,差异均有统计学意义(P<0.05)。血清β2-MG、Cys-C、DKK1水平联合检测预测多发性骨髓瘤患者预后的AUC、敏感度、特异度分别为0.822、83.91%、92.86%。结论:多发性骨髓瘤患者血清β2-MG、Cys-C、DKK1处于较高水平,三者联合检测对多发性骨髓瘤患者的预后具有较好的预测价值,可作为判断疗效和预后的血清学指标。

计及有限理性的多微电网电能交易策略

多微电网在电能交易时会出现有限理性行为,具体表现为对损失、不确定性以及长短期收益具有不同的偏好。基于时间偏好理论和前景理论提出了计及有限理性的多微电网电能交易策略。多微电网运营商作为领导者,以所有微电网收益最大为目标,确定微电网之间的交易电价来激励微电网间的合作交易。微电网作为追随者,在保障自身时间偏好前景值最大的前提下制定交易策略。算例分析表明:该策略可快速确定微电网之间的交易电价,有效提高微电网整体收益和DG(分布式电源)利用率。

基于点对点交易与储能循环寿命约束的多微网综合能源系统能量共享优化

多个园区微网综合能源系统接入同一配电区域形成多微网综合能源系统,当多微网之间存在能量交互时,多微网之间的利益交互关系给多微网综合能源系统的运行和规划带来了挑战。文章提出一种基于P2P交易和储能寿命循环的多微网综合能源系统分布式低碳优化运行策略。首先,综合考虑多微网综合能源系统中储能的寿命问题与各微网信息交互的因素,构建多微网综合能源系统的运行模型。其次,基于交替方向乘子法(alternatingdirection method ofmultipliers,ADMM)和纳什判断先后对微网联盟运行成本最小和多微网支付效益最大化这2个子问题进行求解。最后,通过算例对比证明了所提方法在提升个体效益和社会效益上具有一定的经济性。

Distributed Control of Multiple-Bus Microgrid With Paralleled Distributed Generators

A microgrid is hard to control due to its reduced inertia and increased uncertainties. To overcome the challenges of microgrid control, advanced controllers need to be developed.In this paper, a distributed, two-level, communication-economic control scheme is presented for multiple-bus microgrids with each bus having multiple distributed generators(DGs) connected in parallel. The control objective of the upper level is to calculate the voltage references for one-bus subsystems. The objectives of the lower control level are to make the subsystems' bus voltages track the voltage references and to enhance load current sharing accuracy among the local DGs. Firstly, a distributed consensusbased power sharing algorithm is introduced to determine the power generations of the subsystems. Secondly, a discrete-time droop equation is used to adjust subsystem frequencies for voltage reference calculations. Finally, a Lyapunov-based decentralized control algorithm is designed for bus voltage regulation and proportional load current sharing. Extensive simulation studies with microgrid models of different levels of detail are performed to demonstrate the merits of the proposed control scheme.