Coordinated control of coastal multi-source multi-load system with desalination load: a review

Traditional seawater desalination requires high amounts of energy, with correspondingly high costs and limited benefits, hindering wider applications of the process. To further improve the comprehensive economic benefits of seawater desalination, the desalination load can be combined with renewable energy sources such as solar energy, wind energy, and ocean energy or with the power grid to ensure its effective regulation. Utilizing energy internet(EI) technology, energy balance demand of the regional power grid, and coordinated control between coastal multi-source multi-load and regional distribution network with desalination load is reviewed herein. Several key technologies, including coordinated control of coastal multi-source multi-load system with seawater desalination load, flexible interaction between seawater desalination and regional distribution network, and combined control of coastal multi-source multi-load storage system with seawater desalination load, are discussed in detail. Adoption of the flexible interaction between seawater desalination and regional distribution networks is beneficial for solving water resource problems, improving the ability to dissipate distributed renewable energy, balancing and increasing grid loads, improving the safety and economy of coastal power grids, and achieving coordinated and comprehensive application of power grids, renewable energy sources, and coastal loads.

考虑充放储一体站与电动汽车互动的主从博弈优化调度策略

针对大规模电动汽车(electrical vehicle,EV)接入微电网造成的负荷压力,提出一种考虑充放储一体站(charging-discharging-storage integrated station,CDSIS)与EV互动的主从博弈优化调度策略。首先,通过建立CDSIS模型,并针对CDSIS多场景进行分段设置。其次,建立动态路网模型并结合EV出行特性,预测城市区域路网约束下的EV充电负荷时空分布。并根据预测结果建立EV及CDSIS多目标主从博弈优化调度模型,对EV用户、CDSIS收益进行多目标协调。最后,以某城市主城区域部分交通路网结合IEEE33节点配电系统进行仿真,分析电价与CDSIS储能设备容量对城市区域内EV用户和CDSIS站收益的影响。结果表明,所提主从博弈模型与调度策略能够使得EV用户与CDSIS双方得到最大收益。

基于模糊神经网络的微电网荷储协调智能控制方法

针对传统比例-积分-微分(proportional integral derivative,PID)控制和模型论控制方法难以应对新型电力系统背景下微电网面临的运行场景复杂多变的问题,提出了基于模糊神经网络的微电网荷储协调智能控制方法。首先确定了微电网模糊控制输入及输出变量,以平抑净负荷波动及减少储能充放电频次为目的,将微电网控制经验总结成模糊规则表,采用神经网络深度学习算法修正模糊控制模型的隶属度函数中心、宽度和输出权重来提高模型的自适应能力,从而制定了可调控负荷和储能的功率控制系数;进而针对模糊神经网络控制输出的负荷调控需求量在各可调控负荷间分配的问题,提出了基于灵活性供给指标排序的负荷调控优先级选择方法,最终完成了微电网系统储能单元和可调控负荷控制策略的制定。某典型微电网系统算例仿真结果表明,所提方法制定的各可调控负荷与储能控制策略能在避免储能频繁和过度充放电的同时,在并网状态下有效减弱并网功率对上级电网造成的随机扰动,在孤岛状态下能够有效平抑系统功率波动,提升系统运行稳定性。

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。

基于储能有功功率与OLTC协调的配电网电压控制

高比例光伏系统接入配电网会引起电压越限,传统无功电压调整方案在高阻抗比配网中失效,利用储能系统有功功率实现电压控制的技术方案被广泛采用,但现有技术方案中的储能系统在电压控制过程中可能产生过度充放电问题。针对这些问题,提出了一种基于储能有功功率与有载调压变压器(on-loadtapchanger,OLTC)协调的配电网电压控制策略。在分析光伏接入对配电网电压影响的基础上,利用测量得到的电压数据控制储能有功功率,实现对接入节点电压水平的快速调控;同时在OLTC控制环节加入储能荷电状态参考量,利用节点电压信息与储能荷电状态共同控制OLTC分接头动作,实现对配电网整体电压水平调控的同时避免了储能系统过度充放电。最后在IEEE 13节点系统中进行仿真验证,结果表明所提策略能够解决配电网内电压越限问题,避免储能系统过度充放电,从而延长储能系统的使用寿命,实现对配电网内资源的合理利用。

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。

高比例新能源接入下的历史策略库辅助源网荷储协同实时电压控制研究

随着“双碳”目标的推进,储能、充电桩等用户侧新型负荷设备数量增多。在此背景下,由于量测条件不满足造成的不可观测区域将直接导致传统的电压控制方法难以完成对分布式电源的精准调控。为解决上述问题,提出一种基于蜣螂优化算法(DBO)的极限学习机(ELM)构建历史策略库,用以辅助源网荷储协同实时电压控制的方法,可实现对配电网电压实时精确控制。首先介绍了基于近似灵敏度计算的电压控制方法,然后介绍了DBO改进的极限学习机和历史策略库的概念及结合应用方法,构建了以基于近似灵敏度计算的电网节点有功及无功功率为输入,母线期望电压为输出的ELM模型。模型输出的母线电压作为控制依据,进一步转换为下发的用户侧可调设备调节指令。仿真算例的结果验证了所提方法的有效性和优越性。

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。

基于增量配电网园区的源网荷储一体化平台建设方案研究与应用

为满足增量配电网园区对供电能力、电能质量的较高要求,落实可再生能源消纳能力,提出了一种增量配电网园区源网荷储一体化平台建设方案,对一体化平台建设的思路及架构展开研究,并通过新疆甘泉堡源网荷储一体化控制系统建设实例说明设计可行性。通过建设“源网荷储一体化、发配售电一条龙”的综合智慧平台,融合分布式光伏、风电、储能、换电/充换电站,实现增量配电网资源合理配置和绿色低碳能源高比例发展,充分发挥“源网荷储”灵活调节作用和实现能源互联网智能化应用,提高园区配电网供电的高稳定性和高可靠性,促进配电网建设,提高配电网运营效率,降低园区企业用电成本,从而推动产业转型、助力能源互联网建设和促进绿色低碳智慧能源快速发展。

利用热网蓄能辅助供热机组调频的控制研究

随着如风电、太阳能等可再生能源的并网,使得火电机组需要进行深度调峰且快速响应调度指令。然而,传统的负荷调节控制方法难以使得机组应对调度指令的频繁变化。火电机组热网包含着大量的管道与热力设备,它们均具有很强的蓄热能力,合理利用其蓄热可在短时间内提升机组负荷响应速度。针对上述问题,对利用热网蓄能辅助供热机组负荷调节进行了研究,并设计了基于调度指令与负荷响应偏差的协调控制系统。仿真结果表明,所设计的协调控制系统能够提高机组负荷响应调度指令的能力,且保证供热压力的稳定。

港船多能源融合技术体系构建与运行模式研究

为充分利用港口地区丰富的风、光可再生资源,构建了由“源网荷储”四部分组成的港船多能源融合系统,建立了状态监测与能量管理系统保证港船多能源融合系统的安全运行,制定了包括横向多能互补和纵向“源网荷储”协调互动的港船多能源融合系统运行模式。港船多能源融合系统可以实现新能源、清洁能源的综合利用,减少CO_(2)等温室气体的排放,有助于“碳达峰、碳中和”目标的实现。

考虑负荷时空均衡和弹性响应的电动汽车快充电价定价策略

为了引导电动汽车有序充电,提出了一种考虑负荷时空均衡和弹性响应的电动汽车快充电价定价策略。引入交通流理论描述交通路网,建立电动汽车快充负荷时空分布模型;考虑配电网调度和电动汽车快充负荷的弹性需求,构建源-荷互动下的快充电价定价架构,并基于潮流追踪法从时空双维度推导快充电价的计算方法;在此基础上,计及电动汽车负荷弹性响应特性,以提升配电网的负荷均衡性为目标,建立快充电价定价策略,并通过迭代算法求解该定价策略。算例仿真结果表明,所提定价策略能够有效引导电动汽车进行有序快充,激励电动汽车用户与配电网友好互动,提升负荷的时空分布均衡性。

Multi-objective optimal operation of hybrid AC/DC microgrid considering source-network-load coordination

Taking the consumption rate of renewable energy and the operation cost of hybrid AC/DC microgrid as the optimization objectives,the adjustment of load demand curves is carried out considering the demand side response(DSR)on the load side.The complementary utilization of renewable energy between AC area and DC area is achieved to meet the load demand on the source side.In the network side,the hybrid AC/DC microgrids purchase electricity from the power grid at the time-of-use(TOU)price and sell the surplus power of renewable energy to the power grid for profits.The improved memetic algorithm(IMA)is introduced and applied to solve the established mathematical model.The promotion effect of the proposed source-network-load coordination strategies on the optimal operation of hybrid AC/DC microgrid is verified.

基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网电压协同控制策略

整县分布式光伏电源的大量开发与利用及分布式电源规模化并网对实现“碳达峰、碳中和”与“乡村振兴”两大国家战略具有重要的现实意义。由于分布式电源发电尖峰和低谷阶段与负荷峰谷时常不同步,进而导致配电系统过/欠电压问题,严重影响了电能质量,甚至威胁系统安全。针对上述问题,本文提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制策略。首先,建立基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制框架。其次,结合多微电网节点注入电流与电压的方程与功率–电压灵敏度分析,根据多节点电压越限程度,提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的多智能体协同调节策略,该策略先通过无功补偿器进行无功调节,当电压尚未得到有效治理时,再采用多微电网进行有功调节。再次,为了进一步满足各节点微电网有功功率调节需求,并考虑电网内部源–荷–储运行成本与污染排放,提出一种基于多目标优化的微电网内部分布式源–荷–储优化协调功率控制策略。最后,在MATLAB平台中设计了3种仿真场景以及IEEE测试系统模型对所提控制策略进行了验证。结果表明,所提出的电压协同控制方法在最经济的情况下可以实现各节点电压的综合高效治理,同时,所提出的微电网优化协调功率控制策略能使源–荷–储在绿色经济的供电模式下实时精准地满足电压治理目标下微电网有功调节的需求。仿真实验结果验证了本文所提控制策略的有效性。

考虑动态重构和智能软开关接入的配电网源网荷储联合规划

随着新能源大量接入配电网,新能源出力的不确定性和波动性给配电网规划带来了巨大挑战。在配电网规划中综合考虑源网荷储,可减少新能源不确定性和波动性对规划结果的影响。提出了一种考虑动态重构和智能软开关接入的配电网源网荷储联合规划方法。首先,根据密度峰值聚类的思想提出了基于密度峰值改进的近邻传播聚类算法,对风光荷联合场景进行聚类获得典型日曲线。然后,以规划总费用最小为目标函数,建立了考虑动态重构和智能软开关接入的配电网源网荷储联合规划模型,并基于二阶锥理论,将原非凸非线性规划模型转化为混合整数二阶锥规划模型。最后,在Portugal 54算例上进行仿真验证,证明了所提模型和方法的有效性。

新一代低压直流供用电系统多工作模式下能量协调控制策略

新一代低压直流供用电系统(low voltage direct current supply and utilization system,LVDCSUS)强调了可再生能源的消纳以及直流用户侧电能产–销–储–用之间的协调统一,为推动直流用户侧灵活参与电力系统运行提供了全新思路。开展LVDCSUS用户侧电能的使用与生产相结合的研究,可有效挖掘直流用户侧的多元化电能资源灵活供给能力,为此该文首先依据LVDCSUS系统能量平衡关系将系统划分为全直流运行、余电上网运行、交流支撑运行3种运行模式;进而给出各模式下满足直流母线电压稳定、储能荷电状态均衡、灵活性电力资源利用三方面整体要求的协调策略;最后建立了多运行模式切换规则,实现通过切换多种运行模式改变能量协调控制策略,使LVDCSUS在稳定运行状态下主动参与电力系统能量互动。仿真结果验证了LVDCSUS多运行模式控制策略的有效性和可靠性。

计及源荷互补特性的“源网荷储一体化项目”优化配置

针对“源网荷储一体化项目”(后简称一体化项目)在风光消纳率、清洁用电率等方面的建设要求,提出了计及源荷互补特性的一体化项目优化配置方法。基于包含风光发电制氢负荷、可平移工业负荷、电动汽车快充站的一体化项目拓扑,建立了一体化项目内部的多类型负荷用电功率模型。提出基于分时Copula函数生成时序一致的风光联合出力场景集的方法,进而提出分为风光额定功率配比优化、容量配置优化、负荷接入位置优化三阶段的一体化项目优化配置方法。通过算例分析对所提方法的可行性和有效性进行仿真验证。

考虑源荷储协同的主动配电网多时间尺度优化调度

随着分布式能源、柔性负荷和储能装置等资源的不断扩增,配电网逐渐转变成主动参与电网运行的调节与控制的主动配电网。针对储能装置、柔性负荷的利用效率较低等问题,提出一种荷源储协同的优化调度方法。首先,建立一个多时间尺度的主动配电网调度模型,然后以配电网电能质量最佳和最小运行成本为目标函数,以储能约束、网络平衡约束以及柔性负荷约束等作为约束条件。最后通过IEEE-33系统构建主动配电网,建立日前-日内的多时间尺度调度策略,利用随机权重粒子群算法求解多目标优化问题。验证了所提方法的可行性。

新型配电系统形态演化与安全高效运行方法综述

配电网是实现能源转型的重要支撑点,“双碳”目标驱动的配电网将发生重大变革,已快速从被动配送网络向主动平衡区域电力供需、支撑能源综合利用的资源配置平台转变,呈现更强的“系统化”特征,即从配电网向配电系统转变。在此背景下,该文首先从形态演化路径、多维度耦合关系以及核心研究手段3个维度梳理总结相关研究,并初步提出新型配电系统未来演化规律与演进方向构想。然后,对新型配电系统演进过程中涉及到的关键技术,即故障保护与自愈技术、振荡分析与抑制技术、系统稳定控制技术与协同调度技术进行了总结与讨论,并进一步通过分析关键技术在典型案例中的应用明确了现阶段技术现状与未来需求的差距。最后,对新型配电系统相关技术未来发展方向提出了展望。

基于Fisher时段划分的配电网源-网-荷-储多时间尺度协调优化调控策略

多元可控资源的联合优化调控对于提高配电网运行安全性和经济性意义重大,但同时大幅增加优化问题的复杂度,降低模型求解效率。基于此,提出了基于Fisher时段划分的配电网源-网-荷-储协调优化调控策略。首先,构建多时间尺度“源-网-荷-储”协调优化架构,包括日前优化、日内滚动和秒级监控3个阶段。其次,研究基于源荷功率区间数据的Fisher最优分割时段划分方法。然后,建立日前优化调控模型、日内滚动优化模型和区域自治优化模型,求解电网离散设备、需求响应负荷、光伏和储能等的最优调控指令。最后,以IEEE 33节点系统为例,对所提协调优化调控策略进行仿真验证。算例结果表明,所提方法能够大幅提高协调优化模型的计算效率,并保证电网运行安全性和经济性。