基于自适应变异粒子群的风光储微网调度

为克服传统粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)在求解时容易形成局部最优,求解精度低的不足,提出了一种基于自适应变异粒子群优化(adaptive mutation particle swarm optimization,AMPSO)的微电网调度求解方法。AMPSO惯性权重采用自适应正态分布递减,随着迭代次数的增加更新粒子位置的移动策略,并且在算法后期引入变异环节。为验证算法的有效性,该算法与其他改进算法进行收敛性能对比,并对4种典型天气情况下的微网运行成本模型仿真求解,得到最优调度。算例仿真结果表明,AMPSO能够对粒子全局最优搜索优化,在解决微网经济性运行问题上效果优于其他算法,可合理调配各微电源出力时段,具有良好的灵活性和可行性。

计及分布式储能的微电网群经济调度

为提高微电网群调度效率、减少微电网运行成本,首先构建了计及分布式储能的微电网群优化调度模型。该模型以包含风、光、储的3个子微网和网侧储能所构成的交流微电网作为调度对象。在满足功率平衡等约束条件下,对负荷侧储能充放电次数和单位时间内充放电功率进行限制;在考虑主网分时电价、系统发电成本,网侧储能放电成本条件下,采用遗传算法进行求解,得到计及分布式储能的微电网群经济调度方案,最终得到优化后的经济成本。算例计算结果表明,该运行调度模型可有效提高微电网群经济效益,从而验证了该模型的有效性。

低温环境下考虑电池寿命的微电网优化调度

储能系统作为微电网重要组成部分,为微电网协调能量供需提供了解决方案。然而,在低温环境下,储能系统中电池寿命的快速衰减严重影响了系统的经济性和安全性。因此,该文提出一种低温环境下考虑电池寿命的微电网优化调度混合整数模型,来仿真微电网优化调度过程和高效计算储能充放电计划。首先,基于阿伦尼乌斯方程,分析低温环境中电池寿命的受影响机理;接着,采用考虑充放电次数和放电深度的电池寿命方程,构建电池全温度范围的老化模型;最后,构建考虑电池自发热和全温度范围的寿命衰减模型,并通过可行域凸极点组合方法对模型进行转化和简化,来避免模型中非线性项目导致无法获得全局最优解的困境。算例验证和对比分析表明,该文提出的模型能在低温环境中降低系统运行成本,减缓电池衰减速率,延长近一倍的电池寿命。

基于近端策略优化算法的微网优化调度

微网是实现大量分布式电源集成到电网中的有效手段。针对微网优化调度问题,提出了一种基于近端策略优化算法的优化调度方法。首先,综合考虑微网运行成本和各类设备运行约束构建微网优化调度模型;其次,将该问题表述为强化学习框架,设计了强化学习状态、动作和奖励函数等要素;最后,设计了基于近端策略优化算法的求解流程,通过仿真验证了所提方法的有效性。

计及风、光出力不确定性的微电网经济调度研究

针对风、光出力不确定性,结合蒙特卡罗抽样模拟的风、光出力场景集合,对比同步回代、K-Means聚类、模糊C均值(FCM)聚类三种场景削减技术所得最大概率典型场景风、光出力数据,发现同步回代场景削减技术更能表征风、光出力的波动性和随机性。并以风电、光伏、微型燃气轮机、质子交换膜燃料电池及蓄电池组成的微电网系统为研究对象建立了以系统总运行成本最小为优化目标的经济调度模型。算例分析中,采用自行改进的粒子群算法(PSO)优化调度各微源在典型场景下的出力,验证了结合蒙特卡罗抽样的同步回代算法对风、光出力不确定性处理的有效性和合理性。

支撑多微网端对端交易的配电系统协同优化调度模型

端对端交易是解决多微网协同控制的有效手段,但其对配电系统运行的影响应予以充分考虑。为此,本文提出一种支撑多微网端对端交易的配电系统协同优化调度模型。各微网基于双向拍卖机制,形成经济性最优的交易计划并上报配电运营商。配电运营商基于上传的交易计划进行优化调控,并将其影响以交易服务费的形式传递回微网。通过两层间的迭代实现配电系统和微网的协同优化运行。经算例验证表明,本文所提模型可在均衡考虑双方利益诉求的前提下有效降低微网用电成本。

含海洋能发电的海岛微网源荷储容量优化配置研究

为了提高风能、太阳能和海洋能等可再生能源的利用率,并保证远洋海岛淡水供给,合理地配置微网的源荷储容量是海岛微网建设的关键。结合海岛特有的源荷特点,针对海岛微网源荷储容量配置所面临的问题,文中提出了一种含海洋能发电的远洋海岛微网源荷储容量优化配置方法。分析典型海岛微网结构,并建立波浪能、潮汐能及海水淡化等海岛特有的源荷模型;根据远洋海岛源荷运行特性,将外层容量配置优化和内层运行成本优化相结合,提出海岛微网源荷储容量配置的双层优化模型;考虑供电可靠性和居民用水需求,基于构建的海岛微网协调运行控制策略,利用粒子群算法对双层优化模型进行求解。算例分析表明,文中提出的优化配置方法可以更加合理地实现海岛源荷储容量配置,为未来远洋海岛微网建设提供理论依据和技术支撑。

计及需求响应的风光储独立微电网技术经济优化

在独立微电网中由于可调度能源不可用,仅考虑不可调度的风能和太阳能供应所需能量。通过可调度负荷的转移和调度来减少或消除发电与用电之间的不匹配,从而实现微电网组件容量优化和相关成本降低。此外,还研究需求响应对降低发电损失的影响。对是否计及需求响应两种情况的优化结果进行比较,对于每种情况确定了最佳配置。结果表明:需求响应的应用减少了电池数量、逆变器和光伏组件容量,从而降低了总净现值成本。同时,需求响应的实施降低了负荷峰值,提高了负荷系数和相关系数,验证了所提模型及方法的有效性。

计及数据中心和风电不确定性的微电网经济调度

风电机组并网容量占比的不断增大为电力系统风电消纳带来了巨大挑战。数据中心作为高灵活性电负荷,具有电网风电消纳巨大潜力。因此,提出一种计及数据中心和风电不确定性的微电网经济调度模型。首先,根据数据中心的分层结构建立信息层和电力层之间的耦合模型;其次,针对风电出力不确定性,搭建计及数据中心和风电不确定性的微电网经济调度模型;最后,基于对偶理论和两阶段鲁棒优化算法,将调度模型转化为鲁棒优化模型并采用列和约束生成算法(column and constraint generation,C&CG)和对偶理论进行求解。算例结果表明:数据中心参与微电网经济调度可有效降低运行成本,同时系统运营商按需求可灵活调整风电出力不确定性。

考虑电-氢一体化的微电网低碳-经济协同优化调度

针对微电网中缺乏对碳排放流特性的精确刻画,导致运行层面中微电网的低碳运行方式和经济运行方式之间矛盾凸显,低碳和经济难以兼顾的问题,构建了计及绿电制氢和多能耦合的电-氢一体化运行框架,提出了综合考虑碳排放流和低碳需求响应的微电网低碳-经济协同双层优化调度模型。上层优化调度模型中,以风光储氢一体化工业园区为典型微电网场景,以低碳性和经济性协调最优为目标,将源侧碳交易机制融入调度决策目标中,充分挖掘微电网低碳-经济协同运行方式,以此制定微电网最优低碳经济调度策略;下层低碳需求响应模型中,以微电网用户碳减排所节约的碳排放成本为激励信号,通过建立微电网能量流与碳排放流的映射关系,实现碳排放责任的转移和分摊以及对微电网运行中的碳排放特性精细化评估,进而建立由负荷碳排放强度时空差异性引导用户参与碳减排策略的低碳需求响应(demond response,DR)模型,深入挖掘微电网源-荷间的低碳性和经济性间的协同性。以某工业园区微电网为例,验证了所提模型能有效兼顾系统的低碳性和经济性。

基于柯西差分入侵杂草算法的微电网经济调度

为提高微电网运行的经济性,提出一种基于柯西差分入侵杂草算法的微电网经济调度方法。以微电网最低运行成本为目标函数,综合考虑各类约束,建立了微电网经济调度模型。利用柯西分布和差分进化策略对入侵杂草算法进行改进,以提高柯西差分入侵杂草算法(Cauchy Differential Evolution Invasive Weed Optimization,CDEIWO)的全局搜索性能,从而避免算法陷入局部最优。仿真测试结果表明,CDEIWO算法能有效减少迭代次数,提高收敛精度。采用CDEIWO算法对微电网经济调度模型进行求解,并与其他优化方法进行比较,结果表明,CDEIWO算法经过62次迭代后获得的最低运行成本为1772.32元,在收敛次数和最优解上均优于其他方法,在CDEIWO算法的调度策略下,各微电源出力合理,在保证清洁能源利用率的同时,大大提高了微电网运行的经济性,验证了本文所提微电网经济调度方法的正确性。

基于高斯-柯西变异帝国竞争算法的微电网优化调度

为提高微电网运行经济性,建立了以微电网综合运行成本最小为目标函数的微电网优化调度模型。利用高斯变异和柯西变异对帝国竞争算法进行改进,采用高斯-柯西帝国竞争算法对微电网优化调度模型进行求解,并与其他优化算法对比分析。结果表明,高斯-柯西帝国竞争算法求解的微电网综合运行成本为4485.62元,低于其他优化算法;调度方案能够优化微电网系统内各分布式电源出力,合理与上级配电网交换电能,使微电网综合运行成本最小。验证了模型的正确性及求解方法的优越性。

风电制氢微网能量调度策略研究

随着国家“双碳”目标的提出,新能源产业备受社会各界重视。氢能作为1种清洁能源,更是得到广泛关注。结合工程实际经验,搭建了风电制氢微网的网络结构,针对风电出力特性和制氢设备运行特性,以平滑波动为目标,制定了详细的风电制氢微网能量调度策略。

计及下垂曲线与储能的孤岛微电网分级调度策略

目前国内孤岛微电网运行调度中分布式发电(distributed generation,DG)电源被统一处理为传统发电机的PQ模型,与微电网实际情况不一致,同时较少有文献考虑电压潮流约束,为此,考虑下垂控制DG静态模型,计及潮流非线性约束,提出含可再生能源出力、储能充放电的孤岛微电网分级调度策略;同时,考虑DG下垂特性与潮流非线性约束,上级孤岛微电网经济、安全运行调度依靠集中优化控制器进行,控制下级DG各类静态参数及各储能装置充放电功率;下级依靠传统下垂控制在上级控制参数下实时调整有功、无功出力,维持系统频率、电压稳定。上述模型采用YALMIP+IPOPT程序进行求解,以14节点系统为例开展模拟仿真。仿真结果证明:所提模型及其求解方法可以有效求解孤岛微电网经济及安全运行调度模型,在稳定并提高系统电压水平、降低孤岛微电网运行费用方面具备显著优势。

电力物联网背景下综合能源微网调度运行策略研究

在电力物联网深化综合能源系统变革的背景下,物联网从技术层面为综合能源服务提供了新的驱动力,但对其面向更多元的能源生产与消费情景提出了更多要求。传统微网系统已经难以适应新形势下调节多能耦合,及精准预测调度的愿景。文中以综合能源系统为根基,提出面向电力物联网的综合能源微网框架。指出应用层面要实现经济优化调度、综合能源整体布局和能源交易。提出能源供应商面向市场的上、下两层迭代优化调度的新型策略。根据模型特点,上层是以综合能源供应商利润最大为目标函数的优化调度数学模型,采用MATLAB/CPLEX求解器求解。下层为能源市场出清的数学模型,采用粒子群算法求解。通过算例结果表明,综合能源市场能够寻优到最佳社会福利点,能源供应商能够合理分配、利用各能源设备,进一步验证了所提方法的实操性。

基于能源互联网的新能源微电网优化调度策略研究

针对能源互联微电网的能量协调管理与优化问题,文中提出了一种考虑源荷不确定性的微电网能量控制优化策略。通过构建基于能源互联网的风光柴储充微电网模型,从而优化新能源发电和负荷功率的分布。以维持微电网稳定为控制目标,考虑微电网的经济性以及分布式微源的在线率,建立了分布式微源与负荷平衡方程。同时依据微源运行约束方程构建了等耗量微增率函数,并基于分布式一致性算法优化微电网风光柴储充功率的分布。仿真结果表明,所提策略实现了能源互联微电网的功率平衡控制,当负荷为18 kW时采用该策略使得分布式可再生能源的发电量提升约12.2%,微电网发电成本则降低约2.44%。

新能源接入交直流混合微电网的设备调度方法研究

为解决现有交直流混合微电网设备调度效果不佳的问题,提出新能源接入交直流混合微电网的设备调度方法。首先,分析了交直流混合微电网在运行过程中的不确定因素。然后,以提升电网运行稳定性为目标,建立了微电网优化调度的目标函数;同时,通过对交直流侧功率平衡的等式约束和对分布式电源与蓄电池的不等式约束,构建了优化调度模型。最后,通过优化的烟花算法完成调度模型求解,在保证模型稳定性的同时实现交直流微电网设备的优化调度。试验结果表明:应用所提方法,微电网长期处于售电状态,且调度成本始终在15元以内。该方法可提升微电网运行的稳定性和经济性。

基于全生命周期管理的离网型风光储交流微电网的双层优化调度策略

以新能源为主体的微电网系统存在前期资本投入大、电网刚性不足等问题,特别是离网型微电网由于失去大电网的支撑,安全稳定运行面临更大的挑战。本文针对离网型交流微电网设计了双层调度策略,即经济最优化日前调度和日内稳定运行实时调度,在多时间尺度下灵活规划发电主体出力。首先,日前调度以微电网经济性运行为目标,利用全生命周期理论建立经济模型,计及储能电池荷电状态(state of charge,SOC)对寿命的影响;其次,日内实时调度以供电稳定性为目标,充分考虑预测误差给系统带来的可能性崩溃,利用储能PQ源实时修正VF源的功率偏差,改善储能VF源的健康状态;最后,通过算例仿真,得到满足微电网经济、稳定运行的综合优化调度方案,并验证了该策略的有效性和合理性。

基于有限步收敛一致性的微电网完全分布式经济调度

针对微电网中多个分布式电源的优化调度问题,提出一种基于有限步收敛一致性的完全分布式优化调度算法。该算法无需控制中心,仅需各相邻分布式电源之间的局部信息交互迭代收敛到最优值。同时,由于采用了有限步收敛离散一致性算法和固定步长反馈增益,该算法的收敛速度大幅加快。最后,在IEEE-14节点系统中测试算例仿真,验证了所提分布式调度算法的性能和可扩展性。