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。

基于增强精英保留遗传算法的虚拟微网群动态划分及能量局域自治

互联的多微网系统作为可再生能源利用的有效形式之一,随着“双碳”工作的推进越发受到重视。该文旨在研究基于海量可控设备的优化调节方法,以促进可再生能源充分就地消纳,提高多微网系统运行经济性。然而,对海量可控设备的全局控制将面临“维数灾难”的挑战。现有研究中基于地理分布的分区优化能够实现“降维控制”,但可再生能源出力的波动性与负荷在时间上的变化和空间上的迁移,都会导致固定分区的方法难以适用于多微网系统态势变迁下的能量动态管控。针对上述问题,首先建立微电网动态模型;进而提出通过增强精英保留遗传算法(strengthen elitist genetic algorithm,SEGA)将互联多微网场景划分为多个边界可动态调整的虚拟微网群,并进行能量“局域自治”优化;最后基于改进的IEEE-123节点模型进行仿真,结果显示1 h内动态边界虚拟微网群的总运行成本比固定边界虚拟微网群的总运行成本降低了13.6%,且所采用的SEGA的求解时间比传统遗传算法减少了7.09%。

分时电价下含电动汽车的微电网群双层多目标优化调度

为解决大规模电动汽车无序充电导致电网出现“峰上加峰”现象,依据电动汽车充电地点的不同将配电网划分为居民区、办公区、商业区微电网,提出基于峰谷差、分时电价、用户充电满意度多目标下的电动汽车充电模式,建立了微电网内运营商峰谷差最小—用户充电费用最少和充电满意度最大的双盈多目标优化调度模型,采用上海市实际居民办公商业混合体,基于MATLAB/NSGA⁃Ⅱ算法求解负荷整形度;采取粒子群优化算法求解电动汽车车主达到充电最优满意度;实现对电动汽车充电时刻和充电功率的引导。实际算例仿真结果表明,该方法能有效降低配电网负荷峰谷差,提高电动汽车充电效率,满足用户充电需求。

基于合作博弈的多源配微协同能量管理交易模型

针对双碳目标下新能源高渗透接入微电网群,导致的能源缺乏管理、能源流失等问题,提出了一种基于合作博弈的多源配微协同能量管理交易方法。构建含能量管理系统、新能源、博弈论等多方协调的微电网群交易模型,建立风光互补性、负荷特性和储能系统等多种约束,通过优化算法对交易模型进行优化,并采用Shapley值对合作联盟收益进行合理分配,仿真结果表明该方法可有效提高电网对新能源的管理能力。

基于信息间歇决策理论的共享储能联合微网群P2P博弈优化研究

共享储能联合微网群协同运行模式可使得储能资源高效配置和利用,同时也促进了分布式微电网的灵活调度。针对共享储能联合新能源微网群运行优化问题,提出了基于端到端(peer to peer,P2P)交易的共享储能联合微网群博弈机制,并引入信息间歇决策理论衡量可再生能源不确定性,然后基于主从博弈建立了共享储能联合微网群P2P交易优化模型,最后采用内外部交替迭代的组合分布式算法实现了模型的求解。研究结果表明,引入共享储能运营商后,微网群的总效益提升8.7%。所提出共享储能联合微网群P2P交易机制降低了对大电网的依赖,有助于系统运营的经济性与稳定性的平衡。

基于CPSS的综合能源微网群参与调频辅助服务成本建模分析

随着双碳战略的实施,新能源在电力系统中所占比例不断提高,系统频率调节能力逐渐下降.针对该问题,对分布式综合能源微网群参与电力系统调频辅助服务展开深入研究.首先,基于微网个体聚合后参与调频市场的理念,阐述综合能源微网参与调频辅助服务市场的模式;其次,建立综合能源微网群的信息-物理-社会模型,基于该模型计算微网群体的调频成本,成本模型中考虑多种调频方式,并利用灰色定权聚类方法对微网的社会属性进行分类,用以仿真分析微网个体参与调频市场的意愿及概率值;然后,基于蒙特卡罗模拟提出微网聚合商参与调频辅助服务时的成本计算方法,为聚合商参与调频市场报价提供基础.最后,对一个拥有5个综合能源微网的聚合商进行仿真分析,得到其调频成本的变化曲线.仿真结果显示微网个体的社会属性对聚合商的调频成本影响可达到6.921%,在报价过程中需要充分计及微网社会属性所带来的不确定性风险.

考虑微电网群和需求响应的配电网日前-日内优化调度策略

微电网中光伏等新能源的渗透率不断提升,其间歇性与不确定性给配电网系统带来了巨大挑战。考虑配电网负荷预测的不确定性,根据不同时间尺度调控策略调用微电网内分布式资源来降低不确定性对配电网稳定性的影响。首先,针对负荷和光伏预测的不确定性和需求侧负荷的不同时间尺度特性,建立了配电网-微电网群-微电网的申报和决策方案,系统采用日前-日内多时间尺度滚动优化调度策略;然后,日前优化以配电网和微电网群的运行成本最小为目标,日内优化基于日前调度结果以微电网内可控资源调度成本最小为目标,对日前调度量进行修正;最后,采用目标级联法对所建立的模型进行求解,通过算例证明所提方法可以降低系统峰谷差和提高系统经济性。

基于局部几何参数化和JFNG算法的微电网群分布式连续潮流计算

由于分布式电源、电动汽车等新型电气化负荷内存在无功限幅约束,传统连续潮流在分析微电网的带负荷能力和微电网之间的联络能力时存在因错误识别节点类型而导致计算失败的现象,并且其不适配于微电网群的分布式管理模式。提出一种局部几何参数化连续潮流算法,相较于弧长参数化,该算法具有参数化方程易于解耦、分岔点计算精度较高等优点;采用费舍尔伯明斯特互补函数来处理非光滑无功限幅特性,避免节点类型频繁切换的问题。基于连续潮流模型,结合非精确牛顿-广义最小残差(JFNG)算法分布式框架,提出仅交换边界信息就可收敛的微电网群分布式连续潮流算法。算例结果验证了所提算法的有效性。

基于纳什谈判的微电网与共享储能协同运行策略

储能与微电网合作运行能够大大提高系统运行的经济性。考虑微电网群与共享储能之间的协同交互机制,建立基于共享储能的微电网群模型,并考虑各微电网之间的能量共享以减少微电网向配电网和共享储能购电成本;为使运行成本最低,利用纳什谈判理论构建多微电网与共享储能之间的合作运行谈判模型,采用基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式求解算法求解,并基于MATLAB进行算例分析。结果表明,通过各微电网与共享储能间的合作,可以实现新能源的消纳利用,并有效降低双方的运行成本。

基于深度神经网络的分布式智能微电网群间能量优化调度仿真模型

针对微电网并网运行时微电网群弃能较高的问题,设计基于DNN的微电网群间能量优化调度仿真模型。确定微电网能量优化调度仿真参数,提高仿真模型的真实性;基于DNN选取群间能量优化调度目标函数,提高仿真模型的优化调度效果;构建微电网群间能量优化调度仿真模型,缓解微电网并网运行弃能较高的问题,实现微电网群间能量调度的优化。通过仿真实验验证了所设计的基于DNN的微电网群间能量优化调度仿真模型的微电网群弃能在0.01×10^(3)~0.05×10^(3) kWh范围内波动,弃能更低,能量浪费较少,群间能量优化调度效果较好,具有较好的可行性。

基于粒子群算法的光储微电网谐波电流抑制参数组寻优策略

单相逆变器负荷的瞬时功率含有二倍频脉动功率分量,导致输入源中存在二次谐波电流。以光储微电网为例,提出基于陷波器和准比例谐振控制器的谐波电流抑制方法。在陷波器和准比例谐振控制器的作用下,电感支路表现出在二倍频处呈现高阻抗、非二倍频处呈现低阻抗的差异化特性,既实现了二次谐波电流的抑制,又满足了动态性的需求。针对该控制器参数选取不当导致动态性变差和谐波抑制能力下降等问题,提出基于粒子群算法的抑制参数组寻优策略,利用其精度高和收敛速度快的优点,获得兼顾动态品质、稳定性及谐波抑制能力的最优抑制参数组。实验结果验证了所提方法和寻优策略的有效性。

新能源微电网中的无功补偿技术优化分析

阐述园区微电网无功补偿需求,微电网发电设备输出无功功率特性,包括光伏逆变器输出无功功率特性、风力发电输出无功功率特性、储能电池输出无功功率特性,探讨园区微电网无功补偿优化配置方案,包括集中式补偿方式、分组补偿方式的园区微电网应用。

自治型微电网群多元复合储能系统容量配置方法

针对自治型微电网(简称微网)群及其子微网能够离网运行,且能在极端条件下保持稳定运行的特点,分析了微网群和子微网中累计的不平衡能量在子微网最大允许连续离网运行时间、微网群最大允许连续离网运行时间、极端条件下系统期望稳定运行时间下的变化特性。考虑能量型储能系统补充最大能量缺额和吸收最大的过剩能量、功率型储能系统平抑最大功率波动,提出了微网群主储能系统和子微网储能系统中不同类型储能系统的容量配置方法。对于给定的最大允许连续离网运行时间和极端条件下系统期望稳定运行时间指标,所述方法可计算微网群最小的储能系统容量,且不需要进行大量的时域仿真,针对性强,简单易行。方法应用于广西涠洲岛微网群示范工程设计,通过计算负载失电概率证明了容量配置能够满足系统可靠性要求,验证了该方法的有效性和正确性。

含多微网的主动配电网双层分布式优化调度

随着配网中可再生能源渗透比例的不断提高,传统集中式调度面临潮流计算压力大、可再生能源消纳困难等问题,难以保证系统的运行品质。提出一种含多微网的主动配网分布式双层优化调度方法。上层建立以区域配网网损最小为目标的优化模型,运用二阶锥松弛方法以及同步型ADMM(alternating direction method of multipliers)算法求解各微网联络线调度指令;下层考虑碳捕获(carbon capture and storage, CCS)、电转气(power-to-gas, P2G)等能源耦合设备与柔性负荷协调调度,建立以提高经济性、降低弃风弃光、保证环保性等为目标的下层优化模型。基于实时数据库建立仿真验证平台,以IEEE33节点系统为例,验证了所提方法的有效性。

用于提升电–气两网调节能力的微网集群协调运行模型

针对单一多能源微网受能源类型、自身容量制约,难以充分实现多种能源高效利用和协调控制的问题,该文基于多能源微网能量交互策略建立可提升电-气两网调节能力的微网集群优化运行模型。首先建立以电热冷、电气氢、电热气氢、电热冷气氢等不同能源类型运行时多能源微网能量供给、转换特性的统一模型;然后在统一模型的基础上,建立满足电-气两网调节需求的多能源微网集群系统运行优化模型;随后以多能源微网集群的总运行成本最小和能源利用效率最大为优化目标,使用改进的区域局部搜索NSGA-Ⅱ算法(NSGA-Ⅱ-RLS)对建立的微网集群优化模型进行求解;最后,基于改进的IEEE14节点系统和天然气网络6节点系统,构建可提升电–气两网运行调节能力的多能源微网集群运行仿真模型。仿真结果表明,所提多能源微网集群系统能够有效提升电-气两网调节能力,实现多能源微网集群系统的多能互补运行。

基于用户需求侧管理的环型微电网群并网协调控制策略研究

针对微电网群并网运行过程中调控准确性低的问题,提出一种基于需求侧管理的微电网群阶梯控制方法。首先,搭建微电网群环型架构形式,提出需求侧管理政策,以提高可再生能源消纳、储能容量配置的匹配度、供需平衡等带来的收益为目标,对微电网层进行控制;其次,计及分时电价政策,以运行成本及环境治理收益最优对微电网群层进行控制;最后,以整个微电网群动态功率平衡为约束,选取IEEE24节点验证所提控制方法的有效性。研究结果表明所提阶梯式控制方法可有效提高微电网群调控的准确性及经济性。

多类型电动汽车电池集群参与微网储能的V2G可用容量评估

定义了"V2G可用容量"概念,表征电动汽车(EV)电池集群基于车电互联(V2G)技术作为储能元件参与微网运行调控时的动态能量平衡能力。提出同时引入私家EV电池群集、公交EV电池集群和梯次利用EV电池集群参与微网V2G服务的方案。在实现不同时段EV电池集群容量变化的有效表征基础上,针对微网中的多类型EV电池集群,分别从管理模式、行为特性、配置参数等多个方面进行深入分析,提出各集群V2G可用容量的实时评估模型,为目标微网系统能量优化调控策略的制定提供有效依据。以浙江温州南麂岛风光柴储分布式发电综合系统为例,分析所提方案及评估方法的可行性和有效性。

基于多智能体的微网群内电力市场交易策略

针对微网群内部的电能产消问题,提出了基于多智能体(multi-agent system,MAS)的微网群内的电力市场交易策略。首先,介绍了基于MAS的微网群内电力市场交易框架,并给出一种改进的统一出清价及考虑电网公司奖惩制度的电价制定方案。其次,基于上述两种方案,提出一种新的微网电力交易策略,通过使用单纯形法和博弈论纳什均衡解来确定最优售电方案,进而优化电能的生产及分配,再通过求解需求侧最优购电模型来确定最优购电方案,以解决电能的消纳问题。最后,仿真结果证明了该交易策略的可行性及经济性。

电动公交汽车电池集群参与海岛微网能量调度的V2G策略

结合海岛环保公共交通需求并基于车网互联(V2G)技术,提出一种将电动公交汽车电池集群(EBBG)作为储能元件参与海岛微网能量调控的运行方案。根据EBBG的配置参数和管理模式,构建精确的数学模型实时评估其V2G可用容量,表征其参与微网运行调控时的动态双向能量平衡能力。以实现各优化时段内海岛微网中供需两侧能量动态平衡的整体成本最小化为目标,建立EBBG参与海岛微网运行调控的优化模型,并基于改进粒子群优化算法求得系统中各能量动态平衡要素在各时段的功率输出最优值。以舟山东福山岛风-光-柴-储微网系统为例,验证了所提V2G能量调度方案和运行优化策略的可行性和有效性。

新一代智能电网的管理——多微电网的网络架构、运行模式及控制策略研究

为了管理多微电网系统,提出了基于多代理的多个微电网的网络架构及相应的群体工作模式。相比于传统的团队工作模式更加灵活,新模式可更好地发挥新能源分布式的特点。同时提出了鱼群算法、免疫机理等作为其运行的控制策略。