考虑多元协同互动的微能源网多目标优化运行

微能源网是促进新能源消纳和碳减排的重要载体,可提供电、热、气、氢等多类型的能源,有利于实现多种能源的统一协同调度。首先提出了含高比例风电的低碳微能源网架构,电、热系统通过包含电-热-氢多能转化和存储的能量枢纽互联;其次,综合考虑微能源网对上级网络能源价格及节点边际碳排放强度的响应、微能源网中配电网和热网自身的优化运行、电-热-氢能量枢纽内部灵活调节、终端负荷柔性能量需求,建立了考虑多元协同互动的微能源网多目标优化运行模型。通过分段线性化、二阶锥松弛、多目标加权模糊化处理技术将优化模型转化为易于求解的混合整数二阶锥单目标规划问题。最后,通过电-热-氢能量枢纽将改进的IEEE33节点电力系统和改进的巴厘岛32节点热力系统互联组成微能源网进行仿真验证,结果表明考虑多元协同互动的能源供需在系统运行经济性和低碳性方面具有优势。

基于多属性决策的微电网多目标优化运行

微电网的优化运行能够有效的减少微电网的运行成本,提高能源的利用效率。对微电网多目标能量优化模型的求解大多采用将多目标优化问题转化成单目标优化问题的方法。文中针对并网运行的微电网,考虑了需求侧响应,建立了微电网多目标动态优化模型。对于模型的求解,首先运用层次分析法确定各个目标的权重,然后利用非占主元排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对重要的两个目标函数进行优化,多次优化并取每次优化得到的最优的解作为候选方案,然后对候选方案的目标函数值进行评价,再利用基于证据推理的多属性决策方法确定最终方案。仿真结果验证了文中所提方法的有效性,为微电网多目标优化运行问题的求解提供了一种新的思路。

基于太阳能电池微裂纹的失效分析与光伏发电系统优化设计

为了提高分布式光伏发电系统的稳定性和光电转化效率,本文对运行了数年的光伏发电系统进行便携式光电检测,观察到光伏系统中一些组件不能正常工作.光伏组件的受热不均匀导致其局部受热,是造成光伏组件微裂纹产生的主要原因.针对该现象,论文对光伏发电系统的受热进行优化设计.本文研究发现,采用半片及多主栅技术的PERC太阳能电池组件、减少光伏系统的阴影遮挡,可以使光伏组件受热均匀,从而有效减少光伏组件微裂纹的产生.通过PVsyst@软件对光伏发电系统进行模拟,实验表明了优化后的光伏发电系统年发电量可提升15%以上.该设计方案可以提高分布式光伏系统的稳定性和光电转化效率,对正常工作时间达25年以上的光伏发电系统尤为重要.

考虑多重不确定性的交直流混合微网多目标优化运行

交直流混合微网拓扑结构复杂,分布式清洁能源出力随机性强且用电需求灵活多变,对微网的经济可靠运行以及清洁能源的消纳构成了挑战。针对这一问题,提出一种考虑多重不确定性的交直流混合微网多目标优化运行方法。首先基于多场景技术表征风光荷以及电价的不确定性,并考虑需求侧响应更新负荷预测水平。随后以运行成本最低,污染物排放最少,清洁能源消纳率最高为目标建立交直流混合微网多目标优化模型。针对常规NSGA-II算法局部搜索能力和收敛性等问题,将天牛须算子引入到NSGA-II中得到BAS-NSGA-II算法,并通过测试函数验证了该算法的准确性。最后通过算例对优化方法进行验证,结果表明,所提方法在保证经济性和环保性的同时能够有效提升清洁能源的消纳,且对不确定因素有着较好的适应性。

含多微电网的主动配电网多层多时间尺度能量管理综述

目前针对含多微电网的主动配电网,尤其是考虑了微电网不同调度模式、参与配电网协调调度的"意愿"等因素的主动配电网能量管理研究较少。结合国内外对微电网和主动配电网能量管理相关方面的研究做了以下工作。首先,简述了微电网结构及内部各单元的模型,微电网优化目标。然后,介绍了微电网能量管理的算法和多时间尺度管理策略。随后,分析了含多微电网的主动配电网能量管理系统的特点。最后,在介绍主动配电网控制构架的基础上,阐述了主动配电网能量管理策略及可能需要进一步关注的问题。

含风光储的多微网接入配网的联合调度策略

含可再生能源的微网的兴起,使大量随机性、间歇性的电源高渗透率接入电网,对电网的安全稳定运行带来巨大影响。针对多个微网接入电网的情况,文章提出了多微网与配网的联合调度模式,分别考虑系统网损、负荷波动和微网运行经济性,建立了联合运行的双层优化模型。仿真结果表明,合理调度并入配网的多个微网并管控微网中微源,能够平抑可再生能源波动性,降低配网网损,减小负荷方差水平,实现削峰填谷,并且保证微网运行经济性。

考虑微网出力不确定性的配电网孤岛划分

配电网发生故障后,充分利用微网对外供电能力形成孤岛,对失电区域内部分负荷进行供电恢复工作,是保证供电可靠性的基础。在考虑微网对外出力不确定性的基础上,构建了以孤岛划分方案失电负荷最小和运行约束不可靠度最小为目标的多目标优化模型,并给出一种适用于配电网辐射状约束的编码修复方法。采用拉丁超立方进化算法求解考虑微网出力不确定性的配电网孤岛划分方案,在得到Parteo非劣解集的基础上,以模糊商权方法统筹主观权重和客观权重,确定失电量和不可靠度的综合权重,决策得到最优孤岛划分方案,使得孤岛划分方法更具一般性,并且能够针对不同的偏好与现场要求给出不同方案。最后针对含多微网的PG&E69节点配电系统进行仿真,以验证所提方法的可行性。

自适应下垂系数的低压微电网功率控制策略

在多分布式电源(DG)并列运行的低压微电网系统中,反下垂控制是实现负荷合理分配的有效方式。但各DG的等效输出阻抗和线路阻抗差异较大时,传统反下垂控制的功率分配精度将受到明显的影响,降低了系统的稳定性。针对这一问题,提出一种适用于低压微电网系统的自适应下垂系数功率分配控制策略。其下垂系数的值随额定负载功率与实际负载功率的差值的变换而自适应调整,提高了对公共负荷合理分配的精确性。最后,在仿真平台上验证了所提策略的正确性和有效性。

多BESS独立直流微电网的SOC协调控制

直流微电网控制结构简单,是推动能源绿色转型的有效方式。多BESS对保证微电网可靠供电及稳定运行具有重要意义。提出多BESS直流微电网的SOC协调控制策略,给出了微电网的结构、BESS建模及SOC估算方法,探讨了储能系统的下垂控制及下垂系数动态调节改进策略,分析了基于电压观测器及均流控制器的储能模块控制方法,通过算例证明系统能够实现发电单元和储能单元的协调配合,维持系统能量吞吐平衡。

含多微源的微网并网优化运行研究

并网运行模式是发挥微网系统与大电网互补灵活性的重要形式。建立了含有储能单元和多微源包括光伏电池、风力发电机、燃料电池、柴油发电机的复杂微网系统模型。在分时电价机制下,基于调度时段内追踪净负荷及SOC的状态变化制定了的优化调度策略。以含多约束条件的经济及环境成本最优化为目标函数建立了优化模型,通过改进的粒子群算法求解模型得出各微源及蓄电池整个调度周期内运行状态。最后,结合具体算例验证了该调度策略和改进算法的可行性。

多BESS交流微电网的SOC控制及仿真

多BESS交流微电网具有高供电可靠性、稳定性和经济性。提出一种多BESS的交流微电网的SOC协调控制策略,给出了交流微电网的结构、BESS建模及SOC估算方法,探讨了储能系统的改进下垂控制方法,通过仿真算例证明该方法能够实现SOC协同控制,有效传统下垂控制频率偏移现象。

储能在光储微电网中的应用研究

储能在微电网中发挥着极其重要的作用。首先分析了储能在光储微电网中的3个主要功能,并对实现方法进行了研究。在此基础上研究了储能变流器的拓扑结构及并/离网控制策略,并引入了多重化DC/DC变换器的概念。通过Matlab对所研究的方法进行了仿真。最后对储能变流器自身特性及光储微电网系统进行实验。仿真和实验的结果表明,储能变流器特性优良,储能的控制实现了微电网中的重要功能。

微网经济调度研究综述

针对微网经济调度问题,综合现有文献分别从微网经济调度模型的种类、微源不确定性因素的处理方法和多时间尺度调度进行论述。其中微网经济调度模型主要从静态模型和动态模型两方面论述;不确定性因素处理方法分为确定性方法、模糊理论法和随机概率分布函数法;多时间尺度经济调度主要分为基于短期预测技术的日前调度、基于超短期预测技术的日内调度和基于"秒"级的实时调度。最后,对微网群集调度具有研究前景的方向做了展望。

基于静态电压稳定性和可再生能源消纳最大化的微电网规划

[目的]微电网中分布式电源(distribution generation,简称DG)接入位置及容量直接影响了微电网静态电压的稳定性,进而影响着可再生能源消纳问题。为了建立可再生能源消纳最大、微电网静态电压稳定、含环境效益的DG投资成本最小的微电网规划模型。[方法]采用离差法将多目标优化问题转化为单目标规划问题,利用粒子群算法求解多目标函数的最优解,利用MATLAB软件搭建典型的微电网算例系统,并进行了测试。[结果]得到了在微电网静态电压稳定性基础上,可再生能源消纳最大化的微电网的规划方案。[结论]该方案既能满足微电网建设的可靠性和经济性要求,又能解决可再生能源消纳问题。

微电网的多重主从控制策略研究

针对下垂控制在负荷需求变化时其电压及频率偏移额定值较大的缺陷,提出了一种具有混合输出特性的逆变电源控制方法。该控制方法结合了现有下垂控制和V/f控制两者的特点,较好地克服了各自的缺点。基于该逆变电源控制方法提出了一种新的多重主从控制策略,该控制策略不需要通信,可自行按照预设的裕度相互配合运行,克服了对等控制及基于单个V/f的主从控制策略的不足。利用DIgSILENT软件搭建了微电网的仿真模型并对其进行了验证,结果证明了所提出的逆变电源控制方法和多重主从控制策略的正确性和可行性。

基于一致性理论的直流微电网多电力弹簧分布式电压平稳控制方法

针对直流微电网高比例可再生能源的功率波动和直流电力弹簧(DC electric spring,DCES)参数摄动对系统电能质量的影响,提出一种简单的多DCES分层控制策略,实现直流母线电压平稳与关键负载的可靠运行。下层控制设计基于DCES开关模态的模型预测方法(model predictive control,MPC),建立以快速跟踪电感电流期望轨迹为目标的系统评价函数,实现各段直流母线电压波动的快速平抑。上层控制采用一致性算法动态调节直流电压母线参考值,同时求取下层控制器所需的电流期望轨迹,仅需本地信息和相邻信息即可实现多DCES的协调控制和直流母线电压平稳控制,闭环控制系统的全局稳定性可由Lyapunov稳定性定理证明。基于MATLAB/Simulink的仿真结果和基于dSPACE的实验结果验证了所提出方法具有动态响应快、稳定性好、鲁棒性高的特点。

采用虚拟功率下垂特性的多环控制策略的微电网研究

文中在二端口功率传输模型基础上,分析了微电网常规的下垂控制策略,发现线路呈现不同状态时,常规控制策略控制下的有功功率和无功功率耦合性较强。针对功率耦合问题,探究了一种采用坐标旋转的虚拟功率控制策略,通过坐标旋转正交变换矩阵,完成在耦合条件下的功率解耦。同时,在此基础上研究了逆变器的多环控制策略,提出了采用虚拟功率的双环控制策略。通过Matlab/Simulink对所提出的模型进行了仿真研究,验证了结果的有效性。

基于空间距离的双种群粒子动态优化微网配置

为了降低含多微源多能互补微网的运行成本,解决在传统算法下微网系统优化速度慢、耗能大,稳定性差的问题,提出一种基于空间距离的双种群粒子动态优化微网方法。首先从系统运行经济性、稳定性和环保角度建立微网综合能源模型,结合基于空间距离的多种群权重下降改进粒子易陷入局部最优的情况且加快收敛速度,采用双种群动态粒子群算法进行优化。算例结果表明:该方法在优化结果中经济性及优化效率综合最优,为用户电力增容提供一种经济、安全、高效的控制策略,具有良好实用性。

独立微电网多类灵活性资源优化配置

为提高含高比例可再生能源的独立微电网适应源荷不确定性的能力,需对多类灵活性资源进行优化配置,为此提出一种独立微电网多类灵活性资源优化配置方法。首先,依据源荷不确定性概率模型生成随机场景,将净负荷场景功率特征分析和概率统计方法与模糊聚类法相结合,划分负荷响应的峰、平、谷时段。接着,构建灵活性资源配置的双层优化模型,其上层目标为最大化经济效益,下层目标为最小化运行风险,并采用模式搜索算法和CPLEX求解双层优化模型。仿真结果表明采用本文所提出的负荷响应时段划分方法能更好地平抑独立微电网功率波动降低容量配置成本,且提出的优化方法相较传统基于罚函数的优化方法能提高灵活性资源配置的经济效益。

一种计及混合储能的微网能量优化控制策略

考虑风电出力随机性、波动性,为实现微网削峰填谷与功率波动抑制,提高系统运行经济性,提出一种计及混合储能的微网能量优化控制策略。策略包括能量优化与功率波动抑制两个阶段:在微网能量优化阶段,通过建立风电-储能联合运行调度模型,设计储能系统充放电罚函数,并以微网全天最大运行收益为目标建立目标函数,在长时间尺度条件下实现微网削峰填谷,同时提高系统运行经济性;在微网功率波动抑制阶段,采用基于变滤波时间系数的低通滤波算法,依据超级电容与蓄电池的实时荷电状态,将目标波动功率在混合储能系统中协同分配,实现短时间尺度下的风电出力波动平滑。算例分析验证了能量优化控制策略的正确性与有效性。