基于能量路由器的能源互联网分层分区优化

现有研究提出了包含能量路由器(energy router,E-router)的能源互联网分层管理体系,但研究重点均聚焦在分层架构或关键设备E-router上。对于分层控制中的经济调度问题关注较多的是微网与公共电网间的交互,较少考虑多微网构成的能源互联网中引入E-router后电能传输路径的优化选择问题。因此,该文提出基于E-router的能源互联网分层分区优化策略,底层基于E-router的微网经济调度以发电成本最低为目标实行分布式局部优化。上层路由交易中心采用文中所提出的基于图论的电力库交易优化策略,通过E-router选取没有阻塞的最低网损路经进行电量传输,实现效益最大化和阻塞管理。最后,通过仿真验证了所提优化策略和模型的有效性。     

售电侧市场开放环境下微网端对端电能交易关键技术综述及展望

售电侧市场环境逐渐开放和分布式能源（distributed energy resources, DER）的发展给微网（micro-grid,MG）运行带来了机遇与挑战。端对端（peer to peer, P2P）电能交易可以优化能源结构,充分发挥分布式能源的优势,提高能源系统的效率。文章以微网P2P电能交易系统为研究对象,在考虑我国现有电力改革政策的前提下,在稳态层面提出亟需解决的三大关键问题：分布式能量流如何优化传输、高效通信系统如何建立、P2P电能交易过程中涉及到用户支付问题如何解决。就这些问题,从能量流、信息流、货币流的角度,阐述微网端对端电能交易系统相关分析的解决办法,从工程角度分析新形势下微网P2P电能交易过程中的关键设备及核心软件平台,为推动我国分布式发电市场化交易及落地提供一些建议。     

考虑需求响应交易市场的虚拟电厂多阶段竞价策略研究

虚拟电厂是解决分布式电源参与电力市场交易问题的重要途径,然而分布式可再生能源出力的不确定性为虚拟电厂带来了较高的交易风险。针对具有可再生能源渗透率的虚拟电厂,考虑可再生能源出力、负荷及市场电价的不确定性,基于随机规划理论,提出其参与日前能量市场、日内需求响应交易市场和实时能量市场的多阶段竞价策略模型。以IEEE 6节点和24节点系统作为算例进行竞价策略优化,结果表明,需求响应交易可有效促进分布式可再生能源的消纳利用,提高虚拟电厂的经济效益。     

能源互联网多能分布式优化研究挑战与展望

在可再生能源发电技术、互联网技术等先进技术的推动下,能源互联网成为传统能源系统发展的必然趋势。考虑到能源互联网的协调运行与控制技术是制约其发展的关键瓶颈之一,从多能协调运行和分布式协同调控2个方面入手,具体分析了能量枢纽建模、多能流网络建模、优化运行策略等基本方法和研究挑战,并在分层分布式控制架构的基础上结合分布式优化算法介绍了多智能体系统在能源互联网运行调控中的应用。最后对能源互联网分布式运行与控制体系、多能流优化调控以及去中心化交易模式的发展前景做了进一步展望。     

基于动态电价机制的用户侧分布式储能电能交易策略

用户侧分布式储能具备优化用户电力负荷曲线和协调消纳系统侧可再生能源发电的能力。提出一种基于动态电价机制的配电系统用户侧分布式储能电能交易策略。首先,该策略在充分考虑新能源出力和用户电能需求不确定性的基础上,构建用户侧分布式储能和配电系统的日前电能调度模型;然后,根据动态电价机制对用户侧分布式储能调度计划和系统侧可再生能源消纳水平的影响,建立基于主从博弈的配电网运营商和用户侧储能运营商的电能交易模型,并采用启发式算法获取博弈模型的均衡解;最后,通过算例验证了所提电能交易策略可有效提升配电网运营商的经济效益与新能源消纳水平,并降低用户侧的运行成本。     

基于分布式可再生能源发电的能源互联网系统

以分布式可再生能源发电为基础,构建可以实现实时、高速、双向的电力数据读取和可再生能源接入的能源互联网系统.能源互联网系统由智能能量管理系统、分布式可再生能源、储能装置、变流装置和智能终端等组成.智能能量管理系统提供了一个可视化的操作平台,除了可以实现常规的能量管理,还可以实现可再生能源的"即插即用",并根据系统需要,自主实现孤岛运行和并网之间的切换;储能装置在改善电能质量、提高系统稳定性、电源备用和提高经济效益方面具有重大的作用,是能源互联网系统不可缺少的组成部分;电力电子变压器的应用使可再生能源发电达到电网接入要求.最后确定了控制策略、电力电子变流技术和储能技术3个能源互联网的未来主要研究方向.     

能源互联网路由策略研究

能源互联网将可再生能源技术与互联网技术相结合,实现分布式可再生能源的大规模利用与分享。针对在以"能源路由器"为基础、以"微电网"为结构单元的能源互联网中,存在大规模、频繁的能量与信息转移传输现象,即能量信息流的"路由"问题,基于能源互联网理想路由模型,利用复杂网络理论,提出3种路由策略,解决3种考虑不同因素下的能量信息流路由问题。针对"能量传输拥塞"问题,提出基于边权的路由策略;针对"能量负载均衡"问题,提出基于网络邻节点负载的路由策略;在同时考虑"能量传输拥塞"和"能量负载均衡"影响下,提出联合路由策略,并通过仿真实验证明了该策略的可行性与有效性。     

基于教与学模式改进一致性算法的电—气能量流协同优化

在综合能源网背景下,需考虑将多能量流进行分布式协同优化。针对电力、天然气多主体分布式自治决策的特点,考虑电—气耦合关系,建立了含新能源的多能流局域网优化模型,并通过能源路由器建立了一种合理的规划机制,从而保证各个能源局域网之间能量的有序流动。基于教与学模式优化算法对常规一致性算法进行了改进,并对该优化问题进行了求解,实现了电—气耦合系统的分布式协同优化。能源路由器既是能量装置,又是信息节点,能够将不同能量形式有机整合、协调优化。而基于教与学模式的改进一致性算法有更好的搜索能力和寻优能力,可获得更好的优化结果和计算效率。利用IEEE 118-GAS90电—气互联网络系统算例进行测试,结果验证了所述方法的有效性和可行性。     

基于并行ADMM的分布式电-气能量流多目标协同优化

在能源互联网的背景下,电力系统与天然气系统互联以实现能量双向流动,此时对电-气耦合系统的电-气能量流进行协同优化很有必要。同时,为协调电力系统与天然气系统在多个目标下的矛盾冲突,需考虑如何实现多目标下系统最优调度运行。针对以上问题,并考虑到电力系统与天然气系统通常隶属于分布自治的经营主体,文章提出一种基于并行交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)的分布式电-气能量流多目标协同优化算法,利用分解协同交互机制实现电力流与天然气流的分布式多目标并行优化,并针对算法的原理、收敛性能以及相关参数对算法的影响对该算法进行深入探讨。最终,在基于IEEE 39节点电力网络和Belgian 20天然气网络搭建的电-气耦合能源系统上进行仿真测试,仿真结果验证了所述算法的有效性     

基于分布式能源发电上网的电能计量模型设计

分布式能源是未来能源发展的方向,对分布式能源发电上网电能进行有效计量至关重要。本文进行了基于分布式能源发电上网的电能计量模型设计,分析了可再生分布式能源的发电原理,阐述了可再生分布式能源计量的技术特点,构造了计量子系统的模型,提出了优化算法。     

基于电能路由器的配电网稳定运行与故障恢复分层能量优化

为了解决目前基于电能路由器(EER)的配电网能量优化普遍缺乏对故障恢复的研究及能量路由损耗过大的问题,同时考虑稳定运行与故障恢复2种工况,提出了一种基于EER的配电网分层能量优化策略,其包括下层局域电网(E-LAN)内的能量优化以及上层广域电网(E-WAN)内的能量路由优化.对于稳定运行工况,提出了以最小化运行总成本为...     

冷热电联产型微网规划研究综述

能源互联网是实现能源可持续发展与生态优化的重要途径,其形成与发展受到了学术界工程界的广泛关注.冷热电联产型微网作为能源互联网的基本物理载体,对其进行合理有效规划是探索能源利用高效化、清洁化转型的关键所在.文章在介绍了多能耦合理论、系统供能框架及能源设备类型的基础上,着重从经济性和环保性提升角度综述了冷热电联产型微网的优化调度策略.随后讨论了规划目标模型的建立及其求解算法,最后结合目前研究进展对系统规划的未来研究方向进行了展望.     

基于模型预测控制的虚拟电厂储能系统能量协同优化调控方法

随着可再生能源在传统电网中的渗透率逐渐增高,虚拟电厂的概念被提出,旨在有效整合并利用可再生能源。提出了一种基于模型预测控制的虚拟电厂储能系统能量协同优化调控方法,使用长短期记忆神经网络来获取未来一天内虚拟电厂管辖范围内的负荷、风电、光伏出力预测值。在模型预测控制的框架下,以虚拟电厂运行调度的成本最小化为目标,使用一种改进的粒子群寻优算法求解优化过程。仿真结果表明所提方法的有效性。     

基于多智能体一致性的能源互联网协同优化控制

针对能源互联网中多种能源协同优化与控制,提出了一种协调优化控制策略以实现分布式可再生能源的大规模利用。设计适用于区域能源互联网的动态多智能体协同框架,上层调度以综合成本最小化为目标,对一次能源进行日前调度优化,实现能源的经济利用和多种能源主网的安全稳定运行。提出了应用于配电网中的基于一致性理论的二级控制策略,在电压和频率的安全域内,实现分布式电源有功功率和联络线功率的精确控制,并讨论了延时通信对控制的影响。最后,仿真验证了所提策略的有效性。     

跨区域省间富余可再生能源现货交易优化出清模型

跨区域省间富余可再生能源现货交易采用市场化手段有效促进了可再生能源消纳.在保证出清计算效率的前提下,如何提升出清模型的适应性和拓展性,在跨区域省间现货出清中考虑更复杂的电网运行约束,已成为省间现货市场进一步发展的关键问题之一.文中提出了跨区域省间富余可再生能源现货交易优化出清模型.结合中国特高压交直流混联电网特点和跨区域省间输电定价机制,构建了基于电力流和交易流的跨区域省间交易网络模型,并提出了计及网络损耗折价的输电成本计算方法.在竞价出清中,考虑了输电通道可用容量、爬坡能力和断面潮流限额等安全约束,以社会福利最大化为目标,构建了跨区域省间现货交易优化出清模型.算例对比了优化出清和匹配出清的结果,验证了所提优化出清模型的有效性,并说明了所建模型的适用性.     

泛在电力物联网传输网优化关键技术研究

泛在电力物联网作为能源互联网建设的重要基石,对于提升电网综合效能和社会效能,促进满足用户需求的新兴业务的发展具有重要意义。面对新形势、新要求,通过优化泛在电力物联网内部通信网络架构,加快建设泛在电力物联网步伐,实现“能源数据”广泛互联,成了亟待解决的关键问题。本文以泛在电力物联网架构下的传输网为例,分别从网络拓扑结构和路由层面2个角度出发,制定优化策略。从网络拓扑角度出发,提出了基于节点权重的加边优化策略;从路由层面出发,考虑业务均衡性问题,提出了基于边介数的优化路由策略;通过构建网络性能评价指标,将本文提出的优化策略与传统策略进行对比,验证了优化策略能够提升网络的健壮性,扩充网络容量。     

新能源大基地风光储容量协调优化配置

大型新能源基地需要协调配置风光火储容量以满足外送要求,其中火电容量及外送通道的容量通常预先确定,从而风电、光伏、储能的容量配置成为影响新能源外送效果的重要因素。为此,针对大型新能源基地,研究了风光储容量优化配置问题,提出了基于新能源外送可靠性的容量配置方法。基于需求侧的负荷曲线,提出了一种聚类方法来优化直流通道的计划传输功率;基于直流计划功率,提出了衡量新能源外送可靠性的送电置信概率指标;基于送电置信概率等约束,构建了风光储容量优化配置的基本规划模型。为了进一步保证在不同的场景下新能源能可靠外送,在基本规划模型的基础上加入场景分布不确定性,提出了风光储容量配置的分布鲁棒规划模型。考虑到分布鲁棒约束包含整数变量,提出了一种迭代算法用于该分布鲁棒规划模型的求解。实际算例验证了所提方法的有效性。     

考虑柔性负荷的能源互联型园区综合能源优化研究

随着当今社会的发展,传统电力系统已不能满足时代发展的需求。多种能源接入电力系统,形成能源互联系统势在必行。能源互联网基于信息化和智能管理等技术,能有效提高多能源系统的利用效率,增强能源设备之间互联互通的能力,受到广泛的重视。文章基于能源互联网技术,提出一种智慧园区的构建方法。综合考虑智能家居构成的柔性负荷,以日运行经济成本最优为优化目标,建立了智慧园区的优化调度模型。通过算例分析了园区各能源设备的工作情况,验证了所提模型的准确性和有效性。     

基于电气关联强度的虚拟微电网划分方法

随着智能电网与能源互联网研究的兴起,分布式可再生能源和储能设备的不断接入,配电网的智能化发展已成为一种必然趋势。而大量现存的传统配电网如何适应自由、对等、灵活的目标,成为迫切需要解决的问题。文中提出基于电网的电气关联强度将传统配电网划分成若干具有强内部聚合特性的虚拟微电网,并提出了基于扩展信息、物理、社会经济(CPS)的虚拟微电网实施框架,以及边界划分、资源优化部署、协同能量管理的三阶段研究问题。针对第一个研究问题,通过定义电气关联强度,对复杂网络中经典的Newman快速分区算法进行改造,实现对虚拟微电网边界的自动优化。通过仿真算例验证了该方法的合理性和效率。     

考虑储能系统的发电商最优供给函数

储能系统具有快速吸收或释放电能的优点,能有效弥补可再生电源波动的缺点,被广泛用作旋转备用。该文建立了考虑储能系统的发电商最优供给双层优化模型,其中上层考虑的是柴油机组的利益,下层考虑的是能源服务提供商的利益。针对下层优化模型具有不光滑的特性,采用光滑化函数进行处理。为了求解模型,通过KKT条件（Karush-Kuhn-Tucker）将双层优化转化成一个单层优化问题,并采用非线性互补松弛条件把非线性约束转换为线性约束。最后,通过数值实验证明了该模型和算法的有效性。