考虑源荷不确定性的配电网风光储综合规划

针对考虑分布式电源和负荷不确定性的配电网风光储综合规划问题,首先以概率模型表征分布式电源和负荷不确定性,并基于改进半不变量法求解概率潮流;然后考虑投资成本、碳成本、经济收益和电压改善等,以综合效益最大为目标,建立考虑无功补偿装置的风光储综合规划模型,并提出基于食肉植物算法（carnivorous plant algorithm,CPA）和协同进化算法（coevolutionary algorithm,CA）进行求解。该算法将待求解的多主体综合规划问题分解为分布式电源、储能和无功补偿装置3个子规划问题,并基于CPA对每个子问题进行求解,然后通过生态系统协调各种群进化,获取最优规划方案;最后在IEEE33节点和IEEE69节点算例中验证了模型的合理性和求解算法的高效性、普适性。     

含分布式电源的主动配电网双层规划模型

基于分解协调原理建立分布式电源双层规划模型,研究分布式电源在主动配电网中的合理规划问题。上层规划以节点网损灵敏度为原则,从系统网络损耗的角度确定分布式电源的安装位置与容量;下层规划根据分布式电源的投资效益、电压偏差指标建立多目标优化规划数学模型用于确定分布式电源的最佳出力。提出一种改进的多目标粒子群算法进行模型求解,通过对IEEE-33节点配电系统进行仿真计算验证所建模型和算法的可行性和有效性。     

风光储微电网容量规划中的典型日选取方法

针对微电网容量规划中的典型日选取问题,该文综合考虑资源和负荷总量特征、分布特征、典型性和极端性,构建了典型日选取综合评估指标体系,结合混合整形多目标线性优化建立了典型日选取模型,采用两阶段模糊规划分配典型日权重,减小了典型日与原始数据间的误差。基于典型日选取,建立了微电网风光储双层规划模型,上层模型以最大化微电网运营商净收益为目标,优化风光储容量配置;下层模型考虑了微电网的经济调度。基于综合评估指标体系得到的典型日选取结果可进一步提高规划结果的精度,同时有效减少规划的设计时间。最后,选取中国西部某地的实测数据,验证了所提模型和求解方法的有效性。     

基于二层规划的用户侧能源互联网规划

针对能源系统规划中对多个供能区域的协调互济及多能流联合调度考虑不足的现状,研究基于二层规划的用户侧能源互联网规划方法。首先,梳理供能系统结构,对各能量单元建模,并分析用户侧能源互联网内的负荷特性;其次,综合考虑多种能源互联、多个供能区域协调互济及多能流联合调度,建立用户侧能源互联网的二层规划模型,上层以年费用最低为目标,各能量单元的安装容量为优化变量,下层以年运行费最低为目标,各时段能量单元的调度值为优化变量;最后,采用精英保留策略遗传算法对上层规划模型求解,下层为0-1混合整数线性规划模型,采用分支定界法求解。算例表明:所提规划建模方法具有可行性和有效性;多能流联合调度、多区域协调互济可以大幅削减年费用,还可缓解负荷与燃机热电比不匹配等问题;通过多种能源网络实现互联较通过单一电网或热网互联更经济。     

基于集群划分的配电网分布式光伏与储能选址定容规划

针对传统分布式电源规划方法难以满足未来含高比例分布式电源的配电网在运行阶段的分区控制需求问题,该文提出分布式电源集群规划的概念和方法。首先,根据系统网架结构和节点负荷特性对配电网进行集群划分,构成配电网—集群—节点多层级网架结构;其次,基于集群划分结果,建立分布式光伏与储能双层协调选址定容规划模型。上层模型以年综合费用最小为目标,决策变量为各集群的分布式光伏总容量、储能容量和功率;下层模型以系统网损最小为目标,决策变量为集群内各节点接入的光伏分容量和储能的并网位置;针对该模型特性,采用嵌入潮流计算的双层迭代混合粒子群算法进行求解。以某示范区10kV实际配电网的光储系统容量和布点优化为例,验证所提模型的可行性和求解方法的有效性。     

考虑输配电网协同的源荷储资源统筹规划

未来高比例可再生能源并网背景下,为提高集中式与分布式可再生能源的消纳,需对电力系统中多类型调节资源进行统筹规划。提出一种计及输配电网间交互过程的中长期电源规划框架,以协调输配电系统中源-荷-储调节资源的配置容量。然后,基于分布式优化理论将模型分解为输电网规划子问题和配电网规划子问题。对于分解后子规划模型中的非凸和非线性项,采用凸松弛和线性化技术将模型转化为混合整数二阶锥规划模型进行求解。最后,对由IEEE 14节点系统和IEEE 33节点系统构造的全局系统进行仿真,验证所提模型和优化方法的有效性,并分析了协同规划下系统整体经济性和可再生能源消纳情况。     

偏远地区能源自洽系统源储容量协同配置方法

目前与风光新能源密切相关的城市源储容量配置研究较多,但在偏远地区进行源储容量配置具有显著不同的两个特点：一是普遍缺失气象历史数据,难以评估风、光时序运行特性;二是与主网联系薄弱,离网运行可能性较高。上述特点给偏远地区源储容量配置带来了挑战,需要构建以自给自足为特征的能源自洽系统。为此提出一种基于风光自然资源评估且兼顾并/离网两个运行状态、以能量自给自足为主要目标的源-储双层优化配置策略。首先建立由太阳辐射强度和风速等资源禀赋确定的风光出力特性模型,并在此基础上构建风光出力典型时序场景集;然后建立包含风光、储能、电动汽车等在内的系统源-储-荷规划-运行双层容量优化配置模型,并提出相应模型转化和求解策略。其中,规划层以系统综合成本最小为优化目标,确定风电、光伏和储能配置容量;运行层基于并网和离网综合指标,实现兼顾并/离网两个状态的年运行成本最小以及并/离网指标最优的多目标优化。最后算例仿真结果证明了所提模型适用于偏远地区能源自洽系统,所得源储配置可减少系统对电网依赖,促进新能源就地消纳,减少负荷缺电损失。     

考虑集群划分的配电网网源协调扩展规划

针对接入高渗透率分布式能源配电网扩展规划与分布式电源选址定容问题,建立了考虑集群划分的网源协调扩展规划模型.模型分为两层:上层规划模型以年综合成本最小为目标,优化网络结构、分布式电源接入位置及容量;下层集群划分模型以兼顾电气距离和有功平衡度的综合性能指标为依据,对上层规划结果进行集群划分;优化过程交互迭代进行,采用改进混合遗传算法求解.以某10 kV配电系统为例,验证了该网源协调双层优化模型的有效性.     

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。     

市场环境下满足机组成本回收约束的电源规划方法EI北大核心CSCD

为保证规划期内系统的发电容量充裕度,提出市场环境下满足机组成本回收约束的电源规划方法。基于市场价格信号和容量补偿机制推导机组成本回收的约束条件;将该约束嵌入电源规划模型中,构建电源规划与电力市场耦合的双层模型;利用Benders分解算法对模型进行求解,解决了传统上下层迭代求解方法不能保证得到全局最优解的问题,实现了全局优化求解。IEEE RTS-96系统算例结果验证了所提模型与方法的有效性。     

考虑激励型需求响应的多区域综合能源系统协同规划

随着区域多能源系统的逐步建设和紧密互联,现有的综合能源系统规划方法亟需解决纵向的协同规划问题,目前很多规划方法只考虑经单区域、集中式的供能方式,会导致设备冗余、可靠性低,因此,引入激励型需求响应措施,研究计及区域间能量交互的多区域综合能源系统协同规划。文中利用能量枢纽描述了综合能源系统内部的能量关系,对考虑用户满意度的激励型需求响应进行数学建模,以规划运行成本、碳排放成本、补偿成本最小为目标,建立了考虑激励型需求响应的多区域综合能源系统协同规划模型,用Benders分解算法对模型进行求解。将模型测试于由多个区域系统构成的综合能源系统,两种不同算例的仿真结果均表明激励型需求响应措施能减少线路、设备规划容量需求,延缓线路投建,辅助提高各区域的风电消纳能力,协同规划模型和方案具有一定的经济性和环保性。     

计及热力系统热特性的热源容量优化配置及经济性分析

中国积极开展火电灵活性改造试点工作,多类型热源参与到风电消纳中并发挥重要作用,合理的热源容量规划可以有效提升风电消纳。考虑到热力系统具有天然的储热特性,在热源容量规划中考虑热网和热用户的储热特性,实现电力系统和热力系统联合优化,可进一步减少热源配置的经济成本。首先建立热力系统各组成元件（热源、热网和热负荷）的热特性模型;然后,构建以热源年经济费用最小为目标的多种热源容量优化规划的时序生产模拟模型;最后,基于该模型研究不同场景下热源配置方案及经济性,为热源规划提供参考。     

计及热力系统热特性的热源容量优化配置及经济性分析

中国积极开展火电灵活性改造试点工作,多类型热源参与到风电消纳中并发挥重要作用,合理的热源容量规划可以有效提升风电消纳。考虑到热力系统具有天然的储热特性,在热源容量规划中考虑热网和热用户的储热特性,实现电力系统和热力系统联合优化,可进一步减少热源配置的经济成本。首先建立热力系统各组成元件（热源、热网和热负荷）的热特性模型;然后,构建以热源年经济费用最小为目标的多种热源容量优化规划的时序生产模拟模型;最后,基于该模型研究不同场景下热源配置方案及经济性,为热源规划提供参考。     

计及子区域间能量交换的多区域综合能源系统协调经济调度

在传统模式下,多区域综合能源系统（integrated energy system,IES）由于地理位置分散,往往都是独立运行,彼此间缺乏协调,难免存在资源配置不合理的问题,这不利于各区域的经济调度。文章首先提出一种多区域综合能源系统协调经济调度模型,其不仅能实现各自区域内的电热功率平衡,还能实现不同区域间的电热互补,然后采用分布式优化方法对模型进行求解。通过对比协调模式与传统的非协调模式,仿真结果表明,在该协调模式下,不同区域通过电能和热能交换,能够合理分配能源,实现综合能源系统的经济运行。从能源总需求量、储能设备调度结果和各区域间能源集线器（energy hub,EH）的能量交换情况3个方面验证了所构建模型的有效性。     

Strategic approach for reinforcement of intermittent renewable energy sources and capacitor bank for sustainable electric power distribution system

To meet ever increasing load demand in a sustainable way, reinforcement of photovoltaic (PV) array, wind turbine (WT) and capacitor bank in distribution network is proposed in this paper. A comprehensive planning model is presented to determine location and required installation capacity of multiple PV array, WT and capacitor units in an electric power distribution network under heavy load growth situation. Intermittent power generation of renewable energy sources (RESs) are quantified with suitable probability distribution functions and incorporated in the planning model. The planning approach considers several welfare areas in the distribution systems, viz., increment of profit margin, reduction of carbon-di-oxide emission, minimization of distribution power losses, enhancement of voltage stability level and improvement of the network security considering power flow, voltage limit, line capacity, RES penetration, capacitor penetration and utility economy constraint. Non-dominated sorting based multi-objective particle swarm optimization algorithm along with fuzzy decision making criteria is used to find the best allocation alternative for mix RES and capacitor planning problem. The effectiveness of the proposed model has been tested on a typical 28-bus Indian rural distribution network. The results show that more efficient techno-eco-environmental optimization can be obtained from combined RES and capacitor planning model.     

考虑储能调度的可再生能源独立微电网电源规划

可再生能源发电的随机性以及储能调度的时序性,是对微电网电源规划的最大挑战,文章研究独立微电网中风/光/储能和可控电源的组合优化规划方法。以风电和光伏的历史数据挖掘为基础,建立马尔科夫链-蒙特卡洛模型,模拟风电和光伏出力时间序列;文中提出一种能够有效模拟源/储/荷日级调节行为,计算简单的运行调度策略,从而大幅降低了微电网长期运行模拟的计算量,构建了综合考虑可靠性和经济性的独立微电网电源优化配置模型,采用启发式搜索与自适应惯性权重粒子群算法相结合的电源优化配置求解算法进行求解,并以巴基斯坦某社区型独立微电网作为算例验证了所提模型和算法的有效性。     

蒙西地区储能技术经济性优化配置研究

蒙西地区近年来可再生能源装机容量占比逐年提高,亟须配置大规模储能降低其间歇性、波动性给电力系统带来的影响。为实现蒙西地区储能的最优化配置,设计提出蒙西地区储能技术经济性优化配置模型。首先,兼顾技术性和经济性对蒙西地区储能的选址、选型开展研究。其次,以平抑风光出力波动性最大化和包含外部价值在内的储能项目收益最大化为目标,构建储能技术经济性优化配置模型,并采用NSGA-II算法对该模型进行求解。对蒙西某风光聚集地区的实证研究表明：当风光出力波动抑制率控制在30%以内,且光伏占风机的装机比例较低时,配置一定规模的储能可在技术、经济2个方面收到显著成效。最后,基于选址选型和实证分析结果,给出蒙西地区的储能配置方案。     

考虑暂态稳定性的网储多目标双层优化

随着风电和负荷的不断发展,输电阻塞、弃风和运行安全等问题对电网规划提出了新的挑战。储能系统具有响应速度快、配置方便灵活、适用范围广等优点,在风电消纳、缓解输电阻塞、系统安全运行中发挥着重要作用。为提高电网输电能力和抗扰动能力,结合系统故障后的暂态运行特性,在规划和运行层面综合考虑电网输电能力、弃风水平和暂态稳定性,以系统建设运行指标和系统稳定指标为多目标建立双层网储联合规划模型。外层模型为考虑储能系统选址定容规划的多目标模型,内层模型为考虑机组组合问题的输电网扩容模型。为提高求解效率,将扩容线路潮流约束、储能系统充放电模型、机组发电成本曲线等进行线性化处理。采用NSGA-Ⅱ算法和GUROBI求解器求解所提模型,并利用改进Garver-6 节点系统进行算例分析,在不同场景下验证了所建模型的有效性和合理性。     

考虑信息间隙决策的能源枢纽混合储能容量规划

针对电池储能等常规储能不能快速响应能源枢纽风电出力短期扰动问题,本文将混合储能引入能源枢纽当中,考虑混合储能在枢纽运行中的损耗,提出了能源枢纽日运行成本最优时的储能容量规划模型。然后基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)在风险规避策略与机会寻求策略下,建立考虑风电出力不确定性的鲁棒与机会模型,为决策者提供能源枢纽容量规划方案。最后通过算例分析,证明使用混合储能的能源枢纽对风电出力存储转化效率更高,日运行成本更少。同时基于IGDT的混合储能容量规划模型,能够为决策者提供在满足预期运行目标时风电出力最大/最小波动范围,分析风电出力不确定性与混合储能容量之间的关系,通过定量分析为不同风险偏好策略提供容量规划依据。     

计及风电汇集系统静态电压稳定性的网储联合规划

化石能源急剧消耗和生态环境问题的凸显,使得以风电、光伏为代表的可再生能源迅速发展。然而,网源发展不协调、风电随机性及并网点电压稳定性等一系列问题阻碍了风电大规模并网。综合考虑风电的不确定性、规划方案的经济性和风电场汇集系统静态电压稳定性等3个方面,建立了计及风电场接入的网储联合规划模型。考虑到模型的非线性特征,提出利用改进粒子群算法求解联合规划问题。改进的Garver-6节点系统算例结果表明,联合规划模型可以有效减少弃风率,在考虑经济性的同时兼顾稳定性问题。