基于模型预测控制的微电网群分布式优化调度EI北大核心CSCD

微电网群由多个微电网互联构成并以集群的形式运行,能够实现微电网间的能量互补,显著提高可再生能源消纳能力和系统运行可靠性。结合同步型交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)和模型预测控制(model predictive control,MPC),提出了一种微电网群分布式优化调度策略。采用同步型ADMM求解MPC中的优化问题,每个子微电网同步计算本地的子问题,同时引入有限时间一致性算法传递迭代计算过程所需的期望交换功率信息,实现完全分布式计算。算例计算结果表明,基于MPC的优化调度策略能够有效降低系统运行成本,分布式优化算法具有良好的收敛性,并且计算结果与集中式算法一致;该方法在通信拓扑发生改变的情况下依然有效,具有较高的可靠性。     

功率互济的多独立微电网运行优化及分析

本文提出一种将临近的独立微电网进行互联,构成多独立微电网(MIMG)的能量调度管理策略,在确保多个独立微电网可靠运行的同时,兼顾MIMG的经济效益.针对微电网之间的能量互济,首先提出了先充电后互济和先互济后充电两种策略,为了加强微电网的可靠性,在两种策略的基础上做了优化,将聚类分析和粒子群优化算法进行结合,提出了MIM...     

计及小水电收益的微电网优化配置策略

微电网容量的优化配置通常是在满足负荷要求的条件下控制微电网的综合运行成本最小,但只按负荷需求进行容量配置会造成资源得不到充分利用,微电网收益得不到保障。针对提高新能源丰富地区的微电网收益问题,提出了计及小水电收益的微电网容量优化配置策略,在保证微电网系统能满足独立运行的条件下,考虑可调节式小水电的调节能力和能源互补效应,以系统收益最大为优化目标,微源最大装机容量、小水电蓄水库水量要求以及蓄电池充放电功率限制等为约束条件,建立微电网的容量优化配置模型,通过仿真算例验证了优化策略可以减少蓄电池的配置容量,提高微电网的经济收益;提出互补度评价指标,通过不同算例的互补度对比,可以证明风、光、水能的互补性有利于减少系统的储能配置容量。     

基于多种群萤火虫算法的车载燃料电池直流微电网能量管理优化

绿色高效的新能源系统已广泛应用于汽车、有轨电车和智能建筑等领域。为了降低燃料电池(fuelcell,FC)有轨电车直流微电网系统的运行成本,提出一种基于多种群萤火虫算法的车载燃料电池直流微电网能量管理优化方法。该方法引入以初始投资成本、设备运行成本和更换维护成本为框架的系统运行成本模型。基于成本模型,设计一种融合多种群遗传算法与萤火虫算法的多种群萤火虫算法,对有轨电车状态机控制策略进行优化。在3种运行工况下,将所提方法与状态机控制策略、基于遗传算法的策略、基于多种群遗传算法的策略、基于粒子群算法的策略和基于萤火虫算法的策略进行对比。结果表明,所提方法能合理分配各能量源的输出功率,并获得最低的系统运行成本。     

计及电动汽车参与多元需求响应的微电网多时间尺度优化调度模型

为深入挖掘电动汽车的可调度潜力，缓解含高比例新能源微电网的供能压力，结合多元需求响应技术，提出一种考虑电动汽车资源参与的微电网多时间尺度优化调度模型。在日前调度阶段，一部分电动汽车资源与价格型需求响应技术相结合，以用户的综合满意度为目标进行优化。微电网基于价格型电动汽车资源的调度计划，以经济低碳成本最低与灵活性满足度最大为目标进行优化，确定各侧可调资源的调度安排。在日内调度阶段，另一部分电动汽车资源与激励型需求响应技术相结合。微电网能量管理中心作为领导者，以运营成本最小为目标，激励型电动汽车群作为跟随者，以用电成本最小为目标，构建微电网日内主从博弈模型进行滚动优化，双方基于补贴价格与用能策略进行博弈。最后，基于某微电网场景进行仿真验证，结果表明所提模型能够降低用户用电成本，减少负荷曲线的峰谷差，实现新能源的全消纳。     

基于多目标粒子群算法的微电网优化调度

提出了一种经济与环保相协调的微电网优化调度模型,针对光伏电池、风机、微型燃气轮机、柴油发电机以及蓄电池组成的微电网系统的优化问题进行研究,在满足系统约束条件下,建立了包含运行成本、可中断负荷补偿成本以及污染物处理费用的微电网多目标优化调度模型,并利用多目标粒子群算法(MOPSO)求解微电网优化调度问题,仿真结果表明该模型对微电网优化调度具有一定的指导作用。     

基于改进模型预测控制的微电网能量管理策略

微电网中分布式电源出力具有间歇性、波动性等特点,并且负荷形式多样,分布式电源和负荷的不确定性会导致微电网能量优化的不确定性。为了更好地解决上述问题,提出了一种基于改进模型预测控制(MPC)的双层多时间尺度微电网优化策略。传统MPC优化中某些模型参数固定,难以及时处理系统中的突发扰动;并且传统MPC的单个优化周期时长有限,难以处理一些与时间相关或影响优化结果全局性的复杂约束。根据微电网中不确定性因素及复杂约束提出MPC的自适应改进,能更好地适应微电网设备投切灵活、发电功率受外界影响大等特性,更好地保障系统的鲁棒性与优化的精确性。基于日前计划优化出未来的能量分配及负荷调度;在日内基于改进MPC并参考日前优化结果进行实时能量优化,从而使目标更优,提高结果的准确性。最后应用MATLAB进行仿真,证明了所提策略的适用性和准确性。     

含海水淡化系统的海岛微电网经济运行优化

针对海岛供电供水困难的现状,将海水淡化系统引入到微电网中,解决海岛居民的水电供应问题。针对微电网经济运行优化算法容易陷入局部最优的问题,将遗传算法中的小生境种群策略引入粒子群算法中,提出了一种改进小生境粒子群算法,对学习因子进行异步变化调整,对惯性权重进行指数递减,改善了算法寻优性能。以考虑海水淡化经济收益的孤立微电网系统经济运行成本最低为目标,建立数学优化模型,以改进算法进行优化计算,分别与标准粒子群算法计算结果以及不考虑海水淡化系统的微电网经济运行优化结果进行对比,验证了引入海水淡化系统可提高系统的经济性,所提改进算法具有良好的寻优能力。     

上网电价及DG补贴对微电网调度结果的灵敏度分析

在面临整治全国各地区的严重雾霾现象的背景下,中国大力支持新能源的开发与利用,在原有的补贴基础上,开放分布式电源(DG)接入电网。考虑微电网内各DG发电成本及碳排放成本,以一天为一个优化周期,以经济、环保、减排和可靠性为原则,构建微电网低碳调度模型,制定微电网并网时的低碳调度策略,利用混沌粒子群算法进行求解,调整各DG的出力以及从主网的购售电量,实现一天内微电网综合低碳成本最低。在此基础上,针对微电网上网电价和DG补贴金额,对微电网调度结果进行了灵敏度分析,可对政府促进微电网建设、节能减排和新能源推广等政策制定提供参考。     

考虑电动汽车充电失败的联合微电网优化策略

为减少微电网的运行成本和电动汽车用户充电成本,降低电动汽车的充电失败率和缺充电量。文章建立了基于住宅区微电网和工业园区微电网的联合微电网模型。利用蒙特卡洛法随机产生电动汽车的出行时间,将电动汽车作为分布式电源并入联合微电网,建立了基于充电紧迫度、放电裕度的电动汽车有序充放电的模型。将引力搜索算法和粒子群优化算法优势互补,提出了一种基于线性递减权重的混合粒子群引力搜索算法,并利用其对模型进行求解。算例结果表明,基于线性递减权重的混合粒子群引力搜索算法有更快的收敛速度和全局搜索能力;通过充电紧迫度、放电裕度对电动汽车的充电方式、放电量进行控制,充电失败率、充电成本均明显将低;将电动汽车并入联合微电网后,减少了柴油机的工作时间和从大电网的购电量,降低了联合微电网的运行成本。     

基于模糊控制的光储微网实时电价能量管理策略

在光储微网中,由于实时电价的波动性、光伏出力的随机性以及储能电池充放电的灵活性会带来能量调度复杂的问题,传统的能量管理策略难以实现功率的精确分配与经济最优.为此,在传统能量管理策略基础上,针对光储微网提出了一种基于模糊控制的优化控制策略,以能量经济运行为优化目标,根据微网内各单元出力情况以及电价设计了8种运行模式,通过...     

基于双蓄电池组的微电网两阶段调度优化模型及控制策略

针对微电网应用中储能寿命损耗成本过高的瓶颈问题,提出了基[JP2]于双蓄电池组的日前日内两阶段协调调度模型与控制策略。在日前阶段,综合考虑日前预测数据、储能装置寿命及市场电价,建立了以微电网运行总成本最低为目标的经济调度模型,并利用随机权重粒子群优化算法求解该模型。在日内阶段,为应对间歇性分布式电源预测误差引起的联络线功率波动,构建了基于双蓄电池组拓扑结构的储能系统,根据蓄电池特性设计了实时控制策略,即两组蓄电池分别作为放电组、充电组,交替补偿联络线功率的正、负偏差,当任一组蓄电池达到其荷电状态的上、下限,则同时交换两组蓄电池的充、放电状态。最后,以某园区的示范微电网作为分析对象,通过实际算例验证了日前优化模型及算法的有效性,并证明了基于双蓄电池组的日内实时控制策略能有效延长蓄电池循环寿命,提高系统的经济性。     

考虑不确定性和含换电站的直流微电网优化研究

为了提高直流微电网的经济效益和缓解电动汽车行驶里程有限、充电时间长所带来的问题,提出了一种含分布式能源和电池交换站的直流微电网孤岛运行优化模型。建立了以直流微电网日运行成本、污染治理成本和电池交换站日运行成本及其约束为目标的经济调度模型,同时考虑了可再生能源如风力发电、光伏发电等存在输出功率不稳定的严重问题,利用鲁棒优化对其不确定性进行建模,利用CPLEX软件求解该混合整数规划问题。最后通过算例验证了所提出的优化模型可以降低含电池交换站的孤岛直流微电网的运行成本,提高风力和光伏的利用率。     

考虑路径损耗的热电联供型微网三层能量优化策略

为了降低微网对外部系统的依赖与微网自身的运行成本,针对热电联供型微网群,提出了一种三层能量优化策略。该策略不仅构建了以各微网运行成本最小为目标的下层优化运行模型、各主体间交互成本最小为目标的上层优化运行模型,还新构建了以能量传输路径损耗最小为目标的中间层优化运行模型。该中间层模型通过易货交易和买卖交易的方式提高微网间能量互济能力,并基于Floyd-Warshall算法为微网间能量交易搜索最优传输路径。算例结果显示,该三层优化策略具有良好的适用性,相比其他优化策略,能量传输过程损耗更低、微网间能量互济能力更强,各微网运行成本更小。     

考虑铅炭电池组一致性的储能系统功率控制策略

针对储能系统不规则充放电导致的电池组一致性变差及单体电池过充/过放问题,研究铅炭电池组一致性变化规律,提出考虑电池组一致性的储能系统功率控制策略。采用包含储能电池组、风/光发电、电动汽车和常规负荷的共直流母线型集中式微电网并网示范平台的实测数据对所提功率控制策略与传统控制策略进行对比仿真分析。仿真结果表明,所提控制策略可有效降低电池组荷电状态(SOC)变化范围,提升电池健康状态,提高电池组一致性,减少过放电池数量,增强储能系统双向调节能力。     

微电网中电动汽车充电模式与换电模式的运行优化

在已知风光出力,且电网实行分时电价的前提下,分别使用充电模式和换电模式调用充电汽车蓄电池储能。充电模式以微网内燃料费用最低和外网购电费用最低为优化目标,换电模式在上述优化目标基础上增加充电购电成本最低优化目标,使用混合整数规划CPLEX软件求解了该优化目标下的充电汽车储放能控制策略,并给出了优化运行结果。结果表明该优化方案有利于降低微网运营者的运行费用,而采用换电模式给充电汽车充电更能发挥充电汽车蓄电池逢电价高储能、逢电价低放能的作用,提高了微网的运行经济性。     

基于双铅碳电池储能系统的微电网优化运行控制策略

针对风力、光伏发电与电动汽车充电波动性威胁微电网安全运行问题,基于对铅碳电池全生命周期内吞吐电量与充放电深度关系的研究,提出了基于双电池储能系统(DBESS)运行平衡度指标控制的充放电模式切换路径优化策略,以及基于铅碳电池最佳充放电深度的DBESS充放电控制策略。利用包含风光发电、双铅碳电池储能系统、锂离子电动汽车充电和常规负荷的实测运行数据,对上述控制策略与传统控制策略的计算结果进行了对比分析,结果表明所提出的控制策略不仅可以达到优化DBESS充放电路径的目的,最大限度拓展DBESS可用容量,还可打破DBESS始末荷电状态一致的限制,提高储能系统使用灵活性。最后以DBESS充放电饱和能力指标及充放电稳定性指标为评价标准,验证了所提出控制策略的合理性和有效性。     

计及需求响应的海岛微电网群优化运行研究

在海岛可再生能源替代与电动汽车技术大规模应用的背景下,为解决偏远海岛居民的用电需求,提出了计及需求响应的电动汽车接入海岛微电网群的优化方法。首先,根据实际监测数据集对电动汽车充电行为建模,对比多种分布形式的联合评价和指标,得到拟合较好的概率分布函数。其次,选取多个海岛构成低碳化海岛能源系统,在考虑可再生能源渗透率和用户满意度的前提下,建立了以海岛微电网群的经济性和环保效益最优为目标的微电网群优化模型,利用蜘蛛蜂优化(spider wasp optimization, SWO)算法求解。最后,以浙江某海岛群为例进行验证,算例结果表明,所提海岛微电网群优化模型能够在满足可再生能源高渗透率的场景下,有效降低系统成本,更具经济性。     

含无线充电电动汽车的孤岛直流微电网运行模式研究

为改进电动汽车充电设施的供电方式,研究了无线充电电动汽车与光储直流微电网的融合,并重点研究充电功率发生变化时微电网的能量管理策略。分别建立光伏、储能、无线充电电动汽车能量传递的数学模型,推导各部分功率、端口电压电流等的关联性,基于此设计了相应的控制器。考虑充电功率需求以及储能电池状态信息,定义微电网运行的3种模式,并提出基于功率缺额判据的能量管理策略。最后搭建实验平台,验证系统的3种运行模式均可实现充电负荷的可靠供电。当充电功率发生变动时,所设计的能量管理策略可实现模式切换,维持母线电压稳定。     

考虑电动汽车移动储能的微电网调度

将电动汽车电池集成到微电网可以为微电网提供额外的电能存储,其收益取决于市场电力价格、电动汽车充电状态和进站/出站率等因素.假设微电网由热力机组、可再生能源和含储能设施的停车场组成.文章提出了一种考虑电动汽车移动储能特性的能源管理优化模型,模型的目标函数是最小化预期的总运营成本,包括前期市场的能源购销成本、热力机组的启停成本及发电成本、电池的磨损成本以及在每个场景中与当地电力分销商进行电力交换的成本等.采用Benders分解算法对模型进行求解,并利用修改的14节点系统进行了仿真验证.仿真结果表明:利用电动汽车电池的储能特性有效地降低了微电网的总运行成本.