考虑风电消纳的综合能源系统“源-网-荷-储”协同优化运行

针对因传统的热电联产(Combined Heat and Power, CHP)"以热定电"运行方式导致的弃风问题,提出一种考虑风电消纳和运行经济效益的综合能源系统"源-网-荷-储"协同优化运行方法。在源侧通过热泵和储能设备解耦CHP"以热定电"运行约束,在网侧构建了稳态电-热潮流,在负荷侧考虑了综合需求响应,提升系统的风电消纳空间。系统以建设运行总成本最小为目标,考虑了能量平衡、稳态电-热潮流和CHP出力等约束条件,构建了考虑风电消纳的综合能源系统"源-网-荷-储"优化运行模型。最后,通过风机的33节点电网和8节点热网构成的综合能源系统验证所提方法的正确性和有效性。多场景仿真结果表明,该方法可有效提升风电消纳空间和系统经济效益。     

含热电联产热电解耦运行方式下的微网能量综合优化

通过安装蓄热槽对热电联产"以热定电"约束进行解耦,使微型燃气轮机更加灵活可控参与系统调峰,有利于微网对高渗透率可再生能源的消纳。考虑到风机、光伏出力的随机性以及热电负荷的波动性,建立了基于机会约束规划的微网热电能量综合优化模型。与传统微网优化模型相比,增加了系统热平衡约束,热电联产热电耦合约束,蓄热槽运行约束等。以微网最小运行成本为优化目标,通过遗传算法优化各微源出力,形成最佳运行方式。算例表明:热电联产系统以热电解耦方式运行,有利于提高能源利用效率以及微网运行经济效益。     

考虑风电消纳的区域综合能源系统源荷协调经济调度

针对冷热电联供(combined cooling,heating and power,CCHP)"以热定电"导致的弃风问题,提出一种考虑风电消纳的区域综合能源系统源荷协调优化调度方法。首先,在源侧引入地源热泵利用风电供热,解耦CCHP"以热定电"运行约束;其次,在荷侧分析电、热需求资源可调度价值,采用电价和激励两类需求响应(demand response,DR)共同协助风电并网消纳;最后,考虑源荷协调建立区域综合能源系统双层优化调度模型,上层采用电价需求响应引导用户响应风电出力变化,下层计及供热舒适度模糊性与地源热泵作用,以调度周期内系统总成本最小为目标决策各机组最优出力,采用商业优化软件CPLEX对双层模型求解。仿真算例表明:该方法有效提高了系统风电消纳能力,降低了系统运行成本,具有良好的社会经济效益。     

计及微电源效率约束的多源微网优化调度

随着“煤改电”、“煤改气”工程的推进,天然气供应紧张问题爆发,这对含多种能源结构的微电网优化调度提出了更高要求。考虑天然气系统与微电网的气电耦合关系,研究受微电源效率约束与天然气系统传输限制的多源微网优化调度问题。首先,针对气电耦合的微网系统,建立各微电源模型,重点考虑天然气供应不足的影响,建立微型燃气轮机出力、效率、燃料流量间的空间关系,确定其最优出力范围及与效率的约束关系。进而,以微电网系统的运行成本、与电网的交互成本、污染气体惩罚成本最小为目标,建立多源微网优化调度模型,并采用粒子群算法求解。最后通过仿真验证所提调度模型可有效提高微电网的运行经济性。     

源-荷协整关系与电价时间序列协整模型

针对电源出力曲线与需求侧负荷曲线因功率实时平衡而完全一致的特点,证明二者存在数学意义上的协整关系。在新能源高渗透率系统的源-网-荷-储协调运行中,将源网、荷储功率曲线分别合计为源、荷曲线,提出源-网-荷-储协调调度的源-荷协整关系和理论依据。为了实现协整并消纳新能源,提出源-荷与电价时间序列协整的经济技术模型,该模型以常规机组出力波动率最小为目标,以不平衡电价为约束。算例结果表明:源-荷曲线时间序列与电价之间协整后得到的常规机组出力波动率较小,因此变量之间的协整关系可以充分发挥终端用户的资源配置潜力,激励需求侧资源负荷曲线的变化,最大化地消纳新能源。     

基于自适应人工鱼群算法的微电网优化运行

针对含风、光、储、微型燃气轮机和燃料电池的并网和离网型微电网,综合考虑燃料、电能交互、投资折旧、维护及环境成本等变动成本,使系统在一个调度周期内的总运行成本最低,建立了微电网多目标经济优化模型。采用约束优化自适应人工鱼群算法(AFSA),求得一个调度周期内各分布式电源的最佳出力及运行总成本,并与基本人工鱼群算法求得的结果作对比。仿真结果表明:改进的算法具有收敛速度快和精度高的特点。     

考虑源网荷储聚合交易的区域电热综合能源系统优化调度

源网荷储资源的协调利用,是推动区域电热综合能源系统(regional integrated electric and heating system,RIEHS)高效运行的重要手段。提出了一种考虑源网荷储聚合交易的RIEHS优化调度方法。首先,构建了RIEHS的调度框架,设计了考虑源网荷储聚合交易的RIEHS调度组织流程;其次,建立了RIEHS两阶段优化调度模型,第一阶段为虚拟电厂(virtual power plant,VPP)对源网荷储资源的聚合交易优化,第二阶段为基于源网荷储交易结果的RIEHS调度优化;最后,基于改进的IEEE 33节点配电系统和32节点巴厘岛配热系统,构建了包含3个虚拟电厂的RIEHS进行算例分析,结果表明所提方法能够通过交易手段挖掘用户侧资源的响应潜力,提高虚拟电厂的运营收益和系统运行的经济性,验证了调度方法的有效性。     

基于排序交叉优化算法的冷热电联供微电网经济调度

为提高冷热电联供微电网运行的灵活性,减少运行成本,将地源热泵引入微网,建立一种包含风机、光伏、微型燃气轮机、地源热泵、燃料电池、蓄电装置和蓄冷/热装置的冷热电联供型微电网经济优化模型,并提出一种排序交叉优化算法对各机组的出力进行优化调度。同时,为了满足负荷平衡等式约束和各机组出力约束,提出一种启发式约束处理方法。为验证所提模型和算法的有效性,对微电网夏季和冬季典型运行场景进行了仿真实验,并与其他四种优化算法的结果进行比较。实验结果表明,所提出的算法具有良好的全局收敛性能,所求成本较其他四种优化算法更低,是一种求解冷热电联供微电网经济调度的有效方法。     

多功率曲线协整度约束下的源-荷-储优化协整模型

针对新能源高渗透率系统源-网-荷-储协调调度与运行中协调的刻画,提出一种利用时间序列协整理论实现源-荷-储协同调整的协整思路。分析源-荷-储各自功率曲线特性,在电力调度和负荷协同调整后,各曲线之间通过协整检验存在数学意义上的协整关系。进而提出一种协整度指标,用以度量这种源-荷-储协整关系的密切程度,以信息熵度量残差序列离散程度计算协整度指标。利用该指标,建立协整度约束下以新能源消纳量最大和系统运行成本最小为目标的源-荷-储多目标优化协整模型。算例表明,所提出的指标和模型,能有效降低系统运行成本,提高新能源消纳水平。应用协整理论建立电力系统运行的协整思路、协整关系、协整度指标、协整模型,可为电力需求侧管理、系统协调优化、调度协同调整提供重要理论支撑,实现源网荷储协整运行。     

考虑氢-电混合储能的直流配电网优化调度

针对氢-电混合储能系统的运行模型和多端柔性直流配电网的电压-功率下垂特性二次调节过程,提出了一种源-储-网联合多时间尺度优化调度策略.日前调度阶段以运行成本和电压偏差率最小为目标,优化混合储能运行模式、微型燃气轮机的启停与下垂特性二次调节参数,为日内优化调度提供参考;日内滚动优化调度阶段以经济性为目标,微调设备出力并修正预测误差带来的功率波动.以某环形多端直流配电网为例,验证了所提调度策略的可行性、混合储能的优势和下垂特性二次调节对运行的改善.     

计及需求响应及环保成本的含储热CHP与风电联合优化调度

清洁无污染的风力发电是解决全球能源危机的关键技术之一,但同时消纳难题也是制约其发展的主要因素。构建了考虑需求响应及环保成本的含储热热电联产(combined heatandpower,CHP)机组与风电联合发电优化调度模型,源侧采用储热装置打破CHP机组以热定电的耦合约束,荷侧融入需求响应来调整用户电负荷曲线。通过优化各机组出力以及电负荷需求曲线,提高风电并网消纳量,降低硫硝化合物排放量。该模型以系统运行成本最小为目标,综合考虑源侧环境保护税及荷侧用户用电满意度约束,通过CPLEX进行求解。最后,以IEEE-30节点系统为例进行分析,算例结果表明该模型在兼顾发电侧运行成本的同时保证了用户侧的用电质量,能有效促进风电消纳,减少污染物排放。     

计及需求响应及环保成本的含储热CHP与风电联合优化调度EI北大核心CSCD

清洁无污染的风力发电是解决全球能源危机的关键技术之一,但同时消纳难题也是制约其发展的主要因素。构建了考虑需求响应及环保成本的含储热热电联产(combined heatandpower,CHP)机组与风电联合发电优化调度模型,源侧采用储热装置打破CHP机组以热定电的耦合约束,荷侧融入需求响应来调整用户电负荷曲线。通过优化各机组出力以及电负荷需求曲线,提高风电并网消纳量,降低硫硝化合物排放量。该模型以系统运行成本最小为目标,综合考虑源侧环境保护税及荷侧用户用电满意度约束,通过CPLEX进行求解。最后,以IEEE-30节点系统为例进行分析,算例结果表明该模型在兼顾发电侧运行成本的同时保证了用户侧的用电质量,能有效促进风电消纳,减少污染物排放。     

基于机会约束目标规划的风-光-水-气-火-储联合优化调度

在可再生能源大规模接入电力系统的背景下,为了利用不同能源互补特性解决电力系统弃风、弃光的问题,建立风电、光伏发电、凝汽式火电机组、热电机组、燃气轮机、联合循环燃气轮机、梯级水电和抽水储能机组的模型,在此基础上,考虑风电和光伏发电出力的不确定和水、热、电能量平衡,建立基于机会约束目标规划的风-光-水-气-火-储联合优化调度模型。为了提高模型求解效率,利用基于采样的机会约束条件确定性转化方法将机会约束条件转化为混合整数约束条件。算例验证了所提模型的有效性。将所提调度模型与现行火电机组“以热定电”、梯级水电“以水定电”的模式进行对比,结果表明所提协调调度模型能够利用不同机组之间的互补特性提高电力系统运行的灵活性,从而提高可再生能源的消纳能力,降低系统运行成本。     

计及需求侧响应的多源微电网优化运行

微电网作为包含"源–网–荷–储"的自治单元,已成为接纳可再生能源的重要载体,对其优化运行进行研究具有现实意义。文章针对需求侧进行建模分析,协同优化供应侧和需求侧资源,结合分时电热价格,以微电网综合运行成本最小化为目标函数,建立计及需求侧响应的热电联供型微电网优化运行模型。采用CPLEX软件对模型进行求解,算例结果验证了需求侧响应对改善负荷特性的有效性以及电热能源互联微网的经济性。     

基于能量流的电热综合能源系统弃风消纳优化调度模型

针对三北地区供热期运行调峰约束导致的弃风问题,提出了基于能量流的电热综合能源系统弃风消纳优化调度模型。首先建立与电力系统模型相容的热力系统能量流模型。以能量流法根据温度变化预测热负荷,并以该结果作为优化调度模型的已知条件。然后以煤耗量最低为目标函数,建立优化调度模型。与传统模型相比,该模型考虑了换热环节约束如换热器热阻约束等。最后通过算例验证该模型的有效性,结果表明:利用电加热站供热,可增加低谷电负荷,降低机组的热定电出力,为风电上网留出空间;用户室内温度影响热负荷大小,进而影响风电消纳总量;计及换热环节约束的优化调度模型计算出的优化调度结果更准确、可信。     

面向风电消纳的区域综合能源系统鲁棒优化调度

区域综合能源系统(Regional Integrated Energy System,RIES)的多元消纳技术是解决系统"以热定电"运行方式导致弃风问题的有效途径.文章建立了包含风机、光伏、地源热泵和储能的RIES模型;在源测采用鲁棒优化模型处理风电出力不确定性,在荷侧针对电、气、热三种柔性负荷可调度价值,引入价格需求响应机制,构建计及综合需求响应的RIES鲁棒优化调度模型.算例仿真结果证明了所提模型的有效性.相较于传统模型,计及综合需求响应的RIES鲁棒优化模型具有更加可观的经济效益和风电消纳率.     

计及需求响应的源—网—荷—储协调优化调度研究

"双碳"背景下规模化新能源接入系统,为提高电网安全稳定运行能力,提出了一种计及需求响应的源—网—荷—储协调优化调度模型.首先,对需求响应机理进行分析,并在此基础上建立了基于机会约束的源—网—荷—储协调优化调度模型,该模型充分考虑了新能源随机性给系统带来的影响.其次,采用基于半不变量法和原对偶内点法的启发式迭代算法求解所...     

基于多态不确定性全时序仿真的微电网可靠性评估与规划

针对离网型光储(photovoltaic-energy storage system, PV-ESS)微电网的多态不确定性特征给可靠性评估和可靠性规划带来的挑战,提出了基于多态不确定性全时序仿真的可靠性评估方法及设备容量优化配置方法。首先,研究了离网型光储微电网系统的多态不确定性及其概率仿真模型,采用"故障-修复"时序模型模拟微型燃气轮机(micro turbine, MT)组设备的寿命过程,采用Beta分布密度函数模拟计及寿命特性的光伏电源出力特性,计及时变特性和随机波动特性建立了负荷综合时序模型,并建立了考虑运行约束的储能系统充放电模型。其次,综合概率指标、频率与持续时间指标定义了微电网可靠性指标体系,以可靠性最优为目标提出了电源调度与负荷削减策略,开发了基于多态不确定性全时序仿真的可靠性评估程序。最后,以改进的RBTS BUS6 F4馈线系统为运行场景,通过算例分析研究了微型燃气轮机、光伏、储能系统容量及功率对微电网可靠性的影响。计算结果表明:增加微型燃气轮机的容量可以持续提升可靠性水平,增加光伏容量对概率指标具有改善作用,但对频率和持续时间指标呈现非单调特性。根据光伏容量对可靠性指标灵敏度的影响,提出计及可靠性需求的MT-PV容量综合优化配置方法。可靠性指标在储能系统功率与容量坐标系内存在阶梯/饱和效应,通过定义和计算期望冗余功率可快捷、准确地确定储能系统(energy storage system,ESS)功率饱和区与ESS容量饱和区的边界功率值,形成可计及阶梯/饱和效应的ESS功率与容量配置方案。     

计及蓄电池使用寿命的微电网经济调度模型

由于新能源发电和负荷有不确定性,为保证微电网的安全可靠运行,蓄电池作为储能装置发挥了重要作用。为充分利用蓄电池,提高微电网的经济性,建立考虑蓄电池使用寿命的微电网经济调度模型,并应用混合整数线性规划算法进行求解。以一个包含风、光、储、微型燃气轮机、柴油发电机和燃料电池的微电网为算例,对微电网并网运行方式进行经济调度优化,计算结果验证了所提模型的有效性。     

并网型微电网优化调度及经济性分析

分布式电源出力的波动性和随机性,会对微电网并网运行产生较大影响,导致可再生能源不能充分消纳,针对这一问题,以微电网运行总成本最小为目标函数,构建含风电、光伏、微型燃气轮机和储能装置的优化调度模型。为提高算法收敛性,应用改进遗传算法,结合实际微电网工程案例,以Matlab为主要工具对上述模型进行求解,得到微电网各机组出力优化结果并进行分析。算例结果表明该模型能够实现微电网经济最优,验证了所提方法的有效性。