综合能源微网运行优化调度方法研究

含多种能源集成的综合能源微网是能源互联网发展的重要基础。本文针对典型综合能源微网,分析了各分布式电源(DG)和储能装置的基本出力特性,建立了可再生能源型DG的随机性出力模型、可控型DG的燃耗模型以及储能装置的充放电模型等,在此基础上,以系统运行的综合费用最低为目标,综合考虑各DG的运行约束、系统安全约束以及多能源之间的耦合特性,建立了综合能源微网的优化调度模型。针对模型求解属于固定始终点的复杂多阶段决策问题,且模型中相关约束条件在时间上具有耦合关联的特点,采用逆序动态规划与序列二次规划结合对模型进行求解;最后,基于算例对比分析了系统在不同交互电价类型、不同运行模式下的优化运行调度情况,证明了模型和求解方法的有效性。     

考虑可再生能源不确定性的综合能源系统优化调度方法

综合能源系统是实现可再生能源充分消纳和解决其不确定性的有效途径。专注于区域综合能源系统的优化调度问题,首先建立了以电为核心的综合能源系统优化调度模型,充分考虑高渗透率可再生能源的不确定性,分别在采暖期和空调期建立了系统运行约束模型、冷/热负荷供需平衡约束模型以及不确定性约束模型;其次采用具有良好全局搜索能力的粒子群算法作为调度模型求解算法;最后通过具体算例验证了该模型和算法可得到综合能源系统优化调度方案,并分析了可再生能源不确定性对调度方案经济性的影响,分析结果表明通过适当增加消纳备用可以有效避免因可再生能源不确定性引起的潜在经济损失。     

考虑冷热电需求耦合响应特性的园区综合能源系统优化运行策略研究

近年来,为了促进可再生能源消纳、提高能源利用效率,园区综合能源系统得到大力推广及应用,建立精细化的综合需求响应模型是实现园区综合能源系统供需双侧协调优化运行的关键。该文首先构建了能源供需双侧同时存在耦合的园区综合能源系统运行架构,然后基于电力负荷价格弹性响应模型推导建立了考虑冷热电需求耦合响应特性的精细化综合需求响应模型。在此基础上,以综合能源系统运行成本最小为目标,建立了园区综合能源系统优化运行模型,该模型通过优化能源需求侧的售能价格和能源供给侧的设备运行参数等,实现能源供给侧和需求侧的协调优化。最后基于一个典型综合能源系统对所建综合需求响应模型和园区综合能源系统优化运行模型进行仿真计算,计算结果表明,所提考虑冷热电需求耦合响应特性的综合需求响应模型可以准确描述多种用户参与需求响应的耦合响应过程,所提园区综合能源系统优化运行模型实现综合能源系统经济性的提升,促进可再生能源的消纳。     

基于分层约束强化学习的综合能源多微网系统优化调度

构建多微网系统是消纳可再生能源、提升电网稳定性的有效方式。通过各微网的协调调度,可有效提升微网的运行效益以及可再生能源的消纳水平。现有多微网优化问题场景多元,变量众多,再加上源荷不确定性及多微网主体的数据隐私保护等问题,为模型的高效求解带来了巨大挑战。为此,该文提出了一种分层约束强化学习优化方法。首先,构建了多微网分层强化学习优化框架,上层由智能体给出各微网储能优化策略和微网间功率交互策略;下层各微网以上层策略为约束,基于自身状态信息采用数学规划法对各微网内部的分布式电源出力进行自治优化。通过分层架构,减小通信压力,保护微网内部数据隐私,充分发挥强化学习对源荷不确定性的自适应能力,大幅提升了模型求解速度,并有效兼顾了数学规划法的求解精度。此外,将拉格朗日乘子法与传统强化学习方法相结合,提出一种约束强化学习求解方法,有效地解决了传统强化学习方法难以处理的约束越限问题。最后通过算例验证了该方法的有效性和优势。     

含可再生能源的微网冷-热-电多能流协同优化与案例分析

能源互联网概念被提出且得到了飞速发展,含可再生能源和高能源利用率的冷热电联供系统的微网也受到极大的关注。建立了一个含有可再生能源以及冷、热、电多种能源形式的微网优化运行模型,以整体运营成本最小为目标函数,考虑不同能量形式之间的转化效率以及多种类型发电与储能的约束条件,实现多能流综合利用与协同优化,满足最终用户的多类型负荷需求。面向某实际园区,在算例中对实际案例进行分析。算例结果表明所建立的模型能有效优化冷热电能源分配,降低微网成本,利用多种能源形式的相互协同可明显提高可再生能源的消纳。     

计及风光就地消纳的设施农业产业园区综合能源系统多目标优化调度方法

针对设施农业产业园区在生产过程中能源得不到高效利用且能耗费用较高的问题,文章提出了一种计及风光就地消纳的设施农业产业园区综合能源系统(integrated energy system, IES)多目标优化调度方法。首先,建立了包含风-光-沼可再生能源的设施农业产业园区综合能源系统出力模型。然后,考虑多种约束条件,并以能耗费用最低与风光消纳率最大作为目标,利用基于反向学习的改进型多目标正余弦优化算法进行求解。最后,以某设施农业产业园区综合能源系统作为实际算例对所提方法进行了验证。结果表明,所提优化调度方法可有效降低园区日运行费用、提高风光就地消纳率。     

综合能源微网系统的滚动优化经济调度

提出了不确定实时运行环境下综合能源微网系统的最优经济调度模型。考虑模型中涉及可再生能源机组出力、需求侧负荷及实时电价等随机因素,采用滚动优化方式平抑其影响,以最大限度地提高能源利用率。进一步针对微网热电联供的特点,以微燃机作为热电耦合单元,建立同时满足网络潮流约束与热平衡约束的综合能源微网最优潮流模型。针对模型的混合整数与非线性特征,采用含自适应变化惯性权重的改进粒子群优化算法进行求解,并以启发式规则约束热电耦合单元进化方向。以改造后的IEEE 37节点配电系统为例,验证了微网滚动优化调度模型与相应求解方法的有效性。     

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。     

考虑可再生能源消纳的CCHP微能源网优化配置模型

微能源网中电、气、热等多种能源相互耦合,其容量与运行协调优化是促进可再生能源消纳和提高能源利用率的关键。针对含冷热电联供系统(CCHP)的微能源网优化配置问题,首先分析了含电、气输入和电、热输出耦合的微能源网系统构架和能量流,提出考虑促进可再生能源消纳和提高能源利用率的运行策略,建立基于能量流的供热可靠性指标,然后建立考虑投资费用、一次能源消耗、CO2排放、供能可靠性的综合评价指标的含CCHP的微能源网系统容量和运行策略的优化配置模型。算例仿真结果表明,所建立的模型在保证系统供能可靠性下能够促进可再生能源的消纳并提高系统的经济性。     

可再生能源配额制下多园区综合能源系统优化调度

为提高综合能源系统可再生能源消纳能力和满足电力行业节能减排的要求,提出了一种基于可再生能源配额制的多园区综合能源系统优化调度模型.建立了考虑热网的多园区综合能源系统模型;将可再生能源配额制引入模型中,提出了综合考虑绿色证书交易机制和热网的综合能源系统调度模型;分析了不同算例下的系统经济性和可再生能源消纳情况.结果表明,通过引入可再生能源配额制和热网,可有效提高系统可再生能源消纳能力,减少系统碳排放,并保证系统经济性.     

考虑就地消纳与外送相协调的可再生能源生产模拟

为了实现高渗透率间歇性可再生能源就地消纳与外送相互协调,通过分析可再生能源出力与负荷的相关性,建立可再生能源机组生产模拟计算模型。同时优化考虑电网安全约束的不同电源开机组合,开展电力系统生产模拟研究。基于可再生能源就地消纳和外送通道建设综合考虑后的经济性为约束的模型函数,确定各个间歇性可再生能源的消纳电量、外送电量和弃电电量,从而使得电网系统能够获得在就地消纳和外送相协调运行模式下的最优综合效益。最后通过算例及仿真结果对所提的模型进行验证。     

计及用户可响应负荷的区域多能源系统运行优化模型

构建综合能源系统是促进可再生能源消纳,实现多类型能源协同互济,提高能源利用效率的重要途径。文章在考虑系统运行成本、CO2排放强度以及可再生能源消纳效益的基础上,构建兼容用户可响应负荷的区域多能源系统(regional hybrid energy system,RHES)多目标优化模型。通过约束转化和模糊满意度决策法(fuzzy satisfying decision method,FSDM)将上述多目标混合整数优化问题转化为单目标优化问题进行求解。通过算例仿真,可以得出:文章构建的RHES多目标优化模型可实现系统运行成本、排放成本和可再生能源消纳效益的综合优化,同时用户可响应负荷能够对系统的热-电负荷进行优化,从而进一步降低系统整体的运行和排放成本。     

考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化运行

区域综合能源系统是解决社会能源利用效率低以及可再生清洁能源难以消纳问题的有效途径之一。基于电力负荷与热力负荷在综合能源管理中具有相似的可调度价值,提出了一种考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化模型。首先,在电力负荷价格型需求响应的基础上,分析了热力负荷具有传输延迟、供热舒适度模糊性等固有特点,可作为柔性负荷参与到优化调度中,即热力需求响应;其次建立了包含风电、光伏、燃气轮机、余热锅炉、储能设备、燃气锅炉、以及电热负荷构成的热电联供型园区微网模型,以系统综合运行成本最小为目标函数。算例仿真结果表明,综合需求响应的应用提高了园区微网热电生产的灵活性,考虑电热力多负荷综合需求响应比单一考虑需求响应可有效地减少弃风、弃光,降低需求侧用户的总能源消耗成本以及系统的运行成本,提高能源利用效率,实现系统环保经济运行。     

含多个综合能源联供型微网的配电网日前鲁棒优化调度

分布式可再生能源通过微网的形式接入配电网可以减小自身对配电网的冲击,有利于配电网稳定运行。该文以多个综合能源联供型微网接入配电网为背景,以联络线传输功率作为两者的传递参数构建双层优化模型。在求解过程中引入目标级联分析法细化配电网与微网间的利益博弈,并实现多微网并行求解。在分布式建模的基础上,对于配电网非凸非线性优化问题,构建二阶锥优化模型以保证配电网解的全局最优性;对于含分布式可再生能源的各个综合能源联供型微网,构建两阶段鲁棒优化模型以应对不确定性,并引入列约束生成算法、强对偶理论对于模型进行求解。最终基于IEEE-33节点系统以及典型综合能源联供型微网进行算例分析,验证该文方法的有效性。     

考虑热网约束和碳交易的多区域综合能源系统优化调度

为了提高可再生能源消纳率及减少发电过程中碳排放对环境的污染,提出了一种考虑热网约束和碳交易的多区域综合能源系统优化调度模型。首先,通过热网管道和节点的基本方程描述热网系统,建立区域综合能源系统与热网耦合模型;其次,分析国内外两种碳交易机制的特点,建立以系统运行成本、碳交易成本和可再生能源消纳惩罚成本之和最小为目标函数的低碳经济调度模型;最后,以冬季某热网连接的多区域综合能源系统为例,采用混合整数线性规划对模型进行求解,分析2种碳交易机制对系统经济运行和碳排放的影响。结果表明,通过热网连接多个区域综合能源系统,能充分利用区域间负荷的互补特性,减少系统碳排放,提高可再生能源的消纳率。     

考虑供需双侧响应和碳交易的氢能综合能源系统鲁棒调度

双碳”背景下,为促进可再生能源消纳,约束园区碳排放和应对可再生能源的随机性,构建了含可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell, RSOC)的园区氢能综合能源系统,并提出考虑供需双侧响应、阶梯碳交易机制和可再生能源出力不确定的鲁棒调度模型。首先,采用RSOC和储氢罐消纳可再生能源富余出力。其次,引入有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)余热发电和综合需求响应构成供需双侧响应优化热电运行。然后,通过鲁棒优化理论处理可再生能源的不确定性。接着以系统购能成本、碳交易成本、弃风光惩罚成本和需求响应成本之和最小为目标构建鲁棒调度模型,并采用CPLEX求解。最后通过算例仿真结果验证了模型的有效性。     

基于系统灵活性的日前高比例可再生能源消纳分析

可再生能源的并网容量逐年扩大,高比例可再生能源接入系统后将对电力系统的运行稳定性带来挑战,故应研究高比例可再生能源并网后的优化调度方法。首先分析了系统的灵活性资源调用成本,其次构建了考虑灵活性资源响应的可再生能源消纳动态优化调度模型,并采用动态最优潮流算法求解,通过考虑源-网-荷-储等多种灵活性资源,研究高比例可再生能源并网后的系统调度运行情况。最后,通过IEEE 39 节点系统对提出的优化调度方法进行了验证和测算。算例结果表明通过电力系统中的灵活性资源响应,可以提高可再生能源的消纳电量,并降低系统的失负荷风险,提高电力系统的安全运行水平。     

含分布式电源及电动汽车的园区微网优化运行方法

随着分布式发电技术的不断成熟和电动汽车的普及,多能互补微网越来越广泛地应用于各类工业区、商业综合区等独立园区。为实现园区微网内的优化运行,本文针对含风、光、气、电动汽车的微网,建立了考虑经济性和环保性的两阶段优化模型,计及了分布式电源发电约束、电动汽车的充放电约束、出行约束等条件,以达到园区微网内经济性最好且可再生能源利用率最高的优化目标。本文采用自适应遗传算法对优化目标进行求解,通过对算例进行仿真计算,验证了上述模型在不同运行方式下均能实现经济环保优化运行。     

计及源荷双侧不确定性的全可再生能源系统日前经济调度

建立一种以太阳能、风能、生物质能为一次能源,并满足电、热、冷负荷需求的全可再生能源系统模型。充分考虑全可再生能源系统源荷双侧不确定性,建立基于两阶段鲁棒优化的日前经济调度模型,并采用列约束生成（C&CG）算法求解。仿真算例分析表明：通过发挥可再生能源系统多能互补的特性,可以实现可再生能源完全消纳,同时,通过调整不确定性调节参数,可以有效改善鲁棒优化的保守性,从而在保障安全稳定运行的前提下,最大程度提升能源系统运行经济性。     

考虑典型日经济运行的综合能源系统容量配置

电、热、冷、气等能源供应网络耦合的综合能源系统通过多种能源优势互补,能够促进可再生能源就地消纳,实现资源的优化利用,提高综合能源利用率。针对区域内由电、热、冷、气多种能源耦合形成的综合能源系统,文章基于不同季节典型日光伏出力和负荷特性曲线,考虑典型日系统经济运行,建立计及投资成本与收益的经济-环境效益最大化的区域综合能源系统容量配置优化模型,并基于改进的自适应粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法进行优化求解。最后,以深圳市某园区为实例,验证本模型和方法的有效性,实现综合能源系统的科学容量配置,为综合能源系统的规划设计提供理论依据和技术支撑。