考虑功率交换的微电网群协同规划研究

在由若干个子微电网组成的微电网群中,子微电网之间的功率交换在保障供电可靠性、促进可再生能源消纳和降低分布式电源投资方面发挥着重要的作用。文章以多个子微电网组成的微电网群为研究对象,研究了考虑各子微电网微源容量配置的微电网群规划问题。计及构成微电网群的各子微电网间的功率交换与能量流动,以总成本最小化为目标,考虑了不同容量配置方案下的微电网群在规划期内的运行优化问题,构建了混合整数规划模型,并采用Matlab/Gurobi进行求解。通过算例分析,对比了传统单微电网规划模型与所提出的微电网群协同规划模型下的投资及运行优化结果。结果显示,微电网群的协同规划可以避免不必要的投资,从而降低投资成本;微电网群间功率能够提升可再生能源的消纳空间,从而降低燃气机组的发电量,减少碳排放。     

风光联合微电网系统电源优化配置

考虑微电网中新能源发电出力相关性及不同负荷功率间的相关性,基于Copula理论分别建立新能源发电联合出力、不同负荷总功率概率分布模型,利用历史模拟法得到微电网运行规划中的风险价值,实现对微电网的风险评估。以考虑投资成本、低碳费用、并网运行电能交易等综合经济成本为目标,构建微电网电源优化配置模型。采用改进入侵杂草优化算法求解最优方案。结果表明改进入侵杂草优化算法收敛速度快,寻优能力强。最后,采用算例分析微电网各单元相关性,阐明结合相关性建立的优化配置模型的优越性,验证模型和算法有效性。     

考虑低谷调峰限制和环境成本的发电容量规划

提出一种考虑低谷调峰限制的含可再生能源电力系统发电容量规划模型,该模型能确保通过运行调度最优发电容量组合满足规划年中每一天的低谷调峰限制,然后结合筛选曲线法和拉格朗日松弛法进行求解。而且,为了研究环境成本对发电容量规划和系统调峰性能的影响,在发电成本中增加CO₂排放成本。最后,算例分析验证所提方法的合理性和有效性,结果表明了在高渗透率可再生能源电力系统发电容量规划中综合考虑低谷调峰限制和环境成本的必要性。     

微电网运行域分布式电源配网网架多目标规划研究

传统配电网网架规划目标单一,导致规划效果不理想且费用较高,提出引入微电网的分布式电源配网网架多目标规划方法。构建选址优化模型实现对配电网电源的规划,规划配电网内部自设设备故障、外部环境故障、设备过负荷以及反向潮流四项因素引起的故障。通过建立配电网最低年投资运行成本目标函数,构建配电网网架规划模型,实现微电网运行域分布式电源配网网架的多目标规划。实验结果表明,微电网运行域分布式电源配网网架多目标规划方法,可以提高配电网运行的可靠性和经济性,优化后的网架结构具有较高的实际工程参考意义。     

基于CDOA算法的配电网弹性提升方法

近年来频繁的极端灾害对电力系统的稳定运行提出新的挑战。将大型船舶微电网系统集成到配电网中以提高沿海地区或岛屿配电网的弹性和可靠性,提出一种考虑船舶微电网系统的配电网弹性提升方法。在建立最小化船舶微电网系统与配电网的总运行成本的同时,最大化配电网弹性的多目标优化模型;针对不同的系统分别构建船舶微电网系统与配电网系统的约束条件;为了克服模型求解的复杂性和非线性,采用集体决策优化算法（collective decision optimization algorithm, CDOA）对所提模型进行求解。仿真结果表明,在正常情况下,协调调度移动式船舶微电网系统可以提高网络的可靠性,而在极端灾害发生时,通过合理调度船舶微电网系统可以显著提高配电网的弹性,补偿灾后条件下的大量电力。     

计及复杂场景运行的主动配电网多阶段规划

随着主动配电网的发展,配电网规划需要综合考虑复杂场景下的运行成本和投资成本。在此背景下,考虑了分布式发电、储能系统和可中断负荷的协调运行,提出了一种规划—运行解耦的双层配电网规划模型。在该模型中,基于待规划资源全场景的影子价格进行了投资的成本效益修正,并提出了规划资源受限场景的筛选方法,从而在很大程度上减轻由于运行与规划耦合而带来的计算负担。该方法模拟了运行决策者向规划决策者的信息反馈,从而最大限度地减少规划和运行的总修正成本,实现网络解和非网络解的平衡。采用扩展的IEEE33节点系统验证所提出的模型,结果表明,该模型可以有针对性地简化主动配电网规划中的运行问题,从而获得最优的主动配电网规划方案。     

计及天然气压力能的微电网储荷协调优化调度

为解决天然气输送过程中压力能的浪费问题,提高天然气能源利用率,提出将天然气压力能发电系统引入至微电网整体调度方案中。针对天然气压力能发电系统中前后端口的补热需要,将微电网中的风冷热泵补热系统与压力能发电系统进行耦合。考虑到由天然气管网中流量波动和环境因素造成的压力能出力波动问题,提出微电网储荷一体化协调优化方案,以确保系统高效稳定运行。基于上述内容,构建考虑可控电源出力成本、储能调度成本、微电网与配电网的交互成本和负荷调度成本的微电网优化调度模型,并采用Yalmip工具包编写优化调度程序。最后,通过对西南地区某调压站数据进行仿真,验证该方案的可行性与经济性。     

基于改进蚁群算法的微电网多目标模糊优化运行

针对微网运行中存在光伏、风电等间歇性分布式电源的情况,建立基于机会约束规划的微电网系统动态经济调度模型,模型具有混合整数规划的结构。同时建立综合考虑微网运行的总成本以及污染气体总排放量的多目标优化运行模型,将减少运行成本、减少污染气体的排放量作为子目标函数,利用模糊处理构造各个目标的隶属度函数,接着采用最大满意度指标法将多目标问题转化为单目标的非线性问题。在求解单目标模型时采用改进蚁群算法,仿真结果验证了所提模型和算法的有效性。     

计及需求响应的微电网“源-储-荷”两级协调运行优化模型

微电网的协调运行不仅要考虑整体最优化,也应兼顾微电网内部主体的经济效益最大化。文章计及用户需求响应和相关组件约束,建立了微电网"源-储-荷"两级协调运行的双层优化模型;上层规划模型以负荷转移策略前后的相对效益最大化为目标,下层规划模型以发电侧经济效益最大化为目标;以某微电网作为算例,验证了模型的有效性和合理性。仿真结果表明,可控负荷和储能系统的参与,可增强微电网的灵活性,减小负荷峰谷差;通过两级协调规划,有效地提高了微电网的整体综合效益和发电侧收益。     

基于改进蝙蝠算法的微电网优化研究

为了协调微电网中各微电源的优化调度,文中研究了涵盖光伏、风电、储能、燃气轮机和燃料电池的分布式电源,在微电网并网与孤岛运行条件下,建立了以发电费用和污染物处罚费用最低的目标函数,并采用了具有Lévy飞行特征的蝙蝠算法求得一个调度周期内各个分布式电源的最优出力及总运行成本,最后将仿真结果与基本蝙蝠算法的结果相比较,从而验证了该文所研究的优化模型及改进后算法的可行性。     

气电联合系统的协同规划方法及应用

鉴于传统规划方法分析单一能源系统存在的不足,提出了一种气电联合系统的协同规划方法,其考虑了天然气系统和电力系统的安全运行约束,以总投资成本、运行成本及碳排放成本最小为目标,建立了气电联合系统的协同规划模型,并采用改进的粒子群算法进行求解,最后对IEEE39节点系统和12节点天然气系统构建的算例进行分析。结果表明,与独立规划相比,气电联合系统协同规划所得规划方案总成本更低,碳排放量也更小。     

基于改进小生境遗传算法的输电网安全经济规划模型

传统输电网规划模型中的目标函数通常仅考虑系统运行经济性而忽略安全性因素及其所带来的损失,为避免此缺陷,在运用改进K-means算法进行负荷聚类并建立多级负荷模型的基础上,以包含年投资成本、运行维护成本及缺电成本的年综合成本最小为目标,建立一种考虑安全性经济性协调的输电网规划模型,将安全性效益转化为经济形式并加入到目标函数中,同时在模型约束条件中考虑N-1安全约束,从而实现电网安全性与经济性的协调。最后,利用带有精英保留策略的改进小生境遗传算法求解规划模型,确定基于安全性经济性协调下的最优规划方案。通过分析修改后的IEEE RTS79系统,验证了模型及求解算法的有效性,可为输电网安全经济规划提供参考。     

考虑线路开断限流的输电网双层扩展规划模型及应用

为深入研究考虑线路开断限流的输电网限流的输电网扩散规划情况,将线路开断措施引入到输电网规划中,建立了考虑线路开断限流的输电网双层扩展规划模型,上层规划以输电网全寿命周期总投资成本最小为目标,下层规划在上层规划得出的方案下以开断线路条数最小为目标,上下层交互作用,最终得出满足系统短路电流约束的规划方案,并采用遗传算法和离散粒子群算法结合的混合算法求解所建模型。最后通过Garver6节点算例验证了所提模型和算法的合理性和有效性。     

基于单纯形法的土石方动态调配模型及应用

鉴于土石方动态调配优化平衡是大型土石方工程施工中的核心问题,分析了土石方平衡调配系统涉及到的各个影响因素,以全过程总调配费用最低为目标函数,综合考虑调配过程中定量和定性化的约束条件,构建了土石方动态调配模型,采用单纯形法对模型进行求解,对调配系统进行综合平衡规划,最终求出最优调配方案,并通过实例进行了验证。结果表明,模型求解方法简便易行,能够快速获得调配结果;调配方案提高了开挖料物的直接上坝率,减少了料物的开采量和中转量,降低了土石方调配的总费用,能够满足施工强度在填筑、开采、运输等方面的各项要求。     

基于蚁群算法的多类型分布式电源优化配置

鉴于不同类型分布式电源接入配电网的位置及注入容量对系统潮流分布的影响,主要体现在能源的梯级利用率、电网规划成本、供电可靠性和电能质量等方面,在配电网规划建设期间建立各种分布式电源(DG)的出力模型,综合考虑需求侧的经济利益,建立以用户侧的投资运行成本和网络损耗费用最小为优化目标的函数,采用蚁群算法对函数进行求解得到优化的位置和容量。算例分析表明,该方法可以得到较为合理的方案,并可有效降低系统网损、节点电压偏差,提高需求侧的经济效益和电能质量。     

风光接入下储能系统双层优化模型

提出一种风光接入下储能系统的双层优化模型,综合考虑规划和运行2个不同时间尺度问题的相互影响。外层考虑储能系统配置下的全网总成本,用改进粒子群算法迭代求解;内层考虑储能参与下的电网运行成本,采用CPLEX进行求解。在改进的IEEE 10机39节点系统进行仿真验证,结果表明所提模型可得到合理的储能配置方案,在对比不同情景下的经济指标可得到双储能配置为仿真系统的最佳方案。     

‘Station-and-network–coordinated planning of integrated energy system considering integrated demand response

The integrated energy system (IES) is an important energy supply method for mitigating the energy crisis. A station-and-network–coordinated planning method for the IES, which considers the integrated demand responses (IDRs) of flexible loads, electric vehicles, and energy storage is proposed in this work. First, based on load substitution at the user side, an energy-station model considering the IDR is established. Then, based on the characteristics of the energy network, a collaborative planning model is established for the energy station and energy network of the IES, considering the comprehensive system investment, operation and maintenance, and clean energy shortage penalty costs, to minimize the total cost. This can help optimize the locations of the power lines and natural gas pipelines and the capacities of the equipment in an energy station. Finally, simulations are performed to demonstrate that the proposed planning method can help delay or reduce the construction of new lines and energy-station equipment, thereby reducing the investment required and improving the planning economics of the IES.     

eTransport: Investment planning in energy supply systems with multiple energy carriers

The need for local energy planning is not reduced after liberalization. Both integrated energy companies and local governments have to consider alternative solutions across traditional supply and demand sectors and make plans for the total integrated energy infrastructure. This situation has created a need for new improved methodologies and tools for system planning and operation that include multiple energy carriers and sufficient topological details. In this paper, a novel optimisation model ‘eTransport’ is presented that takes into account both the topology of multiple energy infrastructures and the technical and economic properties of different investment alternatives. The model minimises total energy system cost (investments, operation and emissions) of meeting predefined energy demands of electricity, gas, space heating and tap water heating within a geographical area over a given planning horizon, including alternative supply infrastructures for multiple energy carriers. The model employs a nested optimisation, calculating both the optimal diurnal operation of the energy system and the optimal expansion plan typically 20–30 years into the future. The model is tested on a number of real case studies, and a full graphical user interface has been implemented. A sample case study is included to demonstrate the use of the model.     

计及超短期预测误差的风储系统跟踪计划出力控制策略

在计划跟踪模式下,为最大化风储系统出力的经济效益,提出风储系统的协调控制方法。首先,基于超短期功率预测,以风电场总收益最大为目标,建立风储系统跟踪计划出力的控制模型;然后,利用超短期功率预测数据和历史实际功率数据,建立基于小波变换和序列到序列（sequence to sequence,seq2seq）的超短期预测功率修正模型,对超短期功率预测数据进行误差修正;最后,将基于超短期功率预测的计划跟踪模型与超短期预测误差修正模型结合,提出一种计及超短期预测误差的风储系统跟踪计划出力的控制策略。仿真结果表明：所提策略能显著提高风电计划跟踪精度和风储系统运行经济性、促进风电的消纳。     

多时间尺度滚动优化在冷热电联供系统中的优化调度研究

为解决可再生能源和用户负荷波动所造成的能量供需不平衡问题,该文提出多时间尺度优化运行方法。该方法建立“日前-日内滚动-实时调整”的三阶段优化模型来逐级优化机组出力,日前阶段考虑环境成本,日前优化以日运行成本最低为目标,日内滚动优化以滚动控制时域内购能成本和机组出力变化惩罚成本最低为目标,实时调整优化以设备功率总调整率最小为目标,最终得到设备的实时平滑出力计划。日前阶段比较不同的系统结构对CCHP系统日运行成本的影响,并确定了最佳的系统结构。仿真结果验证了所提策略的准确性,优化结果显示：多元储能模式能降低CCHP系统的运行成本;多时间尺度滚动优化不但能提高CCHP系统的运行经济性,而且能减小设备的功率波动,减小设备运行损耗。