考虑燃油车和电动汽车动态混合交通流的电动汽车充电站规划

充电站的规划对缓解用户里程焦虑和电动汽车的规模化应用具有重要意义。随着电动汽车渗透率的提高,交通流的形态愈发复杂,导致充电站规划面临严峻挑战。针对已有研究忽略燃油车的路径选择对电动汽车出行以及充电站规划的影响,基于燃油车和电动汽车实时能耗的区别,提出了考虑燃油车和电动汽车动态混合交通流的交通分配模型,基于此进行了交通和配电网耦合网络的充电站规划,以满足电动汽车的充电需求。以耦合网络的规划和运行总成本最小为目标,考虑不同规划阶段燃油车和电动汽车的增长速度,结合耦合网络运行约束来确定电动汽车充电站的位置和容量。为得到全局最优解,应用Benders分解算法将模型分解成主–子问题进行迭代求解。以Sioux Falls交通网和IEEE 69节点配电网的耦合网络为测试系统,仿真算例表明考虑动态混合交通分配后可以减少车流量峰值,改善交通流分布,得到了最优的充电站规划结果。     

考虑配电网运行安全的出行电动汽车充电引导策略

电动汽车在节能减排、推动“双碳”进程等方面有着传统汽车无法比拟的优势。然而,大规模出行电动汽车无序充电可能会加重配电网负荷波动甚至引起节点电压过低等安全问题。为此,提出了考虑配电网运行安全的出行电动汽车充电引导策略。首先,基于配电网原始负荷及节点电压情况,建立了分区域分时电价定价模型,建立电价与负荷情况之间的相关性;其次,以所制定的电价为基础,在各个充电站分别制定电动汽车充电行为预备调度方案,调度的原则是电动汽车的充电费用最低,从而引导电动汽车在负荷低谷进行充电,参与配电网的负荷优化;再次,建立以充电费用、出行总时间以及行程距离三者权值之和最小为目标的电动汽车充电站选择函数,为电动汽车推荐充电站并规划最优行驶路径,同时提升用户经济性和配电网运行的安全性;最后,以修改的IEEE33节点配电网为例,验证了该策略可以有效提升电动汽车用户出行满意度并兼顾配电网的运行安全。     

基于多场景运行模拟的风-储-车容量随机规划

为提高风电参与能量/调频市场的积极性与灵活性,提出考虑源侧共享储能和荷侧电动汽车(electric vehicle,EV)联合风电集群参与并网的多场景随机规划方法。针对风电出力不确定性,建立预测误差持续性概率模型,结合拉丁超立方分层采样技术和轮盘赌法,控制蒙特卡洛抽样生成大量具有真实风电特征的场景。然后,刻画EV电池运行域,进而评估EV集群的可调节功率和容量,在此基础上,提出一种SOC自适应并入方法以显著降低零散控制复杂度,并建立成本引导下基于利润一致性的共享储能–EV集群间功率分配机制。最后,按照所提协同运行模拟策略,求解多场景下基于运行模拟的共享储能–EV集群容量随机规划模型。算例结果表明：EV集群SOC自适应并入法能够快速有效使集群内单体SOC趋于一体化,可高效参与源荷互动;考虑误差持续性随机规划模型能够有效模拟真实风电特征,并获得具有较好鲁棒性的容量配置,验证了所提方法有效性。     

考虑碳交易和电动汽车充电负荷的工业园区综合能源系统调度策略

为实现“双碳”目标,优化工业园区多能利用形式,提出了一种工业园区综合能源系统调度策略。首先,针对工业园区能源多元化的特点,设计汇聚电、热、氢能源的工业园区综合能源系统;然后,基于工业园区的负荷可调节能力差的特性,将电动汽车作为可灵活调整的柔性负荷加入综合能源系统的调度过程;进而搭建以系统总运行成本最小为目标函数,考虑碳交易机制和电动汽车充电负荷调节比例的经济性数学模型;最后,在MATLAB中调用CPLEX求解器对4种对比方案进行求解及分析。结果表明：所提出的调度策略中,引入碳交易机制能够在日运行中降低4.5%的碳排放量,调整30%以下的电动汽车负荷比例能够降低1.54%的运行成本。在清洁能源持续发展和未来技术发展趋势下,成本将会进一步降低,该研究可为工业园区能源系统的优化调度提供参考。     

考虑电动汽车用户意愿的滚动优化调度

大规模电动汽车(EV)接入电网后,其无序充放电行为会给电力系统带来极坏的影响,因此对EV进行聚合分类并引导其有序充放电变得非常重要。然而,不同EV用户的需求具有明显的个性化、多样化,为了给不同EV用户提供精准的服务,需要对EV用户的意愿进行响应。首先,提出了行为倾向函数,其中包含了EV的剩余电量、未来出行距离、上一时段的充放电状态、停车时长等信息,以评价EV用户对主动参与调度的意愿;然后,根据EV用户的行为倾向对EV进行分类;最后,建立考虑配电网网损、风电与负荷的匹配度以及负荷方差的多目标优化函数对分类后的EV进行滚动调度,以确定最优调度策略。以改进的IEEE 33节点系统为算例进行仿真分析,仿真结果表明,所提优化调度方法准确响应了EV用户的多样化需求,既满足了EV的用车需求,又提高了EV充放电的整体效益,同时有效降低了配电网网损及负荷方差,提高了风电与负荷的匹配度。     

计及压缩空气储能的发输电系统可靠性评估

压缩空气储能（CAES）是一项清洁的储能技术,其接入电力系统在为实现高比例可再生能源消纳提供一种新的解决途径的同时,也会对发输电系统可靠性评估产生影响。首先,运用马尔可夫方法对CAES建立了通用的故障概率模型,并且该模型能够考虑储气容器损坏的情形;其次,针对该模型提出了能反映储能侧能量损失的系统指标,并探讨了CAES的不同控制参数对发输电系统指标的影响;接着,在修改后的IEEE RTS-79系统中利用灵敏度分析方法来识别影响CAES中的组合模块、整体装置和发输电系统指标的关键元件,并结合经典二分法理论来挖掘CAES并网的容量价值;最后,探讨了风电场与CAES协调配合对系统可靠性的影响,评估结果可为CAES的设计及配置方案提供有益的参考。     

考虑分布式电源集群无功调节能力的配电网无功优化

近年来,光伏、风电等分布式电源大规模集群并网,增加了无功优化的难度。而现有研究并未考虑分布式电源集群(distributed generation cluster,DGC)并网后出现较大无功缺额时的电压越限问题。因此,研究了DGC容量特性曲线,当系统出现无功不足时,通过减载集群有功出力,提高集群无功出力范围,以满足系统无功需求。建立了含DGC的配电网无功优化模型,从配电网安全运行方面考虑,将电压偏差、网络损耗以及购电费用作为优化目标,通过ε约束法刻画多目标问题,并调用算法包进行求解。最后在IEEE33节点算例上验证了模型的有效性。     

电热水器负荷参与一次调频下考虑机组最小调频容量约束的优化调度

大规模新能源发电机组并网替代了部分常规火电机组,致使当前确定的一次调频备用容量无法满足系统发生大扰动下的充分性要求。随着智能电网的发展,以电热水器为代表的需求侧响应资源是极佳的调频备用,利用补偿机制刺激其积极参与系统一次调频,并构造了计及系统惯性、调速器爬坡率、调频死区和电热水器负荷的一次调频动态响应模型,形成机组最小一次调频容量的约束条件。在考虑机组一次调频容量安全约束前提下,将一次调频辅助服务成本纳入系统运行成本中来,以运行成本最小构建目标函数并利用Matlab-Yalmip-Cplex进行优化求解。最后基于改进型的IEEE-30节点标准测试系统算例验证所提模型的有效性和安全性,也验证了电热水器负荷能在频率事故初期快速响应,有效降低频率偏差。     

计及用户决策的异质性与不完全理性的电网-充电运营商协同运行

随着电动汽车和快速充电站的快速发展,电力网络与交通网络之间的耦合日渐增强。作为激励信号,充电价格是引导车辆用户的路径与充电选择的有效手段。为挖掘电动汽车充电负荷的空间灵活性,提出一种电网-充电运营商协同优化架构。首先,基于离散选择模型,对电力-交通融合网络进行建模,完成计及用户决策的异质性与不完全理性的充电负荷计算。之后,通过电网调度与充电运营商的合作,实现充电价格与充电容量的协同优化,对车辆用户的行为模式进行引导,以发掘电动汽车充电负荷的空间可平移潜力。最后,计及充电运营商在合作中的收益损失,基于纳什谈判机制对合作中产生的净收益进行合理分配。算例表明,所提协同运行架构有效地降低了电网的供电成本,同时从个体理性角度保证了合作联盟的稳定性。     

基于松弛变异系数的多微电网同调判定与等值建模

随着新能源的快速发展,分布式电源及微电网接入配电网的比例持续增加,配电网仿真研究变得更加困难。同调判定与等值建模是降低电网模型阶数的一种常用方法,已有不少研究利用同调理论对分布式电源进行等值建模。但现存分布式电源同调方法大多适用于下垂或虚拟同步控制,多控制方法下的电力电子器件通用同调识别方法尚未得到充分研究,多数分布式电源同调判定未考虑网络阻抗对同调性影响。在此背景下,提出了一种基于松弛变异系数的同调判定方法,该同调方法能综合量化多状态量子系统同调程度,且能更直观地体现各子系统的同调程度。首先,针对分群阈值确定困难的问题,提出了基于群内最大松弛变异系数曲线决定最佳分群数。然后,通过Kron化简对网络模型进行了进一步收缩。最后,通过IEEE 33节点配电系统改进算例验证了所提方法的有效性。     

基于信息物理社会融合的新能源消纳策略

随着信息物理系统的概念逐渐扩展为信息物理社会系统,以及新能源对新型电力系统的大规模渗透,新能源消纳水平提升和新型电力系统经济运行面临着更高的挑战。通过高可靠性的蜂窝星形网络的信息采集和传递将信息、物理和社会系统紧密相连,构建了基于信息物理系统和信息物理社会系统的优化调度模型。为提升新能源的消纳水平,还通过考虑碳交易成本来减少火力发电的占比。在社会系统中,电动汽车聚合商受充电成本的刺激从而积极参与电力系统的优化调度。通过CPLEX对分别包含基于信息物理系统和信息物理社会系统两种优化模型的IEEE 33节点电力系统进行仿真,计算和对比优化结果验证了基于信息物理社会系统优化模型的有效性,其不仅大幅提升了新能源的消纳水平,还减少了电动汽车聚合商的充电成本。此外,发电系统的运维成本和碳交易成本也得到了改善。信息物理社会系统在能源转型中的应用实现了新型电力系统中各主体之间的互利共赢。     

基于一致性算法的柔性多状态开关集群控制策略

在“双碳”目标推动下,新能源设备在配电网的渗透速度明显加快,需要对配电网运行优化控制策略进行更加深入的研究。柔性多状态开关（SOP）作为一种兼具可实现馈线间功率平滑控制的新型设备,能促进馈线负载均衡,应对配电网功率波动频繁的问题。首先,文中引入一致性算法,结合SOP与配电网馈线容量特点提出考虑智能体拓扑变化的加权平均一致性算法。然后,建立配电网SOP集群控制数学模型,提出基于一致性算法的SOP集群控制策略,实现全局范围内SOP集群的协同趋优,提高配电网馈线均衡度。最后,通过改进的IEEE 33节点配电系统算例验证了所提控制策略的有效性。     

多代理框架下的电动汽车充电站协调控制

为了兼顾电动汽车用户、电动汽车充电站及电力系统三方的利益,实现对电动汽车充电站合理、灵活的控制,提出了一个基于多代理系统(MAS)控制框架下的电动汽车充电站协调控制机制,最后利用优化算法计算充电站控制命令。仿真结果表明,基于MAS控制框架下的充电站协调控制策略适用于充电站实时控制,能够在保障电网稳定性基础上,有效地维护电动汽车车主的利益。     

考虑氢储动态效率的电氢耦合微网长期容量优化

双碳目标下风光氢联系日益密切,合理的容量优化是保证电氢耦合系统稳定运行的有效途径。针对风–光–氢储–超级电容联合运行的独立微网,提出了一种长期容量优化方法。通过考量氢储系统的动态效率,优化产氢和耗氢设备的工作区间,制定了合理的微网运行控制策略。为反映真实的风光气象因素长期变化趋势,基于皮尔森相关系数和灰色滚动预测法进行典型日长期预测,得到了模型输入样本。以微网的经济性、可靠性和低碳性综合最优为目标构建了容量优化模型,并采用非线性动态权重的多目标粒子群算法求解出Pareto集,同时引入隶属度分析法给出了最佳规划方案。仿真结果表明：相比于当前研究成果,所提方法得益于对氢储单元动态特性的分析和输入样本的改进,能够给出更优越的配置结果。     

基于神经网络模型与多岛遗传算法的空心电抗器隔音装置优化设计

干式空心电抗器长期处于电磁–热–力等多物理场环境中,其噪音和温升问题一直是学者关注的热点问题。根据干式空心电抗器的设计参数,利用COMSOL有限元软件建立了3维电磁–结构–声场和流场–温度场多物理场耦合仿真模型,获得了加和未加隔音装置下电抗器声场和温度场仿真结果。分析了电抗器声压级水平和温升分布特点,采用中心组合试验设计与有限元仿真相结合的方法,获得了在不同结构参数的隔音装置下电抗器声场和温度场仿真结果。在此基础上,构建了神经网络模型,该模型反映了电抗器测点声压级水平及最高温度与隔音装置结构参数间的响应关系,通过灵敏度分析技术获得结构参数对电抗器声压级水平和最高温度的影响程度。最后,基于多岛遗传优化算法,获得了最佳的隔音装置结构参数。优化结果表明：在最佳结构参数下,电抗器声压级水平和最高温度分别下降了13.9 dB和26.3℃,该优化方法对电抗器隔音装置的参数优化具有重要的参考意义。     

电动汽车集群参与调频辅助服务市场的充电调控策略

随着电力市场改革的推进,电动汽车(EV)接入电网可作为分布式储能设备提供与电池储能类似的调控能力,探索电动汽车集群(EVA)参与电力辅助服务市场的潜力,可带来增长车主在电力市场盈利和提升电网安全经济运行的双重效益。首先,提出了一种EVA参与多品种电力市场交易的调控与市场收益评估方法,在满足用户多样化充电需求的同时,提出了EVA参与日前能量市场和调频辅助服务市场的协同充电优化策略。然后,根据不同时段EV提供的调频能力,构建EVA参与电网调峰调频的控制系统分析频率响应效果。最后,应用PJM调频市场机制进行算例分析。该策略在考虑性能得分的情况下,同时考虑了容量收入和里程收入,最终结果表明EVA调频效果显著,并且有效提升了EVA参与电力市场调节的经济性。     

基于信息物理融合的微能源网统一调控架构及优化运行

在微能源网中,多类型能源单元从启动、运行到停止多种状态的组合,构成了微能源网的不同运行状态集。为实现微能源网全运行阶段状态的精准调控,提出了一种基于信息物理融合的微能源网统一调控架构,分为对象层、融合层和优化层。其中,对象层采用特征向量的形式统一描述微能源网中能量流、信息流以及资金流的特征。融合层对微能源网内能源单元的运行状态及运行状态转换的各个阶段下能量流、信息流和资金流的交互影响进行描述。优化层基于系统不同的优化目标,确定系统的全局优化运行策略。基于所建立的架构开展微能源网优化运行研究。算例结果表明,相较于传统的建模与调控方法,信息物理融合的3层建模与调控架构实现了对微能源网全运行阶段下各类能源单元状态变化轨迹的优化调控。     

基于多代理技术的电动汽车充电协调控制机制

随着电动汽车产业的发展,电动汽车充电行为将对电力系统造成很大影响。为了兼顾电网、充电站、电动汽车三者的利益,实现灵活、快速的调度,提出一个基于多代理系统(MAS)的电动汽车充电控制机制。讨论了各层代理的具体功能和相互间的协调方式,着重分析了电网与充电站之间、充电站与电动汽车之间功率的调配及相关电价的制定。     

面向频率响应容量规划的快速随机生产模拟算法

在新型电力系统频率响应容量规划中,由于需要计及频率动态过程而进行时域仿真,已有仅考虑供需功率偏差的随机生产模拟方法已不再适用。针对新型电力系统的多资源结构,设计了包含风电、火电、燃气轮机发电、水电以及储能设备等资源类型的随机生产模拟算法框架,基于参数聚合与惯性环节拟合,建立了多资源的系统频率响应聚合模型,通过系统开环实现对最大频率偏差的解析分析,进而达到频率动态过程快速分析的目标。仿真算例表明：与基于时域仿真的传统方法相比,所提方法在满足计算精度的前提下,计算效率显著提升,可较好地满足快速频率响应备用容量规划制定的需求。