基于改进粒子群算法的微电网多时段经济调度

分布式微电源与储能装置的广泛接入使微电网联网系统的能量交换形式更为复杂。研究微电网系统中各个时段的分布式电源和储能装置的协调优化调度,将大大降低微电网运行成本,提高系统电网经济调度能力。论文考虑负荷需求、微电源维护成本、购电、售电价格和网络损耗等微电网运行约束条件,建立了微电网经济调度目标函数模型,分别研究了微电网处在孤网和并网下多时段经济调度。运用了动态规划算法来协调微电网各时段的经济调度,即将各时段储能的最大容量离散成若干个小区间分别作为储能的上下限,同时提出在各时段的每个区间容量采用改进粒子群算法对微电源出力进行优化,最终求出各时段储能的最优状态及其它微电源的最优出力。通过算例验证了所提微电网多时段经济调度方法对各个时段的微电源及储能装置协调优化调度和微网运行经济成本,取得很好的效果。     

考虑电-气耦合综合能源需求响应的电网调度决策方法研究

随着天然气发电的迅速发展,天然气网络与电力网络愈发耦合。天然气存储运营商作为天然气市场的参与主体之一,拥有存储、释放天然气的能力,在综合能源系统中可以实现对电网的跨网支持。然而,目前尚缺乏考虑电-气耦合综合能源需求响应的电网调度决策方法。建立了一种考虑电-气耦合综合能源需求响应参与电网运行的调度模型,该模型分别以电气双网连接点燃气机组最大出力可减少量以及跨网响应资源成本最优为目标函数,计及电网负荷平衡、储气成本等约束,为电气双网跨网资源的调度提出了一种新的机制与方法。     

考虑燃气轮机无功支撑的IEGES有功-无功协调优化模型

燃气轮机作为连接电力网络和天然气网络的重要元件,其无功支撑能力为减小网损和电压偏差提供重要途径.基于此,提出一种考虑燃气轮机无功支撑的电-气互联综合能源系统(IEGES)有功-无功协调优化模型.模型首先对电转气、燃气轮机、有载调压变压器和常规机组等重要元件建模,并采用分段线性化处理燃气轮机有功无功出力耦合特性约束,从而融入燃气轮机的无功支撑能力.接着计及电网气网约束以调度成本和网损为优化目标,运用二阶锥松弛技术将模型转化为混合整数凸优化问题求解.最后在IEEE33节点电网与比利时20节点天然气网耦合系统中模拟仿真,结果表明:考虑燃气轮机的无功支撑可以显著减少配电网损耗和电压偏差.为综合能源系统建设和调度决策提供参考.     

考虑多类型能源转换与存储的综合能源微网优化运行研究

园区级综合能源系统作为典型的微型综合能源系统(micro-integrated energy system),通过多元消纳技术和多元存储技术增加可再生能源的就地消纳,提高综合能源利用效率。本文以综合能源微网系统日运行成本最低和最大程度消纳可再生能源为目标函数,考虑园区多种负荷平衡约束及系统元件运行约束,建立了含冷、热、电、气多种能源的外部供应、相互转换、存储与消费的综合能源微网系统日前调度优化模型。基于MATLAB的Yalmip工具箱编写了优化算法,调用Gurobi商业规划软件进行求解,通过建立可调节的天然气管道运行约束与联络线约束等多场景进行仿真,求得微网内机组的启停计划与出力分配值,探讨了外部能源供应约束限制对微网运行的影响。优化结果证明了模型求解方法的有效性。     

基于双层优化模型的能源互联网自愈及优化运行策略研究

电网和天然气网通过双向耦合可实现高可靠性运行。为解决电-气耦合的能源互联网故障自愈问题,提出了一种能源互联网自愈及优化运行方法。首先,该方法基于电-气耦合特性,充分利用天然气网对电网的能量补充,在考虑天然气网经济性和新能源出力不确定性的基础上,建立双层优化模型,实现综合能源系统的故障快速自愈及优化运行。上层模型利用基于广度优先搜索法的改进蚁群算法,优化供电恢复路径,得到系统开关状态。下层模型基于电-气耦合特性分析,以天然气网经济性为主要目标,采用条件风险价值理论(conditional value at risk, CVaR),同时考虑新能源出力不确定性带来的运行风险,构建电-气耦合的能源互联网优化重构模型。然后,对双层优化模型进行求解并进行全局优化,得到电-气互联型能量调度最优的故障恢复和优化运行方案。最后,通过IEEE33节点配电网和7节点天然气网耦合的能源互联网仿真模型,验证了所提方法的有效性。     

考虑气电网络架构的沼-风-光综合能源微网优化调度

传统能源系统不考虑多种能源之间的协同和互补,仅对电、气、热中的某种能源进行分析和利用。文中采用能量枢纽的概念表示各能源之间的耦合关系,同时考虑气电网络架构的运行约束。在实现各能源间转化、转移和存储等协同工作的基础上,建立含沼-风-光的综合能源微网优化模型,并对其优化调度进行了研究。为保证该模型的可求解性,对其中的电力系统潮流约束采用二阶锥松弛方法,对气管网约束进行泰勒展开,将原模型转换成凸规划模型。在由TEST6节点系统、6节点天然气系统和1台沼气池装置组成的综合能源微网测试系统上进行仿真分析,结果表明,考虑气电网络架构的调度优化结果满足实际运行要求,且该综合能源微网系统在可持续性、经济性和稳定性方面都具有一定的优越性。     

基于改进ECA算法的分布式微电网系统的经济优化调度研究

<正>考虑分布式能源输出功率的不确定性给微电网系统的经济调度造成的巨大压力,结合鲁棒优化原理将传统微网系统经济调度模型中的随机因子进行相应处理,建立了含分布式能源系统的微网经济调度的鲁棒优化调度模型。该模型能够实现微电网系统对各电源的动态优化调度,降低了微网系统安全稳定运行的经济成本。     

基于蒙特卡罗算法的孤岛供电系统随机调度研究

徽电网具有灵活的运行方式和可调度性,既可与主网并列运行,也可以在主网发生故障时以孤岛形式独立运行.研究孤岛形式下微电网调度问题是经济性和环境友好的要求.传统微网调度模型中将光伏发电和风力发电的出力处理为已知量,没有反映二者的随机特性.建立了分布式电源的随机调度模型,考虑了光照强度Beta分布和风速Weibull分布,求解基于蒙特卡罗算法的光伏发电单元和风力发电单元随机出力.在建立分布式电源模型的基础上,提出了微电源运行和折旧成本最低、环境和综合效益最高等优化目标函数,探讨了针对离网孤岛系统的随机调度策略.以1个小型微电网为例,验证了所建模型的合理性.     

含不同类型能源的多局域电网优化经济调度

含不同类型能源的局域电网中包括多个微网,在微网内部引入电转气P2G(powertogas)设备加强了电力和天然气网络间的耦合,减少了弃水弃光现象,但也使可再生能源在进行优化调度时发生了能源重复转换,降低了用能效率,产生能源损耗。同时,随着越来越多的微网在一定区域的聚合形成了多微网系统,其存在着微网与配网和微网间的功率交互。在此背景下,基于目标级联法,依据利益主体的不同,以生产效益最优为目标,建立了一种考虑微网内部能源重复转换,微网与配网、微网间功率交互的优化调度模型,该模型计及了对各设备出力的影响,优化得到了协调各设备的调度运行计划及系统最优运行成本。最后,在算例中对模型进行验证,结果表明所提优化调度模型能够在提高可再生能源消纳的情况下,降低系统运行成本,提高用能效率,实现了整个系统的能量优化管理。     

计及附加机会收益的冷热电联供型微电网动态调度

在分时电价及微电网并网运行条件下,为更好地调度储能和可调度型微电源并优化微电网购电及售电功率,建立了计及附加机会收益的冷热电联供(CCHP)型微电网动态调度模型。以一个包含风机、光伏电池、储能、燃料电池、CCHP系统的微电网为例,采用基于模拟退火的粒子群优化算法对调度模型进行动态寻优,从而求得调度周期内各微电源的最佳经济出力,同时比较了CCHP系统相对于分产系统的优势。算例分析验证了所述模型和算法的有效性,仿真结果表明:并网运行条件下,计及附加机会收益的CCHP型微电网调度模型能够在能源梯级利用和节能减排的基础上,优化网内各组成部分的出力从而降低微电网的运行成本。     

考虑风电不确定性的CCHP型微网日前优化经济调度

冷热电联供（combined cooling， heating and power， CCHP）型微网中分布式可再生能源占比较高，风力发电因其随机性、波动性等特点，为CCHP型微网的优化调度带来了挑战。文章通过最小化系统期望运行费用，建立了一种考虑风电不确定性的CCHP型微网日前优化经济调度模型。基于截断通用分布模型精确描述风电出力的不确定性，通过蒙特卡洛模拟方法生成风电场景后，采用后向场景削减技术获取典型风电场景。通过天津某园区算例，从储能装置工作状态、弃风与供能缺额、微网运行经济性这3个方面进行了详细分析，验证了微网优化经济调度时采用截断通用分布模型表征风电不确定性的必要性和经济性。     

考虑阶梯式碳交易机制的微电网两阶段鲁棒优化调度

为减少微电网系统运行的碳排放量,同时考虑可再生能源出力不确定性对系统调度结果的影响,提出了一种基于鲁棒优化的微电网低碳经济调度模型。首先,利用两阶段鲁棒优化方法消除可再生能源出力不确定性对系统调度结果的影响。其次,将阶梯式碳交易机制引入系统的运行调度阶段,以减少微电网系统的碳排放量。然后,建立了包含风电、光伏机组、微型燃气轮机、燃料电池及储能设备的微电网低碳经济调度模型,以各设备运维成本、系统购能成本和碳交易成本之和最小为优化目标,采用C&CG算法对所提调度模型进行求解。最后通过算例对所提优化调度模型进行验证。结果表明：两阶段鲁棒优化方法能够有效提高系统抵御风险的能力、引入阶梯式碳交易机制则可有效减少微电网运行的碳排放量。     

基于锁相环的并网VSC暂态失稳机理与控制方法

针对基于锁相环（phase locked loop, PLL）的电压源变流器（voltage source converter, VSC）面临的暂态失稳问题,考虑功率环的影响,对跟网控制型VSC的暂态失稳机理与控制方法进行了全面研究。首先,通过对PLL和功率环进行建模,推导VSC的暂态失稳边界;其次,以电网电压跌落为例,揭示同时考虑功率环和PLL影响时VSC并网系统的暂态失稳机理;然后,提出一种基于d轴重定向的自适应无功控制方法,该方法同时改善VSC功率外环和PLL同步环的暂态稳定运行边界,有效提高基于PLL的VSC并网系统的暂态稳定性;最后,通过硬件在环实验对所提出的暂态失稳机理和控制方法进行实验验证。研究结果表明,功率外环存在时VSC失稳的本质原因是功率环失稳,而非PLL同步失稳。     

计及供气充裕性的电-气互联综合能源系统低碳经济调度

在发展能源互联网和低碳电力背景下,综合能源系统成为节能减排的重要支撑技术,随着电力和天然气系统耦合程度不断加深,天然气供气充裕性对系统影响越来越大.在此背景下,提出一种计及供气充裕性的电-气互联系统优化调度模型,采用气荒因子协调机组调度,建立以系统运行成本、环境污染、弃风光量以及失负荷成本为目标的优化调度模型.通过算例结果分析证明了电-气互联综合能源系统中计及天然气系统供气充裕性的必要性,验证了所提模型可以实现系统可靠、低碳、经济运行的目标,同时表明P2G技术能够消纳过剩新能源,实现互联系统总体经济最优.     

用于提升电–气两网调节能力的微网集群协调运行模型

针对单一多能源微网受能源类型、自身容量制约,难以充分实现多种能源高效利用和协调控制的问题,该文基于多能源微网能量交互策略建立可提升电-气两网调节能力的微网集群优化运行模型。首先建立以电热冷、电气氢、电热气氢、电热冷气氢等不同能源类型运行时多能源微网能量供给、转换特性的统一模型;然后在统一模型的基础上,建立满足电-气两网调节需求的多能源微网集群系统运行优化模型;随后以多能源微网集群的总运行成本最小和能源利用效率最大为优化目标,使用改进的区域局部搜索NSGA-Ⅱ算法(NSGA-Ⅱ-RLS)对建立的微网集群优化模型进行求解;最后,基于改进的IEEE14节点系统和天然气网络6节点系统,构建可提升电–气两网运行调节能力的多能源微网集群运行仿真模型。仿真结果表明,所提多能源微网集群系统能够有效提升电-气两网调节能力,实现多能源微网集群系统的多能互补运行。     

基于最优潮流的含多微网的主动配电网双层优化调度

多个微电网并入主动配电网(Active Distribution Network, ADN)会对ADN系统的经济性和可靠性产生影响。采用传统的多微网与ADN全网统一优化调度方法时,若微网中风/光出力一旦出现波动,难以高效精确地求出系统的最优潮流,甚至造成无解。因此提出一种基于双层规划的多微网并网优化调度模型。上层模型中各微网作为电源并入ADN,以ADN系统潮流平衡为约束,建立最优潮流模型。运用二阶锥松弛技术将非凸非线性的潮流模型转化为凸可行域的二阶锥规划模型,并调用Gurobi求解器求解。下层模型以上层优化出的联络线功率为约束,建立并网微电网内可控电源的调度模型,并采用结合Tent映射混沌和NDX交叉技术的改进遗传算法(GA)求解。以并入多微网的调整IEEE33节点系统为算例,仿真算例表明双层规划的调度模型及算法具有可行性且在此模型下含多微网的ADN系统有更好的经济性。同时当风/光发电出现波动时,下层模型仍然可以进行局部调整优化,从而降低了微电网波动对ADN系统的影响,提高了系统的可靠性和鲁棒性。     

计及电转氢和燃料电池的电热微网日前经济协调调度模型

随着微能源网中风电与光伏占比不断提高,发展多元化的储能技术将会缓解因风光能源波动给能量调度带来的压力.为此,提出将电转氢(P2H)与燃料电池(FC)相结合,作为电热微网的灵活性资源,参与微网的能量调度.在此背景下,构建了包含风电、光伏、P2H、FC、燃气轮机、电锅炉的电热微网日前经济协调调度模型,以微网日运行成本最低为目标函数,综合考虑各设备的出力约束条件,分别分析了P2H与FC在离网运行和并网运行2种模式下对调度所起的作用.采用CPLEX求解器对模型进行求解,算例分析结果验证了所建调度模型的合理性.     

考虑机组灵活性的独立微网日前日内协调优化调度

作为高效利用分布式能源以及补充大电网灵活性的有效手段之一,微网的优化调度越来越受到重视。在全面考虑各类分布式资源调度灵活性的基础上,从日前和日内2个时间尺度出发,建立以总运行成本最小为目标的独立微网优化调度模型。日前调度计划为日内调度提供参考,必要时在日内调度中可调整满足灵活性要求的分布式资源的启停状态;日内调度采用滚动优化方式,并通过制定各类分布式资源的调整优先级,指导日内调度计划的优化调整。将蓄电池初始荷电状态作为优化变量,与分布式资源的调度计划同时进行优化,以进一步提高微网运营经济性。对该模型进行线性化处理,并调用CPLEX求解器求解该混合整数规划问题。算例分析结果验证了所提调度策略的合理性。     

考虑能源重复转换的综合能源系统经济运行

在综合能源系统中引入电转气（power to gas,P2G）设备加强了电力和天然气网络间的耦合,减少了弃风弃光现象,但也使可再生能源在进行优化调度时发生能源重复转换,降低用能效率,产生能源损耗。在此背景下,提出了一种减少能源重复转换的双层优化调度模型,引入KKT条件将双层模型转化为单层模型,优化得到了协调各转换设备的调度运行计划及系统最小运行成本。在算例中采用4种不同的典型场景对系统进行验证,结果表明：所提优化调度模型能够在提高可再生能源消纳的情况下,降低系统运行成本,提高用能效率,与未考虑能源重复转换的传统调度模型相比经济性有显著提高。     

超超临界大型燃煤机组掺烧褐煤试验研究

当前准葛尔2号烟煤(设计煤种)供应紧张,为了缓解煤源问题,某电厂2×1 000 MW超超临界机组决定掺烧霍林河褐煤。通过神华煤与霍林河褐煤的不同掺烧比例试验,研究不同掺烧比例对锅炉效率和机组最大出力的影响。燃烧优化试验表明:额定负荷下,当烟气中含氧量在3.22%时,锅炉效率最高。空气分级燃烧试验表明:考虑锅炉效率和NOx排放浓度,神华煤掺烧30%霍林河褐煤的额定负荷下,燃尽风挡板开度应为-10%,并对掺烧褐煤存在的问题进行分析,给出具体建议和措施。通过合理混配、掺烧和燃烧优化调整,极大地缓解了因掺烧褐煤引起的经济性问题。