基于风险的多区互联电力系统分布式鲁棒动态经济调度

为应对高比例可再生能源并网给调度运行带来的高不确定性,提出一种基于风险的两阶段鲁棒动态经济调度模型,可用于优化多区互联电力系统的联络线功率与区域发电及备用计划.在鲁棒优化模型中对所采用不确定集的边界进行优化,以评估弃风与失负荷风险.对联络线功率的优化包括两个方面:一是针对可再生能源预测出力制定基态联络线计划;二是针对实际可能出现的可再生能源出力制定功率调整计划,以实现区域备用共享.建立一种分布式调度体系,以实现各区域电力系统分散自治运行.采用动态乘子更新策略,避免了分布式优化算法参数选择的问题.在3区354节点系统上的算例分析验证了所提模型与算法的有效性.     

储能电池在有源配电网中容量优化配置策略

在含可再生能源、储能的有源配电网中,可再生能源发电出力的不确定性对配电网造成了许多影响,配置 一定容量的储能电池可进一步促进可再生能源消纳.分析了有源配电网中可再生能源发电、负荷需求的不确定性,提 出一种能够促进可再生能源消纳的储能电池容量优化策略,并在IEEE33节点电网模型中进行仿真.     

含高渗透可再生能源的动态网络重构与无功电压调整协同优化

具有出力不确定性的可再生能源高渗透并入,导致传统单一的主动管理策略难以实现配网最优运行。在此背景下,提出一种动态网络重构与无功电压调整协同优化方法。首先,采用基于形态和幅值的双尺度相似性度量谱聚类算法对负荷进行聚类,进一步利用反映负荷曲线波动特征的自适应聚合算法对时段做出合理划分。其次,计及风光不确定性,构建考虑配电网动态重构与储能和微型燃气轮机出力调控协同的机会约束双层优化模型,模型上层以配电网综合运行成本最小为目标,下层以系统电压总偏差最小为目标,实现对配电网运行经济性和系统电压质量的综合优化。然后,针对该模型提出了基于十进制编码的改进鲸鱼优化算法和内点法相结合的混合策略对模型进行求解。最后,在改进的IEEE33节点系统中,对所提的运行优化模型进行分析和验证。仿真结果表明：所提双层优化模型能够有效提高电压质量和降低配电网运行费用,所提时段划分方法能够得到符合曲线变化趋势的分段方案,改进后的算法大大提高了求解效率。     

基于多场景模糊集和改进二阶锥方法的配电网优化调度

随着分布式光伏大量接入,储能、电动汽车、可平移的主动负荷等多种资源均参与到配电网调度之中,配电网亟需在消纳可再生能源的同时降低调度成本.针对光伏出力不确定性和复杂多资源接入下的配电网调度问题,提出了基于模糊集理论和改进二阶锥方法的日前-日内两阶段调度模型及求解算法.首先利用历史统计数据,基于event-wise模糊集理论构建了光伏出力不确定性调度模型,并进一步提出了考虑多类型主动负荷、电动汽车、储能在内的多种调节资源协同的日前-实时两阶段优化调度模型.日前调度采用改进的鲁棒随机优化方法求解,有效处理分布式光伏的不确定性影响,实现光伏消纳最大化的目标;实时调度则提出了二阶锥边界修正迭代算法,综合利用主动负荷响应、电动汽车多种手段追踪匹配光伏出力,实现以运行成本最小为目标的优化调度.最后,基于IEEE-33节点算例系统的仿真分析论证了所提方法的有效性.     

基于萤火虫算法的主动配电网优化调度

主动配电网为高渗透率分布式可再生能源接入提供了有效途径。针对风能等可再生能源所固有的间歇性、波动性与随机性引起的功率波动问题,在配电网中引入储能系统作为可控负荷,建立包含风能与储能系统的主动配电网调度模型,该模型以储能系统的出力为变量;分别以平滑混合毛功率和混合净功率为目标,有效避免可再生能源接入对配电网造成的冲击。提出改进萤火虫算法求解主动配电网优化调度问题。仿真算例验证了所提模型与算法的有效性。     

考虑可再生能源不确定性的风-光-储-蓄多时间尺度联合优化调度

提出一种计及可再生能源不确定性的风电、光伏、电化学储能和变速抽水蓄能电站多能互补协同的优化调度方法。考虑电化学储能和变速抽水蓄能电站的互补调节特性,建立风-光-储-蓄联合运行的多时间尺度调度架构。在日前调度阶段,考虑风电和光伏出力的相关性,生成基于生成式对抗网络和峰值密度聚类算法的日前风光联合出力典型场景,综合考虑风光出力的不确定性和抽水蓄能电站与电化学储能的容量特性,建立面向调峰需求的随机优化日前调度模型;在日内优化阶段,以最小化弃风弃光与电网备用电能为目标,构建变速抽水蓄能电站出力修正方法,制定电化学储能日内调度计划;在实时校正阶段,基于模型预测控制方法,以日内优化调度结果为参考,对电化学储能出力进行精确控制,最小化风光预测误差的影响。算例分析结果表明,所提方法可以有效减小电网负荷峰谷差,平抑风光联合出力波动,提升可再生能源消纳率。     

含高渗透率可再生能源的主动配电网两阶段 柔性软开关与联络开关协调优化控制

主动配电网要求配电网满足灵活可控、弹性坚强的要求,然而高渗透率可再生能源(REG)的接入给主动配电网的经济安全运行带来了很大的挑战。针对REG出力的时序性与随机性,考虑REG预测误差,建立两阶段柔性软开关(SOP)与联络开关协调优化控制架构。在日前阶段以网损最小、弃风弃光最少为综合目标建立了SOP与联络开关时序协调优化模型;在日内滚动优化阶段,基于模型预测控制建立SOP反馈滚动优化控制模型,以减少REG出力随机性对配电网运行的影响。提出网络重构约束的二阶锥模型转化方法,以实现利用混合整数二阶锥规划方法统一求解SOP与网络重构的协调优化。算例结果表明,通过日前、日内滚动两阶段协调优化控制能充分考虑REG出力的波动性与随机性,增强配电网对REG的消纳能力,在提升配电网电压水平的同时改善配电网的经济效益,保障配电网经济安全运行。     

提升分布式光伏承载力的灵活资源协同规划

分布式光伏渗透率的日益提高对配电网的安全可靠运行提出了挑战,如何提升配电网对分布式光伏的承载力具有重要意义。配电网中的各类灵活资源为调整配电网运行以应对光伏出力的不确定性,从而为分布式光伏的规模入网提供了可能。考虑了远动开关、电动汽车和移动储能等灵活资源,建立了灵活资源协同规划部署的两阶段随机优化模型。第一阶段以灵活资源的投资费用最小为目标,对充电站及远动开关的位置进行规划;第二阶段以配电网运行成本最小为目标,并将弃光惩罚引入目标函数,对配电网的运行层进行优化。通过求解优化模型得到移动储能投入容量、充电站位置及远动开关位置的决策方案。最后,选取IEEE-37节点馈线测试系统进行算例分析,得到灵活资源的部署策略。结果表明,通过对灵活资源的合理规划部署,可以提升分布式光伏的承载力,提高配电网规划运行的经济性。     

考虑配电网静态电压稳定性的微电网优化配置

考虑到风机、光伏两种分布式电源出力在时间上具有互补的特征,利用储能装置功率双向流动的特点,将可再生能源和储能装置以微电网的形式接入配电网实现可再生能源的高比例接入。对现有的配电网静态电压稳定性指标进行改进,以配电网的静态电压稳定性和运行经济性为目标研究微电网系统的定容选址问题。采用基于K-means++方法的多场景技术处理可再生能源出力不确定性问题,针对配电网不同地区的可再生能源出力特点,计算出风光储三种装置不同的最佳容量配置比例。对平衡优化器(equilibrium optimizer, EO)算法进行改进,利用Tent映射产生的混沌序列代替随机生成的初始种群,根据拥挤度和非支配排序实现多目标问题寻优。最后,在由三种地形组成的IEEE 33节点系统和PG&E-69系统中验证了所提模型和算法的有效性。     

考虑配电网静态电压稳定性的微电网优化配置

考虑到风机、光伏两种分布式电源出力在时间上具有互补的特征,利用储能装置功率双向流动的特点,将可再生能源和储能装置以微电网的形式接入配电网实现可再生能源的高比例接入。对现有的配电网静态电压稳定性指标进行改进,以配电网的静态电压稳定性和运行经济性为目标研究微电网系统的定容选址问题。采用基于K-means++方法的多场景技术处理可再生能源出力不确定性问题,针对配电网不同地区的可再生能源出力特点,计算出风光储三种装置不同的最佳容量配置比例。对平衡优化器(equilibrium optimizer, EO)算法进行改进,利用Tent映射产生的混沌序列代替随机生成的初始种群,根据拥挤度和非支配排序实现多目标问题寻优。最后,在由三种地形组成的IEEE 33节点系统和PG&E-69系统中验证了所提模型和算法的有效性。     

考虑可再生能源不确定性的热电联供型微网随机鲁棒经济调度

为应对可再生能源出力不确定性和传统微网供能形式单一造成经济性较低的问题,提出了多能源微网两阶段随机鲁棒优化模型。模型考虑了电网与热网的网架结构,目标函数旨在最小化最恶劣风电出力场景下的两阶段微网成本,其中包括第一阶段启停成本与第二阶段运行成本。由于第一阶段与第二阶段的决策与优化结果相互影响,因此两阶段优化问题难以直接求解,文章采用线性决策随机鲁棒优化框架对模型求解。首先,应用线性决策方式相关理论对第二阶段进行转化;其次,采用锥化模糊集刻画可再生能源出力的不确定性;最后,将第二阶段的sup-min问题推导为锥优化的min问题,进而与第一阶段的min问题合并,得到能够直接求解的单层锥优化问题,并采用求解器求得最优解。仿真结果验证了所提模型和方法的有效性。     

含高渗透率可再生能源的配电网广义储能优化配置

广义储能系统包括固定储能系统和具有存储热能、势能和电能等的可控负载。针对含有高渗透率可再生能源的配电网的广义储能优化配置问题,提出了广义储能配置的二层优化模型。根据所提方法,外层采用遗传算法搜索广义储能配置方案,内层根据动态规划算法得到广义储能的最优运行策略,通过内外层交替优化对含有不同渗透率可再生能源以及可控负荷的配电网进行广义储能容量优化配置,并在IEEE 33节点配电网中对提出的方法进行验证。仿真计算结果表明,在高渗透率可再生能源条件下,所提方法能通过可控负载有效增加配电网系统的调控资源,显著减小固定储能配置容量,降低系统的运行成本。     

电池储能系统参与用户侧削峰填谷的鲁棒优化调度策略

现有的用户侧调峰领域的储能调度鲁棒优化方法,缺乏考虑非线性多目标优化模型的研究。当储能出力范围直接受负荷不确定性限制时,传统列和约束生成算法无法求解此类模型。针对以上问题,文章考虑负荷、电池储能等约束条件,建立了以净负荷方差、用户侧用电支出等为优化目标的电池储能系统调度鲁棒优化模型,并同时考虑了用户负荷波动、新能源出力波动等不确定因素。由于第二阶段的决策与优化结果会影响第一阶段决策的取值范围,需要改进列和约束生成算法以实现对该类鲁棒优化问题的求解。通过将目标函数、部分约束条件视为多个子问题考虑,对原列和约束生成算法的每次迭代中的子问题求解步骤进行扩充,使每次迭代中求解多个子问题,能够有效拓宽该算法的适用范围。最后,仿真结果验证了该方法的有效性,能够在不改变传统算法性能优势的情况下成功应用于非线性多目标鲁棒优化问题。     

计及新能源出力不确定性的电气综合能源系统协同优化

随着波动性强的新能源大规模接入配电网,主网下网功率波动增强,危及主网运行安全。为了有效降低新能源消纳对配电网的不利影响,建立了考虑新能源出力不确定性的电气综合能源系统协同优化模型。其中,动态场景方法被用来刻画新能源出力的不确定性,优化目标为最小化全系统运行成本和主网下网功率波动量。模型中考虑了温控负荷调节能力及配电网交流潮流和天然气网潮流等约束。利用分段线性化和二阶锥松弛方法,将模型转化为混合整数二阶锥规划问题。最后,在IEEE 33节点配电网和23节点气网构成的电气综合能源系统进行夏季和冬季算例仿真,验证了利用惯性更大的气网平抑主网下网功率波动的有效性。同时,仿真结果表明利用温控负荷调节能力可降低系统成本,且确保系统运行的安全。     

基于多阶段鲁棒优化的多站合一能源站市场优化策略

为解决考虑新能源出力不确定性的多站合一能源站参与电力现货市场问题,提出基于多阶段鲁棒优化的市场竞价策略。对多站融合系统中各子系统进行建模,其中包含分布式新能源、计算中心、电动汽车（EV）充电站、储能电站,并刻画了计算中心负荷的弹性和EV的异构性。以最大化最恶劣新能源出力场景下参与市场收益为目标,优化多站合一能源站的联合竞价,并将其转化为多阶段鲁棒优化进行求解。考虑到计算中心与能源站的利益主体不同,提出了基于拉格朗日乘子的成本分摊方法,将总收益在能源站和计算中心之间根据各自的贡献进行合理分配。最后,采用仿真算例验证了所提模型和算法的有效性。     

考虑电动汽车移动储能特性的智能楼宇群能量管理方法

考虑电动汽车在不同建筑之间的移动性及其与多建筑之间具有的功率交互能力,提出一种基于电动汽车移动储能共享特性的两阶段智能楼宇群能量管理方法。以区域内互联的智能楼宇群为研究场景,考虑分布式可再生能源与楼宇基荷的不确定性,利用随机规划方法建立了含电动汽车移动储能特性的楼宇群运行成本最低的上层优化模型。基于上层优化确定的电动汽车在不同楼宇的能量分配,下层从楼宇群供需平衡的角度,利用分布式算法建立了含灵活资源调度成本、传输损耗的楼宇总运行成本最低的自治模型。算例结果表明,所提的模型及策略可以促进能源互补,提升楼宇群运行经济性及可再生能源利用效率,为高比例分布式可再生能源的并网消纳与平衡问题提供新的解决思路。     

基于新能源出力保证率轨迹灵敏度分析的储能配置方法

大规模新能源接入电网使得电源出力的不确定性超过了负荷需求的不确定性,电力系统概率潮流加大了运行部门的管理难度。针对这一问题,提出了一种基于新能源出力保证率轨迹灵敏度分析的储能配置方法。首先根据新能源出力的不确定性,建立了受考核元件的概率潮流越限方程。其次,以新能源出力保证率作为参数改变量,建立概率潮流的轨迹灵敏度分析模型。然后,提出了使得概率潮流不发生越限储能容量配置策略,针对轨迹灵敏度较小的元件相关节点,计算储能功率需求和储能能量需求。最后,在中国南方某地区实际电力系统进行了算例仿真,验证了所提方法的有效性。     

计及网络动态特性的电—气—热综合能源系统日前优化调度

电—气—热综合能源系统的互联是提高系统运行灵活性与可再生能源消纳能力的有效手段之一。在详细分析热网与气网动态特性基础上,提出一种同时考虑气、热网络动态特性的电—气—热互联系统日前优化调度模型。首先,针对热网与气网的动态特性进行建模分析,挖掘其相应动态特性下所对应的储能能力。然后,建立兼顾气、热网络动态特性的综合能源系统日前优化调度模型,将模型线性化并进行求解。最后,构建仿真系统,计算分析管网动态特性对系统优化运行的影响,以及不同网络间的动态特性作用关系与协同优化潜力,所得结果证明了在综合能源系统中计及网络动态特性的必要性与可行性。     

可再生能源接入下考虑短路电流限制的发输电鲁棒规划方法

随着用电负荷密度增大、电网结构紧密程度提高及可再生能源接入带来的不确定性,短路电流越限问题突出.文中提出了一种可再生能源接入下满足短路电流限制的发输电系统鲁棒规划方法.首先,改进了计及网络拓扑结构和电源接入的短路电流计算方法,并内嵌网络结构优化和机组开停机操作优化短路电流水平.其次,采用自适应多面体不确定集合,考虑可再生能源出力不确定性和N-1随机故障,建立发输电系统三层鲁棒规划模型.上层为短路电流限制下的规划决策问题,以输电网扩展、电源建设年投资成本以及最差场景下的年运行成本之和最小为目标;中层寻找包含可再生能源出力与N-1随机故障的最差组合场景;下层为满足不确定场景运行约束的最优潮流问题.然后,利用对偶变换将三层问题转化为经典双层模型,采用列与约束生成算法进行有效求解.最后,IEEE 24节点系统的结果表明,规划方案在可再生能源出力不确定性下均能满足短路电流要求.