考虑功率互济的多微网集群运行优化与分析

微网（microgrid,MG）是智能电网的重要组成部分,其可以接入多种分布式可再生能源,为本地负荷提供服务。然而,可再生能源发电的间歇性限制微网可靠运行。安装储能和柴油发电机可以解决可再生能源发电的间歇性问题,多微网功率互济也是保证微网可靠运行的有效措施。文章首先假定微网的可再生能源发电和负荷是可以提前确定的,讨论了双微网系统的离线运行优化问题,在此基础上,研究了双微网功率互济和储能对微网购电成本的影响。然后,在离线优化运行方案的启发下,提出了双微网系统的在线运行优化策略,在线策略不需要任何预测信息,更易在实际的智能电网系统中实现。仿真结果表明,在线策略可以获得接近离线算法最优解的次优解。最后,基于双微网系统的在线运行优化策略,提出了适用于多微网运行优化的在线运行优化策略。     

基于微网技术的家庭能源管理系统研究

家庭能源管理系统是未来智能电网在配电侧发展的重要研究方向。以包含光伏发电、蓄电池储能和家庭负荷的家庭直流微电网系统为研究对象,研究了各个单元的基本控制策略,并提出了基于微网技术的家庭微网能量调度策略。系统的工作模式包括并网工作模式和离网工作模式,通过能量调度策略来维持系统功率平衡和直流电压稳定。在Matlab/Simulink下搭建了家庭直流微网系统并对该控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,系统在并网运行模式和离网运行模式下均能保持直流侧电压稳定,验证了家庭能源管理系统的正确性和有效性。     

#br# 协调柔性负荷与储能的交直流配电网经济优化调度

由于配电网中可再生能源和直流负荷逐渐增加,直流配电网的发展受到重视,关于交直流配电网优化调度的研究成为重要课题之一。为了促进可再生能源消纳,协调交直流两侧运行状态,降低配电网运行成本,将柔性负荷分为可转移负荷和可削减负荷,同时考虑储能参与优化调度的影响,计及交/直流线路损耗、储能和换流站损耗,通过调度分布式电源、储能系统以及电压源型换流器的输出功率,以购电费用、弃风弃光惩罚费用、网损费用、柔性负荷调度成本之和最小为优化目标,基于二阶锥松弛、分段近似线性化等技术,建立交直流配电网经济调度模型。最后在50节点算例系统上仿真分析,结果验证了所提优化调度方案的有效性和合理性。     

Applications of shared economy in smart grids: Shared energy storage and transactive energy

Increasing renewable energy is integrated with power systems and more flexibility is required to address the fluctuation problems caused by renewable energy. Advanced communication and measurement technologies enable the electric grids to approach smart grids which have more solutions for the high penetration of renewable energy. The shared economy as an emerging commercial model has attracted much attention and is widely applied in smart grids. This paper is focused on the state of the art of shared energy storage and transactive energy (TE) which are the typical applications of shared economy in smart grids. The concept, market structure, and demonstration projects of shared energy storage and TE are provided.     

基于大规模储能系统的智能电网兼容性研究

有效协调小容量分布式发电(distributed generation,DG)和集中式可再生能源发电(collected renewable generation,CRG)是中国未来智能电网发展的重要特征。分散储能系统(distributed energy storage system,DESS)和集中储能系统(mass energy storage system,MESS)将在大容量CRG和小容量DG的安全、稳定接入大电网中发挥重大作用。文中在对智能电网兼容性问题进行深入分析的基础上,探讨了考虑电网供蓄特性的协同调度,提出了涵盖输配电网CRG-MESS供蓄配置以及微网DG-DESS供蓄配置的智能电网兼容性解决方案。     

直流配电系统示范工程现状与展望

直流配电系统可以更高效、可靠地接纳分布式发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷,是实现碳达峰、碳中和目标的有效途径之一.总结国内外直流配电系统示范工程的现状,分析国内外示范工程的实践经验.工程案例表明,政策支持是直流配电系统快速发展的重要基础,关键技术和设备的研发是实现直流配电系统大范围推广的关键因素,直流配电系统的发展和推广有利于能源的高效利用与可再生能源的大规模消纳.结合我国目前直流配电系统的发展现状,给出我国未来直流配电系统发展的建议.     

Optimal Distributed Generation Allocation and Load Shedding for Improving Distribution System Reliability

Recent deployment of distributed generation has led to a revolution in distribution systems and the emergence of “smart grid” concepts. The smart grid mainly intends to facilitate integration of renewable energy sources and to achieve higher system reliability and efficiency. Different distributed generation types found in modern distribution systems can be classified into two main categories: intermittent- and dispatchable-based distributed generation; the latter has a unique capability of enabling successful islanding operation, thus improving system reliability. This article proposes a methodology for allocating dispatchable distributed generation units in distribution systems to economically improve system reliability. Distributed generation installation and operation costs are to be optimized against the reliability value, expressed as customers’ “willingness to pay” (WTP) to avoid power interruptions. Therefore, the main goal of this research work is to determine the optimal combination between distributed generation units to be installed and loads to be shed during all possible contingencies. A probabilistic load model is adopted to determine the optimal size of allocated distributed generation units.     

新型配电系统分布式源网荷储资源广域电压自趋优管控方法

不同于单纯电能分配的传统配电网,新型配电系统逐步展现出源-网-荷-储等众多资源的强耦合强关联复杂大系统形态,其各类资源呈现出“点多、面广、量少”的广域分布特征。挖掘可再生能源发电、分布式储能及柔性负荷等分布式资源的广域电压调控潜力对构建源网荷储高度融合的新型配电系统具有重要意义。文中提出了一种基于数据驱动的新型配电系统分布式源网荷储资源广域电压自趋优管控方法,通过可再生能源发电、储能及柔性负荷等分布式资源的综合协同控制,在保证储能后备容量和降低网损的同时能够提高配电网广域电压质量。最后,以某城市配电网为例验证了所提方法的有效性和先进性,比传统调压方法更加契合新型配电系统的电压调控需求。     

面向智能电网能量调控应用的超导磁储能技术：理论模型、装置特性、研究现状和应用展望

超导磁储能技术在未来智能电网的快速、高效、智能化能量调控中具有重要的应用前景。为推进此技术的实用化研究,构建了基于电路-磁场-超导体耦合分析原理的能量交互仿真模型,开发了能量交互实验测试平台,在超导磁储能系统中友好地桥接了应用超导领域和电气工程领域。在总结超导磁储能技术研究现状的基础上,提出了面向低温液氢燃料电池汽车应用、低压直流微型电网应用及未来智能电网应用的新的实用系统方案设计及可行性分析,展望了超导磁储能系统在未来智能电网的发、输、配、用电环节中的核心应用模式和重要应用前景。     

高比例可再生能源电力系统结构形态演化及电力预测展望

在清洁化、低碳化和智能化的能源革命背景下,高比例可再生能源成为电力系统未来发展的一个突出特征,也导致了电力系统结构形态的巨变。文中对高比例可再生能源电力系统结构形态演化及电力预测方法进行了阐述。首先分析了电力系统结构形态的内涵及其要素,建立了其形态演化的驱动力综合模型,然后结合高比例可再生能源发展趋势,分析其对电力系统形态结构的影响,建立高比例可再生能源驱动的电力系统形态演化模型。围绕高比例可再生能源电力系统结构形态演化机理和复杂多重不确定性运行场景下的电力预测理论两个科学问题,分四个方面对其研究体系进行了详细阐述。     

智能配电网研究热点

智能配电网是智能电网的重要组成部分。随着电力生产形式、传输模式和电能利用方式的变化,配电网发展和运营不仅经历着原有技术和设备的升级改造,同时也面临着分布式电源接入、电力市场改革和高新技术集成与应用等许多新的问题和挑战。从能量、信息、市场三个方面介绍了智能化配电网的典型特征,在此基础上指出了配电网在网络规划、自愈控制、态势感知、资产管理、信息通信、分布式电源及储能等方面的关键技术,提出了智能配电网技术发展路线,为相关研究提供了参考。     

智慧建筑低碳运行应用案例分析

新能源发电、储能等技术的发展,改变了传统电网的拓扑结构。与此同时,建筑内智能技术的发展,也使得建筑从单一型能源消耗者向混合型能源产销者转变。因此,智慧建筑在电网中的角色与功能都发生了显著变化,对于零碳电网需求下智慧建筑的定义、组成及内涵需要进一步明确与总结。首先,对智慧建筑参与零碳电网的原理进行了论述;其次,基于建筑内发电量充裕度差异讨论分析了智慧建筑与电网的并行模式;最后,对未来电网与未来建筑的发展方向进行了展望。     

智能电网中的柔性负荷

随着电力供需矛盾的日益突出以及分布式能源的大规模接入,智能电网应运而生。作为智能电网的最重要特征之一,电网-负荷之间的"互动性"受到越来越多的重视分析了负荷柔性对提高电力系统运行水平的影响,比较了双向互动电网与传统电网的主要区别,介绍了国内外互动电网的建设现状,明确了负荷柔性化控制技术的发展目标,阐述了负荷柔性管理的实现方法。     

高比例可再生能源电力系统的关键科学问题与理论研究框架

大力发展可再生能源是应对能源危机和环境问题的重要手段,高比例可再生能源并网将成为未来电力系统的基本特征。文中从高比例可再生能源接入带来的强不确定性和高度电力电子化带来的稳定机理变化两个方面,分析了高比例可再生能源电力系统面临的关键科学问题。在此基础上,从中国未来电力系统结构形态分析与电力预测、含高比例可再生能源的输电系统规划、含高渗透率可再生能源的配电系统规划、电力电子化电力系统稳定性分析、含高比例可再生能源交直流混联系统的优化运行等5个方面,提出了高比例可再生能源电力系统的研究框架,重点阐述了这5个方面的相互关系。最后,对未来高比例可再生能源电力系统的研究进行了总结和展望。     

考虑分布式可再生电源和储能的智能配电网可靠性评估综述

储能是提高消纳高比例分布式可再生能源(DRG)的有效措施,是智能电网发展的重要组成部分之一.分布式可再生能源和储能的快速发展给配电网安全运行和供电可靠性带来巨大挑战和机遇,为此国内外学者近几年开展了大量研究,是目前热点研究领域之一.文中对计及DRG和储能的配电网可靠性评估研究进行系统分析,重点介绍DRG和储能对配电网可靠性的影响因素,建立含DRG和储能的配电网可靠性评估元件模型、DRG发电模型和储能充放电模型,从评估配电网可靠性的指标体系出发,分析适用高比例分布式可再生能源和储能的配电网评估方法,最后提出了在未来研究中急需解决的几个问题.     

高比例可再生能源电力系统的协同优化运行技术展望

近年来,随着风力发电和太阳能发电的大规模快速发展,以及交流、直流输电线路的不断建设,中国电力系统呈现高比例可再生能源和交直流混联电网两大重要特征和趋势。在分析国内外研究现状及存在问题的基础上,文中从源—荷双重不确定性的交直流混联系统态势感知、考虑宽频带稳定约束的大规模可再生能源集群并网协调控制、高渗透率可再生能源配电系统源—网—荷交互的灵活重构与协同运行、高比例可再生能源并网的交直流混联系统多尺度运行优化与决策等四个方面,提出了含高比例可再生能源电力系统协同优化运行方面亟待研究的关键技术内容,构思了研究方案,并对其难点问题与挑战进行了展望。     

基于Voronoi图的多站融合变电站选址定容优化

多站融合变电站是支撑泛在电力物联网建设的基础保障,其发展也给传统变电站规划带来新的挑战。考虑多站融合变电站高效连接储能、数据中心负荷、电动汽车充电负荷、新能源微电网等多元主体的服务特性,提出一种多站融合变电站选址定容优化规划方法。考虑变电站服务主体的个性化需求,结合Voronoi图理论,以多维度负荷距成本最小为优化目标,建立优化模型及其求解方法流程。结合某地区电网规划实例,仿真分析多站融合变电站选址定容优化规划方案,并与传统规划方案进行成本比对,验证了模型的有效性。结果表明:所提的多站融合变电站选址定容优化模型有利于促进配网中站、源、荷、储、充多资源的紧密协同。     

系统安全背景下未来智能电网建设关键技术发展方向——印度大停电事故深层次原因分析及对中国电力工业的启示

从外部环境以及内部生产运行中的管理层面和技术层面对本次印度大停电事故的原因进行了深入分析,从管理层面和技术层面分别提出了促进中国电力系统安全稳定运行的基本思路。同时,考虑到电网智能化是未来电网发展的趋势,具有坚强、自愈等特点的智能电网能够有效抵御电网安全风险,提出了基于系统安全的中国未来智能电网建设关键技术发展方向,包括分布式发电并网技术、智能配电技术、智能用电技术和电力系统储能技术,能够为中国下步智能电网发展及电力系统安全稳定运行提供借鉴和参考。     

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。     

直流电网核心装备及关键技术展望

直流电网技术是解决区域内高比例可再生能源并网和消纳问题的有效技术手段,但构建直流电网将面临技术、装备和标准等方面的诸多挑战。基于直流电网的技术特点,分析了高比例可再生能源并网、远海风电并网、直流配电网等3种典型应用场景,详细阐述了直流电网关键技术和核心设备的最新研究进展,研究提出了直流电网技术的发展方向,分析了未来直流电网发展需要研究的关键技术,指出未来随着直流电网基础理论体系的完善,以及关键技术、核心设备的突破,直流电网技术将在全球广泛互联的能源网络中发挥更大的作用。