一种计及混合储能的微网能量优化控制策略

考虑风电出力随机性、波动性,为实现微网削峰填谷与功率波动抑制,提高系统运行经济性,提出一种计及混合储能的微网能量优化控制策略。策略包括能量优化与功率波动抑制两个阶段:在微网能量优化阶段,通过建立风电-储能联合运行调度模型,设计储能系统充放电罚函数,并以微网全天最大运行收益为目标建立目标函数,在长时间尺度条件下实现微网削峰填谷,同时提高系统运行经济性;在微网功率波动抑制阶段,采用基于变滤波时间系数的低通滤波算法,依据超级电容与蓄电池的实时荷电状态,将目标波动功率在混合储能系统中协同分配,实现短时间尺度下的风电出力波动平滑。算例分析验证了能量优化控制策略的正确性与有效性。     

基于分时电价机制的并网型微网多目标动态优化调度

针对并网条件下的微网优化调度问题,提出一种基于分时电价机制下的储能单元固定调度策略与可控微源动态优化调度相结合的微网运行调度方法。考虑系统功率平衡、失荷率及各种微源出力特性等主要约束,将储能蓄电池充放电折旧成本和与电网能量交换成本-收益计入运行经济成本,微网及电网侧发电污染物排放计入环境成本,建立了并网型微网多目标动态优化调度模型。并采用基于Tent映射混沌种群初始化方法和NDX交叉算子产生子代的多目标遗传算法NSGA-II优化系统内部可控微源出力。最后以风/光/柴/燃/储并网型微网系统进行算例仿真,验证所提模型合理性和求解方法的有效性。     

计及不同主体的微电网日前优化调度方案研究

对并网运行模式下的某微网系统的日前优化调度方案进行了分析,该微网系统涉及主网、可再生能源、蓄电池及用户多个利益主体。该系统既可从主网获取电能,也可从系统内部的光伏阵列、风机及储能蓄电池获得电能。在主网与微网的交换功率约束、蓄电池充放电电量约束及充电次数等一系列约束条件下,以平均负荷供电成本最小为目标构建了3种优化调度对比模型,并借助MATLAB工具,分别采用原始-对偶算法、混合惩罚函数法、改进的遗传算法对3种调度方案模型进行了最优求解,以实现不同利益主体的合理利益分配,使系统综合效益最佳。最后通过某微网系统算例验证了模型的有效性和经济性。算例结果表明,充分利用蓄电池的调控作用,以及选择性地接纳可再生能源,并适度提高微网与主网之间的交换功率,可使微电网运行于最优经济状态。     

含可再生能源的热电联供型微网经济协调的多目标优化调度方法

含可再生能源的热电联供型微网系统由于在节能、环保和经济等方面的优势,成为新能源利用的重要发展方向之一。首先构建了含风电机组、光伏电池、微型燃气轮机、燃气锅炉、蓄电池以及热/电负荷的热电联供型微网系统综合模型;随后,针对热/电负荷需求的不匹配性和随机特性,结合分时电价,建立起热电协调成本函数;最后,构建可综合考虑生产成本和热电协调成本的热电联供型微网系统的多目标经济协调优化调度模型。仿真算例表明所提出的多目标优化调度方法可有效提升热电联供型微网系统运行的综合经济性,对含可再生能源的热电联供型微网能量的优化管理具有积极的指导意义。     

包含蓄电池储能的微网实时能量优化调度

提出一种包含蓄电池储能的微网实时能量优化调度方法。该方法将全天24 h划分为峰、平、谷3种时段,在实时调度时,根据当前调度时刻所处的不同时段和蓄电池荷电状态所处的不同范围,采用不同的运行调度策略,同时以各微电源的有功输出与无功输出作为优化变量建立能量优化模型,设计了蓄电池放电罚函数并计入能量优化模型的目标函数中,可确保蓄电池随时维持一定的储能量以便在非计划孤网突然发生时为微网提供紧急功率支撑。该方法不仅可实现微网的可靠、经济运行,还有助于对主网进行"削峰填谷"。算例分析验证了所提方法的有效性。     

基于改进蝙蝠算法的微网群能量优化方法

针对微网群如何稳定运行以及最大程度减少网群运行成本等问题,进行了基于改进蝙蝠算法的微网群能量优化研究。系统以离网运行的两个交流微电网和一个直流微电网构成的微网群作为研究对象,构建包含集中储能系统的微网群架构,利用运行成本和环境影响成本为多目标函数建立优化调度模型,通过二元对比权定法将多目标函数转化为单目标函数,采用基于Tent映射与柯西变异的改进蝙蝠算法进行能量优化。结果表明,对比传统的微网群优化方法,该系统能量优化方法具有较好的系统运行稳定性,有效提高了系统经济效益,使得日运行综合成本降低了14.63%。     

考虑多主体主从博弈的多微网协调优化调度

为促进微网间能量互济及提高系统运行经济性,提出考虑多主体主从博弈的多微网协调优化调度模型,该模型包括日前和实时两个调度阶段.在日前调度阶段,以计及储能运行成本和负荷调度补偿成本的微网运行成本最低为目标建立多微网优化模型;在实时调度阶段,基于储能日前充放电计划及可再生能源和负荷功率波动,构建发电微网和用户微网之间的Stackelberg主从博弈模型,以协调微网间电能交互.同时发电微网之间的价格竞争通过非合作博弈进行模拟,用户微网的用电行为通过演化博弈进行模拟,并证明博弈模型均衡解的存在性.最后通过算例分析验证所建模型的有效性与经济性.     

基于改进遗传算法的蓄电池容量配置及充放电策略研究

蓄电池作为储能装置,是确保微网稳定经济运行的重要组成部分,为了研究它对微网经济效益的影响,建立了基于微网经济性最优的蓄电池容量配置模型。针对某企业内热电联产型微网系统,构建了孤网和并网下以综合运行成本最低为目标函数的微网经济优化调度模型,在孤网下提出了一种定量分析方法配置蓄电池所需最小容量,通过模型求解确定实现微网总成本最低所需配置的蓄电池容量。在实时电价背景下,采用改进遗传算法优化各时刻蓄电池出力及向外网的购售电量,制定了蓄电池最优充放电策略,仿真结果验证了所提模型、策略的有效性和算法的适用性。     

计及功率交互约束的含电-氢混合储能的多微电网系统容量优化配置

在混合交直流多微网系统中,其经济性和运行可靠性受到容量优化配置的影响。考虑到基于电储能以及氢储能系统(电解槽/燃料电池/储氢罐)的混合储能系统所具有的优势,建立了电-氢混合储能型多微网系统框架。其次,针对电-氢混合储能型多微网系统,提出了考虑系统的实时能量供需状态和储能状态的多微网运行控制策略。在容量优化配置模型中引入功率交互约束模型,并在配置过程中嵌入所提出的运行控制策略。最后,以算例分析证明功率交互约束的必要性,并采用灰狼-正弦余弦优化算法求解配置模型。所得配置结果优于改进灰狼算法和改进粒子群算法。通过模拟全年运行情况,验证了所提优化配置方法的有效性和电-氢混合储能系统在季节性储能上的优势。     

光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理研究

在分析光伏发电和微型燃气轮机动态模型及运行特性的基础上,研究了光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理策略。基于光伏与负荷功率波动的频率特性,提出了变步长时间序列法预测光伏与负荷功率,控制微型燃气轮机输出。为了保证混合微网运行的可靠性和提高蓄电池的运行效率和工作寿命,提出了模块化的储能蓄电池管理模型。混合微网并网运行时,利用可控的微型燃气轮机平滑光伏功率波动,使混合微网成为一个可调度的功率源;孤岛运行时,储能蓄电池与微型燃气轮机共同补偿光伏与负荷功率的差额,实现微网的稳定运行。采用PSCAD/EMTDC和Matlab联合仿真,证明了本文提出的能量管理策略的正确性,同时可有效减小储能设备配置容量。     

基于区域能源中心的居民电热用能多目标优化

针对当前居民用能优化仅考虑单一电能的不足,文章提出了一种新的耦合居民侧能源转换电器和区域能源中心(district energy centre,DEC)的居民电热用能多目标优化方法.为实现通用性,基于能源集线器的概念,首次提出了耦合DEC的居民用能通用化建模方法.进一步,通过构建以居民购能成本和用户不舒适性最小为目标,...     

计及生物质能的热电联供系统经济运行优化策略

为提升我国农村地区生物质能利用效率,借助热电联供(CHP)系统高用能效率优势,给出一种计及生物质能的CHP系统经济运行优化策略。在考虑了运行功率及容量约束下,对生物质能燃气发电、光伏发电以及储能电池等的运行成本进行建模分析,将CHP系统运行经济性优化转化为求解最小系统运行成本问题。在优化问题求解过程中,为提升传统粒子群算法求解效率,采用灰狼-粒子群算法降低优化过程陷入局部最优概率,提升优化算法运行速度。仿真结果表明,灰狼-粒子群算法具有更快的算法收敛速度,能够改善计及生物质能的CHP系统用能经济性,有效降低农村地区用能费用,促进生物质能推广应用。     

基于能源集线器的微能源网建模与多目标优化调度

提高能源利用率是实现能源可持续发展的重要举措。基于能源集线器的概念,提出了微能源网的通用化建模方法,得到线性的功率平衡方程。进一步地,以系统总收益最大化和能源利用率最大化为优化目标,构建了微能源网多目标优化调度模型。结合加权和法在Matlab和GAMS软件上求解得到多目标优化调度模型的Pareto前沿,并采用模糊隶属度函数求取最优折中解,作为多目标优化调度方案。最后,构建典型的微能源网进行验算。结果表明,所提出的通用化建模方法具有直观性和通用性,所提出的多目标优化调度模型能为调度决策者提供多维度的调度方案,兼顾了系统运行的经济性和高效性。     

微电网小区间的能量协作调度策略研究

针对配备能量收集设备的多个微电网小区构成的能量管理系统。为充分利用多个微电网小区分布式能源,研究微电网小区之间的能量调度与能量协作问题,以最小化系统从传统电网购买的能量。本研究首先建立能量协作调度优化模型,允许微电网小区之间共享各自收集的能量,处理用户的弹性用电请求。在满足用户服务质量要求的前提下,最大化系统能效。基于此模型和目标,采用Lyapunov优化,提出了微电网小区实时能量协作调度算法。仿真结果表明,在该协作模型下所提算法能够以较低复杂度取得接近最优的性能和时延。     

基于能源集线器的区域综合能源系统分层优化调度

针对时变电价且运行方法灵活的中小型区域综合能源系统,提出一种基于能源集线器的分层优化模型。研究区域综合能源系统耦合关系和热电比可调机理,建立能源集线器扩展模型。计及包括用能替代的综合需求侧响应,以综合用能成本较低和用能能效较高为目标建立双层优化模型,采用Lagrange乘子法将下层目标KKT条件作为上层优化的可行性度量进行求解。对于具体ICES网络拓扑,考虑能量连接器的动态过程并计算混合潮流,选取电/热/气网运行状态评价指标,对多目标问题进行Pareto决策面搜索,应用模糊综合决策方法在机组分配方案中择优。算例验证了所提方法的有效性。     

基于粒子群算法的配电网储能优质优化研究

随着经济发展由粗放式增长向集约型增长转变,对配电网储能进行优化成为了学术界的前瞻性研究,这对于我国加速发展意义重大。本次研究利用粒子群优化算法以及双层多目标优化配置数学方法,构建了基于粒子群优化算法的配电网储能优质优化研究模型,该模型在对主动配电网概率潮流进行计算的基础上,达到了提高广义电源运行效率的效果,从而为相关人员进行含广义电源的配电网管理提供了方法参考。以PG&E-69节点配电系统作为研究对象,对该模型进行验证。研究结果表明,智能算法类型对广义电源优化配置的影响并不大。同时较上层模型,下层模型对广义电源优化配置的效率更高,因而,要实现广义电源的高效运行,进而提高配电网的储能效果,必须实现双层模型的合理运用。本研究可以为配电网储能优质研究提供一定的指导价值。     

A method of estimating energy saving effect and its application to factory energy supply systems

In order to carry out energy saving service, it is indispensable to calculate the energy saving effect quantitatively by presuming the energy cost at the time of not executing the energy saving measure. However, it is difficult because the energy cost changes when environment (energy demand, unit prices of fuel or electric power, and so on) changes even if an energy saving measure is not executed. Although the effect has been conventionally evaluated by the difference between the energy costs before and after the energy saving measure, the effect cannot be calculated correctly when there is environmental change. In this paper, we propose the method of estimating the energy saving effect by presuming the energy cost after an energy saving measure, assuming that the measure is not executed, and show the results of its application to the practical power plants. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 168(4): 14–20, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20880     

电网能源多层次优化调度模型设计及其Matlab仿真分析

为了提高电网能源多层次优化调度效率,对分层和总体架构展开设计,并建立优化调度模型。利用优化调度模型并结合遗传算法来构建求解模型,采用MATLAB仿真软件测试了分层优化方法对系统分布式设备的效果,优化结果表明:在区域边际成本比电价低的情况下,则对配网进行售电。区域3具有较低的发电成本,使其跟上级配电网大部分时间具有正的交换功率,区域3对配网实施售电获得利润3。区域3优化调度电能供需运行功率好交换功率,除了在10:00~14:00时间之外,微型燃气轮机都保持满发的状态。该区域在许多时段都是从配网中购入电量后再提供给用户,从而达到降低经济成本的目的。     

集中控制式微网系统的稳态建模与运行优化

包含多种分布式能源和可控负荷、作为一个可控整体的微网具有灵活的运行方式和可调度性能,既可与主网并网运行,也可以孤岛形式自主运行.在建立各种分布式能源稳态模型的基础上,建立了集中控制模式下的微网优化调度模型,提出了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.以一个微网系统为例,讨论了所采用的交互式运行控制策略、优化目标函数以及主网电价类型的不同对系统运行优化结果的影响,验证了所建立的模型的合理性.     

基于教与学模式改进一致性算法的电—气能量流协同优化

在综合能源网背景下,需考虑将多能量流进行分布式协同优化。针对电力、天然气多主体分布式自治决策的特点,考虑电—气耦合关系,建立了含新能源的多能流局域网优化模型,并通过能源路由器建立了一种合理的规划机制,从而保证各个能源局域网之间能量的有序流动。基于教与学模式优化算法对常规一致性算法进行了改进,并对该优化问题进行了求解,实现了电—气耦合系统的分布式协同优化。能源路由器既是能量装置,又是信息节点,能够将不同能量形式有机整合、协调优化。而基于教与学模式的改进一致性算法有更好的搜索能力和寻优能力,可获得更好的优化结果和计算效率。利用IEEE 118-GAS90电—气互联网络系统算例进行测试,结果验证了所述方法的有效性和可行性。