基于一致性算法的主动配电网源-荷-储分布式协调优化调度

针对可再生能源高渗透率的主动配电网调度运行存在的网络拓扑多变、通信及计算量大等问题,建立了基于多智能体的配电网源-荷-储完全分布式模型。为增强负荷参与调度的意愿,对系统内柔性负荷进行分级优化建模,改变柔性负荷边际效用。通过设置节点负荷比重改进一致性算法,应用算法对各智能体的边际成本提取变量。通过一致性协调优化的方式实现源-荷-储的协调运行,提高配电网的运行经济性。算例仿真与分析验证了该模型的有效性。     

主动配电网源–荷–储分布式协调优化运行(一):基于一致性理论的分布式协调控制系统建模

针对可再生能源高渗透率主动配电网调度运行中出现的网络拓扑多变、通信信息量大、集中计算困难等问题,提出一种基于多智能体的配电网源–荷–储完全分布式协调控制建模方法。首先,分析了配电网集中控制协调优化存在的问题,并提出集中–分区分布式、集中–单元分布式、完全分布式3种分布式协调控制建模方案。在此基础上,结合配电网的网络结构与通信方式,选择基于一致性理论的完全分布式方案构建配电网多智能体分布式协调控制系统。最终,以主动配电网内可再生能源及主动负荷运行效益最大化为目标建立协调运行模型,并结合模型定义一致性变量以便后续采用一致性协调算法进行完全分布式求解。     

独立型微电网源荷协调配置优化

独立型微电网需要支持多种电源和多种负荷高效稳定的组网运行。针对源荷双侧的不确定性,提出一种通过源端模型和负荷端模型迭代协调达到系统综合成本最小化的优化配置方法。在源端,根据用户负荷,考虑供电可靠性和可再生能源利用率,以等年值成本最小为目标函数,对多电源容量进行优化配置并提出电源出力最优调度策略。对于负荷端,利用模糊隶属度函数对峰谷时段进行动态划分,根据电力需求价格弹性模型,以电力负荷与可再生能源发电功率的差值绝对值和最小为目标函数,对动态分时下的峰谷电价进行优化,计算用户需求响应后的负荷。源荷模型交替迭代,得到风光柴储多能系统综合成本最小化的最优解。对某海岛微电网进行仿真研究的结果表明,该优化模型能够提高可再生能源配置容量和渗透率,缓解弃电现象,减轻柴油发电机和蓄电池的工作压力,在保证供电可靠性和用户利益的同时增加微电网的经济效益和环保效益。     

基于多智能体系统的微电网联络线潮流精确控制

针对多能流互补耦合的动态特性差异、多元用户互动与高渗透率可再生能源强不确定性等新特点,提出一种基于多智能体系统的微电网联络线潮流精确控制策略,确立多级控制目标,以实现多主体互动及分布式能源协调运行。在考虑市场电价、燃料消耗、污染排放和运行维护等因素的基础上,构建微电网系统多目标优化调度模型,协调不同控制响应速率的分布式能源。基于多智能体系统构建稀疏通信网络,通过一致性算法迭代得出系统的平均电压和频率信息,通过优化下垂控制的参考电压和频率,实现联络线潮流的精确控制。另外,仅通过邻接智能体之间通信,克服了集中式控制通信时间较长的问题。     

计及需求响应的主动配电网双层优化调度模型

主动配电网(active distribution network,ADN)能够综合运用需求响应和协调优化管理两大手段,通过源荷协调互动,最大限度上实现分布式电源的高效消纳和系统运行的安全经济。文章提出了计及需求响应的主动配电网双层优化调度模型。其中电价协调层以价格型需求响应为核心,通过调整日前实时电价优化各时段负荷需求;可调度单元控制层基于负荷需求,在计及ADN内部不确定性因素对系统安全影响的前提下,以运行成本最低为目标制定系统运行计划。调度模型双层之间基于信息双向流动实现协调互动,为提高求解效率,提出了将智能优化算法和传统优化算法相结合的求解策略。算例结果表明,所建模型能够保障系统安全裕度、降低配网运行成本、提高用户满意度和减小负荷峰谷差。     

需求侧响应下的微网源-网-荷互动优化运行

微电网是利用可再生能源的主要方式之一,是典型的"源-网-荷"一体化系统,与智能电网、需求侧管理、分布式电源等技术联系紧密,目前已经成为能源研究的重要领域。本文通过考虑微网内源侧的不同类型分布式能源运行特点、负荷侧的不同类型需求侧响应方式以及网侧的电压约束等,建立了微网源-网-荷互动优化运行数学模型,通过滚动优化算法进行仿真分析。算例分析表明,利用本文提出需求侧响应下的管理系统模型,不仅提高了电网用电的经济性和环境友好性,而且降低了微网的负荷峰值和负荷冲击,提高了用电效率。     

考虑源网荷储协调优化的主动配电网网架规划

针对源网荷储的协调优化,以年综合费用最小为目标,建立了主动配电网网架三层规划模型。通过三层模型的相互传递与配合,对配电网中的分布式电源、可中断负荷、配电网架以及电池储能进行协调优化,采用基于树形结构编码的改进遗传算法与原对偶内点法相结合的混合求解算法对所提模型进行求解。29节点系统算例验证了本文所提方法的正确性和有效性,并表明在配电网架规划中考虑源网荷储的协调优化可有效降低网架规划成本、改善配电网负荷特性。     

考虑光伏并网不确定性的需求侧分时电价运营策略

针对分布式光伏电源并网对配电网源荷运行特性的影响,本文首先结合消费心理学分析了用户需求对分时电价的响应特性,接着研究了统计配电网供给侧运营成本效益,以及描述光伏电源并网输出不确定性的数学模型。在此基础上,基于模糊机会约束理论,提出了配电网考虑分布式电源并网不确定性和需求侧可中断负荷的分时电价优化运营模型,进而结合机会约束等式和粒子群优化算法,研究了所提电价优化运营模型的求解方法,最后论证了所提电价运营策略的可行性。     

基于模型预测的微电网日内分层调度研究

随着可再生能源的大规模接入,可再生能源和负荷不确定因素给微电网优化调度带来了新的挑战.提出基于模型预测的微电网分层调度模型,采用分层模型预测控制策略实现"源–网–荷–储"的日内协调运行.日内优化层以运行成本最小为目标函数,为日内修正层提供参考值.日内修正层以修正后的调度计划与参考值偏差最小为目标函数,并根据预测输出与实...     

主动配电网主站方案研究

纳入分布式能源接入、储能系统、大功率直流负荷接入的主动配电网系统中,传统的配网主站功能已难以满足源网荷的优化协调控制需求。针对主动配电网的特点,利用多源大数据信息融合技术建立源网荷协调控制系统,实现了主动控制、主动服务的主站功能需求,为后续主动配电网主站实施提供了参照。     

考虑风电消纳的区域多微网分层协调优化模型

随着电力市场改革不断深入,研究配电侧多微网间的能量交易问题对提升区域经济性具有重要意义。为减少微网运行经济成本、促进可再生能源消纳以及降低微网大规模接入对配电网运行造成的不利影响,以相邻范围内多微网间能量交易作为研究对象,构建了基于合作博弈的区域多微网分层协调能量优化管理模型。该模型上层为管理中心统一定价,下层为各微网自治优化。下层考虑不同类型负荷的需求响应,并通过协议签订形式形成与用户间的协调运行;采用二阶锥松弛技术将含潮流约束的非凸非线性规划问题转化为可有效求解的二阶锥优化问题,并采用对偶理论、Big-M法等分解理论将原双层规划模型转化为易求解的单层规划模型。上层管理中心制定电价并与微网进行多次决策交互以获得区域多微网经济运行的均衡状态,随后基于Shapley值对区域多微网进行收益分配。最后通过算例验证了该模型对于提升微网收益、促进可再生能源消纳的有效性。     

基于目标机会约束规划的储能容量优化配置模型

针对高比例可再生能源的不确定性给主动配电网的电力平衡与灵活性运行带来的影响,提出了一种基于目标机会约束规划的储能容量配置方法。首先分析了含高比例可再生能源的主动配电网中典型"鸭型净负荷曲线"场景下的电力需求与灵活性需求问题,由此引入目标机会约束规划方法,建立了考虑电力需求裕度、灵活性需求裕度的目标机会约束规划模型以配置储能资源。最后,通过算例验证所提模型的有效性,仿真结果表明,所提储能容量优化配置模型及其协同运行方案能有效解决高比例可再生能源接入下典型"鸭型净负荷曲线"场景中的电力需求以及灵活性需求不足问题。     

基于多代理的主动配电网规划样本自动模拟研究

可再生能源的高渗透率接入、柔性负荷的高参与度、运行协调管理的高效可靠要求,均使得传统的管理投资方式难以满足多主体接入下配电网的投资发展要求。为适应主动配电网中多主体接入,促进清洁能源的消纳,为配电网精确投资规划提供丰富样本,提出基于多代理的主动配电网规划样本自动模拟模型。基于构建的分布式电源、储能及柔性负荷的多代理时序模型,提出了以电网代理引导的主动配电网自动协调模拟策略;考虑负荷增长模式与配电网技术路径更迭,实现不同投资方案下主动配电网的规划样本自动模拟,以提高主动配电网中多主体的利用效率。算例结果表明,所提模型通过追随主动配电网技术路径的发展,能够有效实现配电网长时间尺度的运行模拟。通过自动模拟方法产生的分布式电源出力与负荷波动情况等配电网特征量可用取代作为后续配电网投资规划的数据样本。     

可再生能源消纳责任权重制下计及源荷储互动的电力市场均衡研究

由于可再生能源发电具有的不确定性与波动性,弃风弃光现象居高不下。可再生能源消纳责任权重制（renewable energy portfolio standard,RPS）试图通过规定供用电主体的消纳责任,保障可再生能源发电主体的经济运行。因此,分析RPS下电力市场中源荷储运行策略以及市场均衡状态变得尤为重要。基于电力现货市场与RPS规则,提出了用于分析RPS下电力市场中源荷储交互均衡的2阶段模型:下层模型考虑了可再生能源发电不确定性的日前现货市场出清模型和超额消纳量交易模型;上层模型中微电网基于下层模型的分时节点电价和超额消纳量交易价格,优化投资、交易、运行策略。文章使用对角化算法迭代求解上述双层均衡问题,并以IEEE 14节点为例验证模型和算法的可行性。结果表明微电网投资、运行和交易策略在RPS下发生显著改变,系统可再生能源消纳量显著提升。     

一种市场环境下的电网友好型多微网优化调度方法

摘 要：针对配电网中的多微网系统,提出了一种市场环境下的电网友好型优化调度方法,并建立了日前双层优化调度模型。首先构建了配电网层优化调度模型,通过优化各微网的出力,在保证可再生能源发电比例的同时,减小输电网与微电网向配电网注入功率的波动性,提高配电网运行的经济性,从而提高电力系统接纳微电网的积极性,有助于市场环境下微电网的运行与发展。其次,在微网层,采用多场景技术描述光伏与风电出力的随机性,并将微电网与配电网视为不同的利益主体,设计动态电价激励机制,引导微电网按照配电网需求优化出力,从而建立微网层的经济与环保优化调度模型,协调分布式电源出力。采用模拟退火算法求解模型,仿真算例验证了模型的合理性与有效性。     

一种面向微电网多自主体系统的实时电价算法

针对微电网中多个可控出力的供电端向多位用户供电的电能优化调度问题,结合多自主体网络的协调控制机制,从而搭建基于全分布式控制的微电网能量管理系统。根据对偶分解,分解社会效益最大化问题为对偶子问题,并将求解对偶问题的最优Lagrange乘子转化为求解实时电价,从而提出基于Lambda-Consensus的实时电价算法。依据信息交互机制,将功率项反馈给电价计量单元,并根据电价参考值更新本地的电价计量值,进而供电端和需求侧的发/用电调度单元分别响应电价,在有功功率输出/输入的约束下调整发/用电行为,最终实现功率平衡和社会效益最大化。实例验证该算法的有效性和即插即用特性,并在大规模网络下也能达到理想的收敛效果。     

基于主从博弈的微电网群多阶段鲁棒优化规划

针对微电网群作为市场主体接入配电网引起的利益冲突问题,提出一种微电网群多阶段鲁棒优化规划方法.基于主从博弈理论建立配电网与微电网群的双层规划数学模型:上层为配电网优化运行模型,以降低运行成本并提升电压水平为目标;下层为微电网群优化规划模型,解决微电网群内电源的容量配置问题.考虑到负荷增长的不确定性,在模型中增加鲁棒优化...     

基于多主体博弈与强化学习的并网型综合能源微网协调调度

针对传统集中式优化调度方法难以全面反映综合能源微网内不同智能体的利益诉求,以及人工智能技术在综合能源调度方面的应用亟待进一步挖掘等问题,提出了基于多主体博弈与强化学习的并网型综合能源微网协调调度模型和方法。首先,针对并网型综合能源微网中横向电气热冷各子系统及纵向源网荷储等各环节的不同投资与运营主体,开展了多智能体划分;其次,针对可再生能源服务商、微网系统能源服务商、电动汽车用户等智能体,分别构建了各自的决策模型,并建立了以多智能体间利益均衡为目标的联合博弈决策模型;再次,针对多主体博弈这一高维决策难题,引入人工智能求解方法,提出了基于Nash博弈和强化学习算法的综合能源微网协调调度方法;最后,通过实例验证了所提模型和方法的有效性与实用性。     

基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置

为了充分发挥价格杠杆在微电网储能配置中的作用,提升多微电网储能充放电的协调性,提出一种基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置方法。配电网作为博弈主体,考虑价格杠杆对微电网储能充放电行为的影响,以配电网运行成本最低为目标对电价进行调整,下发给博弈从体。多微电网为博弈从体,考虑运行策略对容量规划的影响,以各微电网年化总成本最低为目标,建立微电网储能容量双层优化配置模型,确定对应电价下微电网的最优储能容量及运行策略。IEEE33节点系统算例分析表明,通过价格杠杆对微电网的储能容量进行优化配置后,既提高了微电网自身的收益,又减小了配电网的运行成本。     

含高渗透可再生能源的配电网灵活性供需协同规划

高渗透率可再生能源并网加剧了配电网运行的波动性和不确定性。为提高配电网灵活性和抗干扰能力,提出了含高渗透率可再生能源的配电网灵活性供需协同规划方法。根据系统运行灵活性供需关系,定义灵活性评价指标。进而提出配电网灵活性供需协同规划策略,建立考虑季节特性的配电网灵活性资源双层优化配置模型。上层以投资成本和灵活性不足率最小为目标,制定灵活性资源配置方案。下层考虑需求侧对季节性电价激励的响应程度进行有功-无功联合优化,实现对配电网日内多场景时序运行的最优调度。为求解该双层混合整数非线性规划模型,采用二阶锥松弛对潮流方程进行凸优化,进而利用KKT条件将双层模型转化为单层混合整数二阶锥规划模型进行求解。算例仿真结果表明,该方法有效提升了配电网运行灵活性和稳定性,为分布式可再生能源规模化并网等相关工程提供决策参考。