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基于模型预测的直流微网多电力弹簧协同控制策略研究

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电网技术 2023年

作者：刘自发谭雅之华北电力大学电气与电子工程学院

针对新能源接入、负荷投切所导致的直流微电网电压质量下降与系统呈现低惯性的问题，传统惯性控制随着电网规模的扩大适应性降低，因此提出一种多DCES单元下的直流微网电压协同控制策略，首先采用分布式一致性算法通过稀疏通信网络交换... 详细信息

针对新能源接入、负荷投切所导致的直流微电网电压质量下降与系统呈现低惯性的问题，传统惯性控制随着电网规模的扩大适应性降低，因此提出一种多DCES单元下的直流微网电压协同控制策略，首先采用分布式一致性算法通过稀疏通信网络交换本地信息与相邻信息，求解全局母线电压平均值，并引入积分环节提高传统通信方式的收敛性。接着考虑系统负荷投切以及源侧功率波动导致的电压突变，基于DCES中的双向全桥DC/DC变换器构建预测模型，令各DCES根据系统功率波动状态自适应求解最佳虚拟电容值，平滑直流母线电压，提升了动态响应速度，同时分析了系统电压的收敛性与稳定性。最后通过MATLAB/Simulink在随机波动负荷、实际光伏场景下从电压质量、即插即用性能、系统惯性三个方面验证了模型的有效性，所提出的控制策略在保证系统电压平稳的同时，具有更优的动态响应能力。

关键词：直流微电网电力弹簧一致性算法虚拟惯性控制模型预测控制

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考虑多主体博弈的配电网源网荷储协同规划

电网技术 2023年第12期47卷 5046-5056页

作者：刘自发张子腾华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206

双碳目标下以风光为主体的新能源高比例接入配电网,提出一种考虑多主体博弈的配电网源网荷储协同规划方法。首先,分析分布式电源运营商、配电网运营商、储能运营商和电力用户之间的传递关系。在此基础上,建立不同主体的收益模型。然后,... 详细信息

双碳目标下以风光为主体的新能源高比例接入配电网,提出一种考虑多主体博弈的配电网源网荷储协同规划方法。首先,分析分布式电源运营商、配电网运营商、储能运营商和电力用户之间的传递关系。在此基础上,建立不同主体的收益模型。然后,构建考虑利益主体有限理性的配电网多主体博弈协同规划模型,通过分布式电源运营商、配电网运营商和储能运营商的演化博弈,在考虑用户侧需求响应的条件下决策出配电网网架、分布式电源和储能最佳规划方案。最后,通过仿真算例验证提出方法的有效性。结果表明,提出的方法可有效协调网架、分布式电源和储能的规划,确定用户参与需求侧响应的方案,提高规划的经济性,并且促进新能源消纳。同时考虑利益主体的博弈关系和有限理性,规划结果兼顾多主体利益,并且更加趋近于实际。

关键词：配电网规划多主体博弈源网荷储有限理性

计及多主体能源交易的综合能源系统规划方法研究

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电网技术 2022年第9期46卷 3524-3533页

作者：刘自发周翰泽华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206

随着对综合能源系统的进一步发展和应用,以及日益增长的综合能源服务需求,综合能源站将会成为未来用户终端的主流形式,来满足冷热电能源及节能减排的需求,由此区域综合能源系统及综合能源市场将逐步形成。文章将综合能源系统(冷、热、... 详细信息

随着对综合能源系统的进一步发展和应用,以及日益增长的综合能源服务需求,综合能源站将会成为未来用户终端的主流形式,来满足冷热电能源及节能减排的需求,由此区域综合能源系统及综合能源市场将逐步形成。文章将综合能源系统(冷、热、电、气)划分为2层进行建模分析,下层为需求侧终端的综合能源站,基于能量枢纽模型进行建模;上层为多个单主体综合能源站组成的区域综合能源系统。在构建区域综合能源系统框架和模型的基础上,参考博弈理论并基于实际情景分析,建立综合能源系统多主体利益均衡规划模型,最终协同运算误差及运算速度得到计及多主体能源交易的区域综合能源系统规划方法。为了验证规划方法的正确性并体现区域综合能源系统的作用,以含3个单主体综合能源站的区域综合能源系统为对象进行算例分析,同时给出站间能源交互以及综合能源站设备容量配置与调度对各站供能成本以及对各站加入区域综合能源系统的收益的影响。

关键词：能量枢纽区域综合能源系统混合潮流对称博弈储能系统协同规划

基于模型预测控制的主动配电网多场景变时间尺度优化调度

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电力自动化设备 2022年第4期42卷 121-128页

作者：刘自发张婷王岩华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 华北电力大学(保定)电力工程系河北保定071003

针对源荷预测误差对主动配电网调度影响较大的问题,充分考虑源荷数据相关性,提出基于模型预测控制(MPC)的主动配电网多场景变时间尺度优化调度策略。在日前、日内优化阶段,采用藤Copula模型描述源荷相关性,结合场景生成与削减技术形成... 详细信息

针对源荷预测误差对主动配电网调度影响较大的问题,充分考虑源荷数据相关性,提出基于模型预测控制(MPC)的主动配电网多场景变时间尺度优化调度策略。在日前、日内优化阶段,采用藤Copula模型描述源荷相关性,结合场景生成与削减技术形成源荷出力场景,以多场景下配电网期望运行成本最小为目标建立优化模型,求解配电网中机组、储能、无功补偿装置等可调资源运行状态及出力情况;在实时优化阶段,采用MPC思想,以可调资源调整量最小为目标,提出场景相似度的概念以及自适应追踪最优轨迹的方法,得到基于滚动优化和反馈以及最优参考轨迹的实时调度。采用修改后的IEEE 33节点系统验证了所提优化策略的可行性。

关键词：主动配电网变时间尺度源荷相关性 Copula模型模型预测控制优化调度

基于模型预测的直流微网多电力弹簧协同控制策略研究

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电网技术 2024年第6期48卷 2642-2650,I0118,I0119页

作者：刘自发谭雅之华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206

针对新能源接入、负荷投切所导致的直流微电网电压质量下降与系统呈现低惯性的问题,传统惯性控制随着电网规模的扩大适应性降低,因此提出一种多直流电力弹簧(DC electric springs,DCESs)单元下的直流微网电压协同控制策略,首先采用分布... 详细信息

针对新能源接入、负荷投切所导致的直流微电网电压质量下降与系统呈现低惯性的问题,传统惯性控制随着电网规模的扩大适应性降低,因此提出一种多直流电力弹簧(DC electric springs,DCESs)单元下的直流微网电压协同控制策略,首先采用分布式一致性算法通过稀疏通信网络交换本地信息与相邻信息,求解全局母线电压平均值,并引入积分环节提高传统通信方式的收敛性。接着考虑系统负荷投切以及源侧功率波动导致的电压突变,基于DCES中的双向全桥DC/DC变换器构建预测模型,令各DCES根据系统功率波动状态自适应求解最佳虚拟电容值,平滑直流母线电压,提升了动态响应速度,同时分析了系统电压的收敛性与稳定性。最后通过MATLAB/Simulink在随机波动负荷、实际光伏场景下从电压质量、即插即用性能、系统惯性3个方面验证了模型的有效性,所提出的控制策略在保证系统电压平稳的同时,具有更优的动态响应能力。

关键词：直流微电网电力弹簧一致性算法虚拟惯性控制模型预测控制

计及运行特性的配电网分布式电源与广义储能规划

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电力自动化设备 2023年第3期43卷 72-79页

作者：刘自发于普洋李颉雨华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

在配电网分布式电源与广义储能的联合规划中,为了充分挖掘柔性负荷的调控能力,实现源-荷-储的协同互动,提出了分布式电源和广义储能的双层规划方法。结合广义储能的运行特性模型,提出了柔性负荷的需求响应潜力量化方法及配电网的运行策... 详细信息

在配电网分布式电源与广义储能的联合规划中,为了充分挖掘柔性负荷的调控能力,实现源-荷-储的协同互动,提出了分布式电源和广义储能的双层规划方法。结合广义储能的运行特性模型,提出了柔性负荷的需求响应潜力量化方法及配电网的运行策略。构建了运行-规划模型,上层考虑系统规划成本、响应激励成本以确定资源的选址定容方案;下层以配电网的可持续性、可靠性为目标,采用自适应参数网格粒子群优化算法求解广义储能的运行结果。算例仿真结果验证了所提模型和方法的有效性及优越性。

关键词：配电网分布式电源广义储能需求响应潜力运行策略联合规划选址定容

考虑可再生能源的配电网储能和电动汽车运行优化研究(英文)

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中国电机工程学报 2022年第5期42卷 1813-1825页

作者：刘自发刘云阳王新月屈高强华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206 北京电力经济技术研究院北京市西城区100055 国网宁夏电力公司宁夏回族自治区银川市750001

由于可再生能源电源和电动汽车的急速发展和其可观的环境效益,越来越多的可再生能源和电动汽车接入到配电网中。由于可再生能源和电动汽车的随机不确定性,电力特性发生改变,导致配电网的安全性和经济性降低。因此,为使电网更加经济,储... 详细信息

由于可再生能源电源和电动汽车的急速发展和其可观的环境效益,越来越多的可再生能源和电动汽车接入到配电网中。由于可再生能源和电动汽车的随机不确定性,电力特性发生改变,导致配电网的安全性和经济性降低。因此,为使电网更加经济,储能技术在调节系统功率方面受到越来越多的关注。该文提出含可再生能源电源的配电网中储能和电动汽车运行调度优化模型,以减小损耗,改善电压分布,从而使储能或电动汽车聚合商效益最大化。为得到最优调度,提出3种基于粒子群算法的约束策略,包括死区约束、充放电周期约束和充放电功率优化。最后,采用IEEE 33节点配电网系统进行仿真,验证所提方法的有效性。结果表明,该方法在降低网络损耗的同时,降低了电池的运行成本。

关键词：储能电动汽车运行规划可再生能源电源

基于地理信息因子及自适应小生境微分进化算法的变电站规划

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电力自动化设备 2012年第10期32卷 42-47页

作者：刘自发张伟华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

针对现代城市配电网变电站选址定容问题,提出一种充分考虑地理信息因子影响的自适应小生境微分进化算法。建立基于区间层次分析法,考虑用地性质、交通情况、防洪排水、地质地貌、施工条件等因素的地理信息因子和变电站建设、运行等费用... 详细信息

针对现代城市配电网变电站选址定容问题,提出一种充分考虑地理信息因子影响的自适应小生境微分进化算法。建立基于区间层次分析法,考虑用地性质、交通情况、防洪排水、地质地貌、施工条件等因素的地理信息因子和变电站建设、运行等费用的综合规划模型。在问题寻优过程中,在微分进化算法的基础上引入小生境中共享机制构成小生境微分进化算法,该算法改变个体适应度值,通过淘汰运算加快收敛速度,并根据个体间相对距离判断种群的聚集情况以自适应调整小生境半径,从而较大提高了算法的全局寻优能力和搜索效率。实际算例表明,所提算法能较好地解决城市配电网变电站规划问题。

关键词：小生境微分进化变电站规划地理信息因子进化算法

一种基于蒙特卡洛方法的配电网概率可靠性快速计算方法

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电力科学与技术学报 2024年第2期39卷 9-19页

作者：刘自发李颉雨于普洋华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 国网福建省电力有限公司福州供电公司福建福州350000 国家电网有限公司东北分部辽宁沈阳110179

配电网的概率可靠性能够弥补传统可靠性指标的期望值仅从均值角度衡量系统可靠性的不足,但随着配电网规模扩大以及数据量的剧增,能够同时兼顾计算准确性与计算速度的概率可靠性计算方法是亟待研究的。为此,提出一种基于蒙特卡洛方法的... 详细信息

配电网的概率可靠性能够弥补传统可靠性指标的期望值仅从均值角度衡量系统可靠性的不足,但随着配电网规模扩大以及数据量的剧增,能够同时兼顾计算准确性与计算速度的概率可靠性计算方法是亟待研究的。为此,提出一种基于蒙特卡洛方法的配电网概率可靠性快速计算方法,利用改进三点估计法以及三阶多项式正态变换,在保留输入变量相关性的同时有效缩减输入样本点规模,并采用级数展开得到概率可靠性。首先采用改进三点估计法,在独立标准正态空间内选取样本点,再通过三阶多项式正态变换将其转换为原始变量空间的样本点;接着采用序贯蒙特卡洛方法,在考虑孤岛划分的情况下对样本点进行可靠性计算;最后通过Edgeworth级数展开,得到可靠性指标的概率分布。对改进的IEEE-RBTS Bus6的F4馈线进行算例分析,结果表明:该文所提方法与传统蒙特卡洛方法的配电网系统可靠性计算结果之间仅存在2.195%的最大偏差,而该文所提方法计算时间仅为传统蒙特卡洛方法的1.05%,证明该文所提方法在保证较高精度的同时可以显著提升计算速度。

关键词：含源配电网可靠性蒙特卡洛方法点估计法级数展开