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基于博弈论的虚拟电厂电源优化配置

基于博弈论的虚拟电厂电源优化配置

作者：侯晨佳华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

为缓解单一新能源出力的不确定性对电网安全稳定运行带来的冲击,提高小容量分布式机组参与电网的活力,需要充分发挥多种能源主体之间的集成互补作用,虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)因其优越的聚合特性逐渐受到关注。另一方面,我国... 详细信息

为缓解单一新能源出力的不确定性对电网安全稳定运行带来的冲击,提高小容量分布式机组参与电网的活力,需要充分发挥多种能源主体之间的集成互补作用,虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)因其优越的聚合特性逐渐受到关注。另一方面,我国电力市场改革也已经进入重要阶段,电源企业成为完全独立的经济实体,传统的集中规划思想无法合理体现需求侧资源在规划中的作用。因此,在对含有分布式电源和柔性负荷的虚拟电厂进行规划时,亟需体现各电源投资商的竞争关系和需求侧资源的响应特性。本文利用虚拟电厂聚合需求侧可规划资源,引入博弈论的方法建立虚拟电厂内部电源的规划模型。将风、光、燃、储电源投资商作为博弈参与者,综合考虑投资运维成本、售电收益、燃料成本等指标,将其视为投资商收益,建立多主体参与下的多人博弈模型。通过分析各电源投资商之间可能存在的合作与竞争行为来拟合虚拟电厂可能出现的多种组合模式,并在保证参与者绝对理性的前提下,依靠剔除劣解策略与粒子群算法相结合的方法对各博弈模型进行求解,以得到不同聚合模式下虚拟电厂的电源容量配置情况和整体收益。研究虚拟电厂内部收益的分配策略,考虑到多人博弈下博弈模型更为复杂,可能出现个体理性和整体理性不一致而导致整体收益欠佳的情况,结合电源装机占比、参与者风险偏好系数、边际贡献值对shapley值分配方法进行改进,以保证虚拟电厂能够在最经济的模式下稳定运行,并与传统的按容分配以及按shapley值法分配结果进行对比,验证所提方法的有效性。提出柔性负荷参与互动的策略,对可激励负荷与可中断负荷两种柔性负荷的调峰性能进行比较,决定参与虚拟电厂的柔性负荷种类。将需求侧柔性负荷以负荷聚合商的形式纳入虚拟电厂资源中,与分布式电源形成对等竞争关系,研究柔性负荷的参与对虚拟电厂规划的影响。

关键词：虚拟电厂电源优化配置博弈论收益分配柔性负荷

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基于净效益最大化的微电网电源优化配置

电力系统保护与控制 2013年第20期41卷 20-26页

作者：李登峰谢开贵胡博陈涛万凌云输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 重庆市电力公司电力科学研究院重庆401123

从成本效益分析角度,提出了基于净效益最大化的微电网电源优化配置模型。综合考虑电源投资、运行和维护、燃料购买等成本,以及节能、减排、降损、改善可靠性和延缓电网投资等效益,建立微电网年化净效益计算模型。以年化净效益为目标函数... 详细信息

从成本效益分析角度,提出了基于净效益最大化的微电网电源优化配置模型。综合考虑电源投资、运行和维护、燃料购买等成本,以及节能、减排、降损、改善可靠性和延缓电网投资等效益,建立微电网年化净效益计算模型。以年化净效益为目标函数,计及储能单元充放电、微电网全年孤岛运行的充裕性、碳排放等约束条件,建立优化模型,并采用遗传算法进行求解。结果表明:该模型得到的电源配置方案能够取得较大社会经济效益,确保投资的最佳经济性,为微电网的规划和建设提供理论依据。

关键词：成本效益分析净效益最大化微电网电源优化配置最佳经济性

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基于混合量子遗传算法的微电网电源优化配置

电力系统保护与控制 2013年第24期41卷 50-57页

作者：符杨蒋一鎏李振坤上海电力学院电气工程学院上海200090

根据风光资源情况、各分布式电源输出特性以及用户对供电可靠性的要求,研究了风光储互补独立微电网电源优化配置问题。采用自适应罚函数法对其目标函数进行修正,使得在满足用户供电可靠性要求的前提下,经济性达到最好。在求解过程中,结... 详细信息

根据风光资源情况、各分布式电源输出特性以及用户对供电可靠性的要求,研究了风光储互补独立微电网电源优化配置问题。采用自适应罚函数法对其目标函数进行修正,使得在满足用户供电可靠性要求的前提下,经济性达到最好。在求解过程中,结合自适应旋转角调整策略、量子位交叉变异操作和群体灾变思想,提出了一种新的混合量子遗传算法。最后,对一个实际算例进行仿真,将其优化结果与典型量子遗传算法和普通遗传算法的优化结果进行对比,结果表明,该方法不仅能快速收敛,而且全局寻优能力强。

关键词：微电网电源优化配置孤岛运行量子遗传算法自适应旋转角调整群体灾变自适应罚函数

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计及可入网电动汽车的微电网电源优化配置

电力建设 2016年第12期37卷 82-88页

作者：叶晨晖周玲张木银管志成河海大学能源与电气学院南京市211100

计及可入网电动汽车(plug-in electric vehicle,PEV)、微电网中多种分布式电源(distributed generation,DG)输出功率的不确定性,综合考虑了DG投资、运维等成本,以及微电网带来的节能、降损、减少用户停电损失收益等因素,进行微电网电源... 详细信息

计及可入网电动汽车(plug-in electric vehicle,PEV)、微电网中多种分布式电源(distributed generation,DG)输出功率的不确定性,综合考虑了DG投资、运维等成本,以及微电网带来的节能、降损、减少用户停电损失收益等因素,进行微电网电源的优化配置。PEV接入微电网后,可以根据微电网的实际运行情况作为储能装置补充原有储能元件,从而减少储能元件容量,提高微电网的经济性。从PEV参与微电网运行调度出发,建立计及PEV的微电网电源优化配置模型。算例结果表明,该模型最优解可以确保投资的最佳经济性,获得较大社会经济收益,为含PEV的微电网电源优化配置提供理论依据。

关键词：可入网电动汽车(PEV) 收益成本比电源优化配置用户停电损失

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独立微电网电源优化配置与经济调度研究

独立微电网电源优化配置与经济调度研究

作者：张斌武汉理工大学

学位级别：硕士

开发利用清洁可再生能源有利于环境保护,也是解决日益严峻的能源问题的必由之路。作为主电网的有益补充,包含风、光等多种可再生能源电源的微电网系统既能实现可再生清洁能源的充分利用,又能解决偏远地区的供电问题,提升电力系统的供电... 详细信息

开发利用清洁可再生能源有利于环境保护,也是解决日益严峻的能源问题的必由之路。作为主电网的有益补充,包含风、光等多种可再生能源电源的微电网系统既能实现可再生清洁能源的充分利用,又能解决偏远地区的供电问题,提升电力系统的供电稳定性,应用前景广阔。论文以含风、光、柴、储四种分布式电源的独立微电网为例,对微电网的电源优化配置与经济调度问题进行了深入研究。考虑独立微电网系统的经济性、可靠性和环保性,建立了独立微电网多目标优化模型;分析了常用的两种微电网能量管理策略(静态管理策略和动态管理策略),针对它们存在的不足,提出了动态管理修正策略,分别采用动态管理策略与动态管理修正策略,将两种策略下的电源优化配置结果进行了对比分析。验证了动态管理修正策略在经济性与可靠性方面的优越性。针对基于改进型非支配排序遗传算法(NSGA2)的离散域优化问题,提出了一种混合离散化方法,并采用NSGA2算法对“风光柴储”和“风光柴”两种电源组合类型下的电源优化配置问题进行了求解,结果表明在独立微电网中配置一定容量的储能系统可以提高微电网系统的经济性和可靠性。分析了常用的风电功率预测方法,提出了采用基于混合递阶差分进化算法优化的RBF神经网络(HHDE-RBF)进行风电功率预测,设计了基于HHDE-RBF神经网络的风电功率预测流程,并通过风电功率预测实例,将HHDE-RBF神经网络与现有的基于竞争对手惩罚学习算法优化的RBF神经网络进行了对比分析,结果表明HHDE-RBF神经网络在风电功率预测精度与稳定性方面都优于后者。采用形状灵活、形式简单的分段指数分布模型对风电功率预测误差进行修正,设计了基于分段指数分布的风电预测误差修正流程,并将误差修正前后的风电功率预测值与实际值进行了对比,验证了基于分段指数分布的误差修正的有效性;分别以误差修正前后的风电功率数据作为输入,对独立微电网经济调度进行了仿真分析,结果表明预测误差修正可以减小风能随机性对独立微电网系统稳定造成的不良影响,提高系统运行的经济性与可靠性。

关键词：独立微电网电源优化配置风电功率预测误差修正经济调度

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考虑随机特性的微电网电源优化配置

电力系统及其自动化学报 2013年第3期25卷 108-114页

作者：卢洋卢锦玲石少通杨仁刚华北电力大学电气与电子工程学院保定071003 中国农业大学信息与电气工程学院北京100083

对孤岛运行微电网进行合理地电源配置是保证其可靠经济运行的关键问题之一。以电源类型、接入位置与容量为待求变量,综合经济成本最低为目标函数,微电网节点电压为主要约束条件,建立了数学模型,并采用粒子群算法求解。考虑到常见微电网... 详细信息

对孤岛运行微电网进行合理地电源配置是保证其可靠经济运行的关键问题之一。以电源类型、接入位置与容量为待求变量,综合经济成本最低为目标函数,微电网节点电压为主要约束条件,建立了数学模型,并采用粒子群算法求解。考虑到常见微电网电源如风能、太阳能的随机特性,根据不同类型电源出力概率模型,采用蒙特卡洛法模拟电源的出力,并结合确定性潮流算法,建立了随机潮流计算方法。使用该随机潮流计算方法得到不同电源配置方案孤岛微电网的节点电压越限率,以此评价配置方案的可靠性。算例表明,使用该方法对孤岛微电网的电源进行配置,可以在控制投资成本的同时,有效地将节点电压越限率控制在较低水平,满足了经济性和可靠性的要求。

关键词：微电网孤岛运行粒子群优化电源优化配置随机潮流

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不同场景下的微电网电源优化配置方法研究

不同场景下的微电网电源优化配置方法研究

作者：梁燕红华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着传统能源供给持续紧张以及环境污染日益严重,以清洁能源为主的分布式发电得以发展。但大量分布式电源的接入可能对电网造成一些负面影响,为协调电网与分布式电源两者之间的矛盾,微电网作为一种新型电网结构受到重视。微电网有利于... 详细信息

随着传统能源供给持续紧张以及环境污染日益严重,以清洁能源为主的分布式发电得以发展。但大量分布式电源的接入可能对电网造成一些负面影响,为协调电网与分布式电源两者之间的矛盾,微电网作为一种新型电网结构受到重视。微电网有利于充分利用分布式电源发电,在改善电能质量、提高能源利用率和供电可靠性等方面具有巨大潜力。目前,我国对微电网技术的研究处于起步阶段,而微电网电源配置是微电网研究的重要内容和首先要考虑的问题。电源的合理配置能够降低系统的经济成本,减少环境污染和提高供电可靠性。因而,研究微电网电源的优化配置,对我国微电网发展具有重要意义。论文首先借鉴大电网规划评价方法,结合微电网电源特点,建立了包括可靠性、经济性和环保性指标在内的微电网电源规划评价指标体系;并将能在多个项目间进行精确横向比较的平准化电力成本引入微电网电源经济性指标中,建立了适用于微电网电源经济性评估的数学模型。其次,根据资源特点和负荷重要性程度,将微电网的应用场景划分为优先考虑可再生能源和以可再生能源作为补充能源两种场景;基于优化目标、约束条件和优化策略,给出了两种场景下微电网的优化配置原则。再次,结合微电网电源优化配置数学模型特点,对基本的遗传算法进行了改进,选择操作采用轮盘赌法和最佳个体保留法相结合的选择算子,交叉和变异操作分别采用动态交叉算子和动态变异算子,经测试函数验证,改进的遗传算法有利于改善传统遗传算法易陷于局部收敛的问题以及提高算法的搜索速度和精度。最后,建立了优先考虑可再生能源和以可再生能源作为补充能源两种场景下微电网电源优化配置的数学模型。针对优先考虑可再生能源的场景,建立了兼顾经济性与环保性的双层规划模型;针对以可再生能源作为补充能源的场景建立了兼顾可靠性与经济性的多目标规划模型;通过蒙特卡罗仿真计算可靠性指标,采用改进的遗传算法对模型求解,最后通过对两种场景的算例分析,验证了模型的有效性,并在机组成本、污染物排放和权重系数等方面对结果进行了灵敏度分析。

关键词：微电网电源优化配置评价指标体系蒙特卡罗遗传算法

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微电网电源优化配置研究

微电网电源优化配置研究

作者：徐茂林河北工业大学

学位级别：硕士

随着社会经济的发展,人们对于电力的需求越来越大,传统的电力系统弊端日益显露,太阳能发电,风力发电等分布式发电技术应运而生。出于能源利用和安全等多方面的考虑下,单纯的分布式电源不宜大规模的接入大电网。微电网的提出可以很好的... 详细信息

随着社会经济的发展,人们对于电力的需求越来越大,传统的电力系统弊端日益显露,太阳能发电,风力发电等分布式发电技术应运而生。出于能源利用和安全等多方面的考虑下,单纯的分布式电源不宜大规模的接入大电网。微电网的提出可以很好的整合分布式发电并网困难的问题,有效的缓解了传统电网日渐扩大的趋势,并在提高能源利用率,供电可靠性与环境保护等多方面相比于单纯的分布式发电有着明显的优势,所以微电网已经逐步成为现代电力系统中重点研究发展的对象之一。若根据微电网当地的具体情况对分布式电源进行个数容量类型等方面的配置,这对降低系统的投资、规划成本,保证微电网安全可靠的运行以及对环境友好性的提高都具有重要的现实意义。本文基于国内外微电网电源优化配置的相关研究,进行了以下工作:(1)详细分析了本文所需分布式电源的工作原理,并针对某些关键因素进行了MATLAB的仿真分析,基于此给出了各分布式电源的稳态输出功率的数学模型。(2)对某风光储独立运行的微电网进行优化配置研究,综合考虑经济性以及供电可靠性,计及投资安装成本、运行维护成本、蓄电池重置成本、政府对新能源发电补贴成本以及停电惩罚成本五项内容,且可靠性以罚函数形式引入目标函数。配置方法上,在MATLAB中编写了改进的二倍体自适应遗传算法(DAGA)进行求解,并通过算例与基本遗传算法和典型二倍体遗传算法进行了对比分析,配置结果验证了本文提出的配置模型的正确性与改进算法的优越性。(3)对风、光、柴、储并网运行的微电网进行优化配置研究,除各项经济指标最低(包含与主网购售电的收益)及可靠性罚函数之外,考虑环境成本以及能量利用率,此三部分构成最终目标函数。各自目标函数的权重确定上采用更为客观的熵权赋值法;运行策略上考虑主网电价的差异,提出了更为合理的综合经济发电调度策略;配置方法上仍然采用本文提出的改进的二倍体自适应遗传算法(DAGA)并与粒子群算法(PSO)进行对比求解。从最终的算例配置结果分析来看,本文采用的熵权法以及综合经济调度策略相比于传统的方法与策略有着明显的优势,并进一步验证了该改进算法的有效性与优越性。

关键词：微电网电源优化配置二倍体自适应遗传算法熵权法经济调度

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风光联合发电微电网系统电源优化配置

风光联合发电微电网系统电源优化配置

作者：程晓悦华北电力大学

学位级别：硕士

随着能源需求不断增加,环境问题日渐突出,发展低碳经济、建设生态文明,实现可持续发展成为研究热点。开发清洁无污染的可再生能源是应对能源环境挑战的重要战略决策。微电网能够整合新能源发电单元、储能单元及负荷,工作于并网或者独立... 详细信息

随着能源需求不断增加,环境问题日渐突出,发展低碳经济、建设生态文明,实现可持续发展成为研究热点。开发清洁无污染的可再生能源是应对能源环境挑战的重要战略决策。微电网能够整合新能源发电单元、储能单元及负荷,工作于并网或者独立运行模式,缓解大电网压力,最大限度地发挥分布式电源在经济、环保等各方面的优势。而为了确保微电网可靠、经济、环保运行,必须对微电网电源种类、安装位置和接入容量进行合理优化配置。本文考虑风光联合出力及负荷出力相关性,结合微电网运行方式,对微电网电源优化配置进行研究,研究主要内容如下:（1）首先,针对风光联合出力及不同负荷间相关性,基于Copula理论建立风光发电单元出力及负荷的联合概率分布模型。提出利用基于Copula理论的历史模拟法得到微电网运行规划中的风险价值的方法。基于蒙特卡洛法,考虑不确定性因素,构建低碳价格模型。（2）其次,以考虑投资成本、低碳费用、并网运行电能交易带来的经济效益等综合经济成本为目标,构建了并网运行微电网电源优化配置模型。采用改进的入侵杂草优化算法求解最优方案。结果表明改进的入侵杂草算法在收敛性及寻优速度等方面具有明显优势。最后,分析了风光出力相关性、微电网运行经济性、可靠性及改进入侵杂草算法的优点。（3）最后,在满足可靠性约束的前提下,建立考虑综合经济成本、网损费用、电能浪费惩罚和停电惩罚费用的多目标函数,构建了独立运行微电网电源优化配置模型,以某海上油气田构成的独立运行微电网系统为研究对象,采用改进的杂草优化算法求解微电网电源最优配置方案,结果验证了模型和算法的有效性。

关键词：微电网风光联合出力电源优化配置 Copula理论改进的杂草优化算法