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社区微电网源荷预测及其优化调度

社区微电网源荷预测及其优化调度

作者：基成烨南京信息工程大学

学位级别：硕士

社区微电网由分布式电源、储能系统和控制系统等组成,为居民提供稳定可靠的电力供应。光伏发电系统由于其技术成熟、建设周期短、成本低、无污染等优点,成为了分布式电源中最常见的能源供应形式。但光伏发电系统因受到昼夜季节变化和气... 详细信息

社区微电网由分布式电源、储能系统和控制系统等组成,为居民提供稳定可靠的电力供应。光伏发电系统由于其技术成熟、建设周期短、成本低、无污染等优点,成为了分布式电源中最常见的能源供应形式。但光伏发电系统因受到昼夜季节变化和气象因素等影响,其出力具有间歇性和波动性,对社区微电网的安全供电和经济调度有很大影响。同时社区微电网中居民的生活习惯使用电负荷具有随机性,这也对社区微电网的经济调度产生较大影响。储能系统可为这些挑战提供解决方案。同时结合合理的发电量预测和负荷预测,来构建社区微电网优化调度策略。主要研究内容如下:（1）构建并网社区微电网系统模型。根据光照强度、环境温度、风速和光伏面板温度系数等参数建立光伏发电单元模型;从清洁性、发电效率等角度出发,选择污染物排放低、燃料利用率高的天然气微型燃气轮机;从安全性、成本等因素考虑,选择技术成熟、维护成本低、安全性高的蓄电池单元模型;电动汽车单元模型建立随机充电单元模型和有序充放电单元模型。其中光伏发电单元模型用于光伏发电量预测,微型燃气轮机单元模型、蓄电池单元模型和电动汽车单元模型用于社区微电网优化调度研究。（2）建立LSTM-1DCNN（长短期记忆及一维卷积神经网络混合模型）混合预测模型。在光伏发电量预测时,通过对气象特征和时间特征进行分析,确定历史光伏发电数据、太阳辐射、漫射辐射、温度、空气湿度作为光伏发电LSTM-1DCNN预测模型的输入数据。在电力负荷预测时,通过灰色关联度系数、统计时间特征分析等,确定历史电力负荷数据和人体舒适度指数作为电力负荷LSTM-1DCNN预测模型的输入数据。在此基础上设置合理参数实现光伏发电量预测和电力负荷预测。（3）针对社区微电网优化调度问题,考虑到电动汽车的普及率和充放电特性,将电动汽车作为储能设备参与社区微电网优化调度。在光伏发电量预测和电力负荷预测的基础上,建立运行成本最小、排放成本最低的优化调度模型,采用改进粒子群算法对调度策略进行求解。结果表明,电动汽车有序充放电策略下的社区微电网运营运行成本,能够起到削峰填谷和负荷转移的作用。

关键词：社区微电网光伏发电量预测电力负荷预测优化调度

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社区微电网中效用驱动的电能共享系统研究

社区微电网中效用驱动的电能共享系统研究

作者：姚远华东师范大学

学位级别：硕士

为了节约能源和保护环境,许多国家正积极推广可再生能源发电,尤其是太阳能发电。随着越来越多的住宅用户配备光伏发电系统,“自发自用,余电上网”的传统模式不仅对主电网的稳定性造成了一定的冲击,而且较低的余电上网价格无法满足用户... 详细信息

为了节约能源和保护环境,许多国家正积极推广可再生能源发电,尤其是太阳能发电。随着越来越多的住宅用户配备光伏发电系统,“自发自用,余电上网”的传统模式不仅对主电网的稳定性造成了一定的冲击,而且较低的余电上网价格无法满足用户的利益需求。此外,光伏发电特征曲线和负荷特征曲线的差异性造成了单个用户电能供需不平衡的问题。为了同时解决上述问题,本文提出了在由多个相邻住宅用户组成的社区微电网中共享电能的方法,即电能盈余的卖方向电能不足的买方出售电能。经济学中的效用可以衡量用户交易过程中获得或消费商品的满意度。因此,本文的研究内容是在社区微电网中建立一个可行的电能共享系统,同时探索一种效用驱动的电能共享机制以解决共享过程中电能定价和分配问题。本文的主要贡献如下:1.提出了基于云储能架构和时间窗口预测交易的社区微电网内部电能共享动态自适应系统。云储能架构克服了在用户侧安装储能装置的困难,时间窗口预测交易是本文提出的一种适用于微电网内部电能交易方式,同时该系统具有动态自适应特点,能自动调整到最优时间窗口。2.提出了效用驱动的基于价格和优先指数双重激励的集中式电能共享机制,解决了社区微电网内部电能定价和分配问题。电能共享由分布式系统管理员(Distribution System Operator,DSO)集中控制,分为DSO收集电能和分配电能两阶段。在收集电能阶段,提出了电能最优定价算法以同时最大化卖方效用和最小化DSO购电成本。在分配电能阶段,提出了基于优先指数的电能分配算法以最大化买方效用。3.提出了一种针对电能预测误差的补偿清算模型,解决了因预测误差造成交易主体经济损失的问题。该模型将时间窗口分为三个阶段,第一阶段交易双方基于预测签订电能交易合约,第二阶段双方基于实际电能状态执行合约,第三阶段判断第二阶段是否履行第一阶段签订的合约。如果存在因预测误差而违约造成的经济损失,将由交易主体承担。实验结果表明,社区微电网内的所有买方和卖方为了最大化效用积极参与到电能共享中。首先,本文提出的电能定价算法和分配算法能在1秒内快速收敛,保证了即使电网通信存在较高延迟情况下,也能在短时间内完成电能共享。其次,从主电网的稳定性、买方的购电成本和卖方的售电利润三方面与余电上网对比,电能共享模式下微电网与主电网的电能交互量平均下降了72.6%,买方的购电成本平均下降了46.2%,卖方的售电利润平均提高了62.5%。

关键词：社区微电网电能共享效用驱动激励机制博弈论

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社区微电网储能容量配置与协同优化运行研究

社区微电网储能容量配置与协同优化运行研究

作者：郭桂志广西大学

学位级别：硕士

由于化石能源的过度消耗,环境污染和气候变化问题日益严重。这使得人们对推进能源转型、发展可再生能源和提高能源利用率愈发重视。社区微电网能够有效整合当地的可再生能源,为社区用户提供清洁、高效和经济的能源服务,在能源转型中发... 详细信息

由于化石能源的过度消耗,环境污染和气候变化问题日益严重。这使得人们对推进能源转型、发展可再生能源和提高能源利用率愈发重视。社区微电网能够有效整合当地的可再生能源,为社区用户提供清洁、高效和经济的能源服务,在能源转型中发挥着至关重要的作用。为此,为提高社区微电网的可靠性和经济性,本文分别从能源管理策略、储能容量配置和电动汽车有序充放电管理三个方面来开展相应的研究,主要研究内容如下:首先,针对目前社区用户用电效率和对可再生能源消纳能力较低的问题,提出了一种能够优化调度可再生能源和储能系统（Energy Storage System,ESS）、提高社区微电网的能源利用率和降低系统用电成本的能源管理策略,并建立了以最小化系统用电成本为目标的多约束混合整数规划模型,在分时电价和实时电价两种不同电价机制下进行了多组数据的算例分析。算例结果表明,本文所提的能源管理优化策略能够有效提高社区微电网的可再生能源消纳能力,并降低系统的用电成本。然后,为了确保社区微电网的可靠性和经济性,对社区微电网的储能系统容量优化配置进行了研究。为此,本文提出了一种基于能源管理架构的微电网储能容量优化配置方法,并建立了以最小化系统用电成本为目标的储能容量优化模型。该模型综合考虑了可再生能源出力、负荷需求、储能系统成本及充放电约束等多方面因素,通过改进粒子群算法对所提模型进行求解。经实例验证,本文所提的储能容量优化配置方法能够合理配置社区微电网的储能容量,有效减少了系统的用电成本,提高了系统运行的经济性。最后,对大规模电动汽车接入社区微电网后的能源管理问题进行了研究。在充分考虑了社区微电网内用户的用车习惯和参与需求响应的情况,提出了一种基于车辆到电网（Vehicle to Grid,V2G）技术与ESS协同优化的微电网能源管理方法,并建立了相应的系统模型。在不同电动汽车渗透率下对所提优化算法进行算例分析。结果表明,本文提出的基于V2G技术与ESS协同优化的微电网能源管理方法在减少社区微电网的最大峰值功率和节省用电成本方面具有一定的优势,同时能够有效减少社区微电网的峰谷差,并降低系统的用电成本。

关键词：社区微电网能源管理改进粒子群算法协同优化储能容量配置 V2G

基于主从博弈理论的社区微电网-配网能量交易模型研究

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电测与仪表 2021年第6期58卷 68-75页

作者：王瀚琳刘洋许立雄谭思维四川大学电气工程学院成都610065

随着全球环境污染问题及化石能源短缺问题日趋突出,分布式光伏大量接入配电侧导致微电网环境下的能量管理愈发困难。为实现微电网能源高效消纳及资源合理配置,提出了一种基于主从博弈的能量交易优化模型。针对光伏产消型社区微电网建立... 详细信息

随着全球环境污染问题及化石能源短缺问题日趋突出,分布式光伏大量接入配电侧导致微电网环境下的能量管理愈发困难。为实现微电网能源高效消纳及资源合理配置,提出了一种基于主从博弈的能量交易优化模型。针对光伏产消型社区微电网建立一种新型区域电力市场模型,并根据电网分时电价模型及内部交易电价模型提出市场交易模式选择方案。提出基于数据驱动的产消者负荷模型,并搭建用户经济模型。基于主从博弈理论提出售电用户(主导方)与购电用户(随从方)的博弈模型,并结合微分进化算法提出该模型的求解流程。算例验证了该优化模型对于提升社区收益、促进能量消纳的有效性。

关键词：社区微电网区域电力市场光伏产消者主从博弈

CPSS架构下社区微电网用户侧自治式能量管理研究

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CPSS架构下社区微电网用户侧自治式能量管理研究

作者：彭馨湘潭大学

学位级别：硕士

当前,由于化石能源的过度开采和消耗,开发和利用可再生能源(renewable energy sources,RES)成为应对资源衰竭和环境污染问题的全球共识,基于RES的分布式发电(Distributed Generation,DG)技术得到急速发展。2020年我国提出了双碳目标,着... 详细信息

当前,由于化石能源的过度开采和消耗,开发和利用可再生能源(renewable energy sources,RES)成为应对资源衰竭和环境污染问题的全球共识,基于RES的分布式发电(Distributed Generation,DG)技术得到急速发展。2020年我国提出了双碳目标,着重强调了构建新型智能电力系统的重要性,而微电网作为相对独立的一体化智能电力系统,能够促进RES就近、就地消纳,有效实现能量的优化调度和自治管理。随着社会经济快速发展,社区用户的用电需求量不断增加,这意味着优化社区用户侧能量调度、引导居民参与自治式能量管理具有重大潜力。同时,用户与电网频繁的双向互动也对社区微电网用户侧的能量管理提出了智能化、个性化和社会化的新要求。本文聚焦社区微电网用户侧的用电特征,考虑信息物理系统中的社会认知因素,从家庭个体和社区群体两个方面阐述自治式能量管理策略,主要完成了以下研究工作:一、针对社区微电网个体自治式能量管理决策,构建了信息-物理-社会融合系统(cyber-physical-social systems,CPSS),通过分析影响用电行为的潜在因素,融合行为学和认知心理学,实现用户侧自治个体个性化能量管理。首先,对电力用户的用能行为进行建模,获得其用能计划。其次,基于物理环境因素进行灰色关联分析,借助多因素变化趋势下各因素的关联程度来协同过滤历史用能数据。然后,针对电力用户的有限理性属性,引入前景理论来表征用能决策中受到各种因素影响的特殊认知状态和过程,从而进行认知心理因素的协同过滤。最后,在实验室环境搭建了用户个体的用能推荐模型来进行论证,结果显示在双层过滤机制下的用能推荐计划能够满足用户的个性化需求,同时优化能量调度,降低用电成本,从而激发用户主动参与能量管理的积极性。二、针对社区微电网群体自治式能量管理调控,基于知识图谱实现决策知识自动化,构建群体能量管理自动化决策模型。首先,基于知识图谱技术,抽象外部公共数据,构建社区微电网知识图谱;抽象电力用户个性化数据,构建电力用户数字镜像。然后,在电力市场化交易背景下,借助用电领域知识图谱打破用户与系统之间的数据壁垒,提出基于双边匹配模型的直接交易机制,基于匹配满意度指标进行群体用能决策,提升用户的满意度。最后,在实验室环境进行模拟验证,结果表明,本文所提方法能够在满足用户需求、提升用户满意度的前提下促进电能就近消纳,减少了与大电网的交互次数。

关键词：社区微电网信息-物理-社会系统能量管理知识图谱自动化决策

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基于电价激励的社区微电网优化调度研究

基于电价激励的社区微电网优化调度研究

作者：刘惕乾华中科技大学

学位级别：硕士

在现代电力系统中,智能电网利用先进的物联网技术和通信技术为用户提供优质的服务。社区微电网作为智能电网的重要组成部分,在维持微电网功率平衡的过程中面临着可再生能源发电间歇性和不确定性的挑战,而制定有效的优化调度策略是保障... 详细信息

在现代电力系统中,智能电网利用先进的物联网技术和通信技术为用户提供优质的服务。社区微电网作为智能电网的重要组成部分,在维持微电网功率平衡的过程中面临着可再生能源发电间歇性和不确定性的挑战,而制定有效的优化调度策略是保障社区微电网高效经济运行的关键。鉴于此,本文针对单个社区微电网和多个社区微电网联合优化调度问题展开研究。主要内容包括:针对电力系统用户负荷预测问题,首先分析用户负荷变化的规律性,给出误差评价标准;然后提出自适应BP神经网络负荷预测模型;最后通过数值实验及误差分析验证预测模型的有效性。针对单个社区微电网的优化调度问题,首先建立基于电价激励的社区微电网优化模型;然后分析优化调度问题的马尔科夫决策过程,为强化学习算法解决此类问题提供理论基础;最后针对单代理Q-learning算法收敛速度慢、易陷入局部最优解的问题,提出多个代理并行计算的异步Q-learning算法,并通过数值实验验证异步Q-learning算法的有效性。针对多个社区微电网的联合优化问题,首先建立基于电价激励的微电网群优化模型;然后改进传统的电力市场交易策略,提出微电网群电能交易策略;其次针对多线程Q-learning算法面对复杂问题时容易出现维度灾难的问题,提出蚁群算法与其结合的蚁群-强化学习算法;最后基于weibull分布和分布,对风力和光照强度进行拟合预测,并通过数值仿真实验验证算法的有效性。

关键词：社区微电网优化调度强化学习负荷预测蚁群算法电价激励

CPSS架构下社区微电网互动式能量管理方法研究

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CPSS架构下社区微电网互动式能量管理方法研究

作者：王振刚华南理工大学

学位级别：硕士

促进可再生能源高水平供应和高效率消纳是目前推进能源转型的主要任务。作为分布式可再生能源最有效的应用方式之一,微电网将成为未来社区供电的主要形式。信息技术的发展与融入将使社区微电网的数据更加实时、透明,有助于提高微电网的... 详细信息

促进可再生能源高水平供应和高效率消纳是目前推进能源转型的主要任务。作为分布式可再生能源最有效的应用方式之一,微电网将成为未来社区供电的主要形式。信息技术的发展与融入将使社区微电网的数据更加实时、透明,有助于提高微电网的需求侧管理水平。同时,信息系统和物理系统的高度耦合也为其可靠性评估带来了新的挑战。本文聚焦新形势下的社区微电网能量管理问题,主要完成了以下两方面研究:（1）面向社区微电网需求侧,构建和分析了社区微电网信息-物理-社会系统（CyberPhysical-Social System,CPSS）架构,提出了涵盖“供需互动”和“虚实互动”的社区微电网互动式能量管理方法。首先,基于平行控制理论ACP方法构建社区微电网的互动式能量管理模型,建立与实际系统相对应的平行控制系统,并通过实际系统与平行系统之间的交互实现微电网能量管理目标。然后,针对电力用户的社会属性,提出以网络“引导信息”为媒介的需求侧引导控制策略。其次,为解决用户侧行为建模问题,构建“虚拟社区”作为用户侧在信息空间中的行为映射,模仿电力用户的决策行为,并基于马尔可夫过程和贝叶斯在线学习构建其基础模型,应用协同过滤算法对模型进行进一步优化。最后,对社区微电网互动式能量管理模型进行仿真验证,结果表明,本文所提出的能量管理方法能够有效提高社区微电网的可再生能源利用率和经济效益,并使电力用户主动参与到社区微电网能量管理的过程中,形成一种良性的供需互动。（2）面向社区微电网供给侧,提出了信息-物理耦合的微电网可靠性评估方法。首先,对微电网进行信息-物理的综合分析,研究信息流和能量流的交互过程、信息传输过程以及通信系统的拓扑结构,分别建立通信网络静态模型和过程流动态模型。其次,提出基于熵理论的微电网可靠性评估指标和可靠性评估方法。最后,对该可靠性评估方法进行仿真验证,结果表明所提模型和方法可以有效量化微电网通信网络状态对系统稳定性的影响,评估信息-物理高度耦合的微电网的可靠性。本文提出的互动式能量管理方法,助力能源消费向高效化、合理化方向发展,鼓励能源消费者主动参与节能行动,促进可再生能源消纳。而提出的可靠性评估方法,可为微电网的精细规划和运行管理提供参考建议,以期推动可再生能源的高效应用。

关键词：社区微电网互动式能量管理信息-物理-社会系统平行控制可靠性评估

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基于博弈论的共享储能社区微电网能源管理

基于博弈论的共享储能社区微电网能源管理

第二十届中国系统仿真技术及其应用学术年会（20th CCSSTA 2019）

作者：徐瑞龙田佳强朱亚运陈宗海中国科学技术大学自动化系

随着可再生能源渗透率的不断提升,其间歇性、波动性等特性对电力系统的安全可靠运行带来严重挑战,微电网技术是解决上述问题的一个核心技术手段,但是如何有效地进行微电网的能源管理仍然是目前研究的热点。本文设计了共享储能社区微电... 详细信息

随着可再生能源渗透率的不断提升,其间歇性、波动性等特性对电力系统的安全可靠运行带来严重挑战,微电网技术是解决上述问题的一个核心技术手段,但是如何有效地进行微电网的能源管理仍然是目前研究的热点。本文设计了共享储能社区微电网能源管理框架,建立了微电网系统模型,并且提出了基于Stackelberg博弈的能源管理数学描述,设计了基于模拟退火算法的分布式求解算法,最后,通过仿真实验验证了上述算法的有效性。

关键词：社区微电网 Stackelberg博弈能源管理模拟退火算法

来源： cnki会议评论

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基于二级聚集式的端对端电力交易控制策略

中国电力 2022年第9期55卷 64-69页

作者：陈培育崇志强李树青郗晓光李振斌王慧媛国网天津市电力公司电力科学研究院天津300384 智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

为更好地实现端对端电力交易,提出了二级聚集式控制策略。该策略只需一个数据监测点和从监测点到产消者的单向通信就能够实现端对端电力交易。其中,第一级控制采用带约束的非线性优化,以最小化社区微电网电费为目标,第二级控制采用基于... 详细信息

为更好地实现端对端电力交易,提出了二级聚集式控制策略。该策略只需一个数据监测点和从监测点到产消者的单向通信就能够实现端对端电力交易。其中,第一级控制采用带约束的非线性优化,以最小化社区微电网电费为目标,第二级控制采用基于规则的实时控制策略。通过仿真算例验证了控制策略的有效性,并对比分析了在社区微电网中采用集中式和分布式蓄电池对电能损耗及电费的影响。

关键词：端对端电力交易产消者社区微电网控制策略