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考虑风光不确定性的综合能源系统容量-成本两阶段规划优化研究

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可再生能源 2024年第4期42卷 513-521页

作者：王永利滕越袁博窦真兰张春雁孙沛华北电力大学经济与管理学院北京102206 国网上海市电力公司上海200023

针对综合能源系统规划面临可再生能源波动性强、出力不确定性等问题,文章提出了一种考虑风光不确定性的综合能源系统容量-成本两阶段规划优化方法。首先,运用拉丁超立方抽样生成基础风、光场景集,并基于改进的k-means算法进行场景削减;... 详细信息

针对综合能源系统规划面临可再生能源波动性强、出力不确定性等问题,文章提出了一种考虑风光不确定性的综合能源系统容量-成本两阶段规划优化方法。首先,运用拉丁超立方抽样生成基础风、光场景集,并基于改进的k-means算法进行场景削减;其次,以运行成本最低、碳减排最优、污染物减排最优构建多目标优化模型;最后,提出系统容量-成本两阶段规划优化求解策略,并选取南方某商业园区进行规划仿真。仿真结果表明,文章所构建的综合能源系统两阶段规划模型能够在保证系统经济性的同时兼顾环保性,并满足用户多种用能需求。

关键词：综合能源系统风光不确定性场景削减两阶段规划

考虑风光不确定性与灵活性指标的园区综合能源系统最优调度

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内蒙古电力技术 2024年第1期42卷 15-21页

作者：呼斯乐王渊于源高源曹林峰赵禹灿杨家强内蒙古电力(集团)有限责任公司呼和浩特010010 浙江大学电气工程学院杭州310027 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力经济技术研究院分公司呼和浩特010010

针对风光高渗透率的园区综合能源系统调度过程中灵活性不足的问题,提出一种考虑风光不确定性与功率型灵活性指标的园区级综合能源系统日前调度策略。在调度模型中通过机会约束理论对风光的不确定性提供备用服务,利用功率型灵活指标对灵... 详细信息

针对风光高渗透率的园区综合能源系统调度过程中灵活性不足的问题,提出一种考虑风光不确定性与功率型灵活性指标的园区级综合能源系统日前调度策略。在调度模型中通过机会约束理论对风光的不确定性提供备用服务,利用功率型灵活指标对灵活性供给进行量化评价,在此基础上构建兼顾经济成本与灵活性供给的日前优化调度模型,采用混合整数规划的方法求解;仿真结果表明,该调度策略有效保证了系统运行的灵活性与经济性。

关键词：园区级综合能源系统机会约束功率型灵活性指标风光不确定性日前调度策略

双碳目标下考虑风光不确定性的综合能源系统规划研究

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可再生能源 2023年第2期41卷 236-242页

作者：徐楠赵子豪张丹阳周波王永利聂婧宋妍国网河北省电力有限公司经济技术研究院河北石家庄050000 华北电力大学经济与管理学院北京102206

可再生能源大规模并网,使配电系统及各类负荷运行稳定性降低。文章研究了可再生能源发电的不确定性综合能源系统(Integrated Energy System,IES)优化调度问题。首先,构建考虑风光不确定性的综合能源模型,采用不确定区间表达风机和光伏... 详细信息

可再生能源大规模并网,使配电系统及各类负荷运行稳定性降低。文章研究了可再生能源发电的不确定性综合能源系统(Integrated Energy System,IES)优化调度问题。首先,构建考虑风光不确定性的综合能源模型,采用不确定区间表达风机和光伏出力的不确定性;其次,利用鲁棒转换,可以将相关不确定性的问题转变成确定性多目标的优化问题进行求解;然后,以经济性与环境性为目标建立能源平衡与供应约束,并采用粒子群算法进行求解;最后,以某地园区的数据为基础进行仿真验证,证明了所提规划方法能够充分的考虑到风光不确定性,极大地提高系统的经济性,同时有效降低系统的碳排量,具有一定合理性和实用性。

关键词：综合能源系统风光不确定性鲁棒转换碳排量规划优化

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考虑风光不确定性的微网经济风险博弈模型

电测与仪表 2023年第3期60卷 107-114页

作者：郑元黎龚锦霞梅光银叶耀上海电力大学上海200090

微网中风光等可再生能源发电出力的不确定特性会对优化调度产生影响,因此需开展考虑风光出力不确定性的优化策略研究。文章计及风光出力的不确定性,提出一种微网讨价还价博弈模型,并定量定性分析不确定性对于微网优化的影响。为表征可... 详细信息

微网中风光等可再生能源发电出力的不确定特性会对优化调度产生影响,因此需开展考虑风光出力不确定性的优化策略研究。文章计及风光出力的不确定性,提出一种微网讨价还价博弈模型,并定量定性分析不确定性对于微网优化的影响。为表征可再生能源的不确定性因素,建立风光出力的马尔科夫链模型,结合蒙特卡洛法模拟出大量风光出力场景,进而利用模糊C聚类生成典型场景;提出综合考虑微网运行经济性及风险性的讨价还价博弈模型;应用MATLAB调用IPOPT优化软件实现模型求解,算例验证表明,文章建立的模型提高了风光出力的消纳率,调动了储能机组的积极性,兼顾微网运行的经济性和风险度;描述风光转移概率的特征,分析风光不确定性对微网优化的影响。

关键词：马尔科夫-蒙特卡洛法风光不确定性讨价还价博弈微网

考虑设备风险和风光不确定性的园区综合能源随机优化运行

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科学技术与工程 2023年第32期23卷 13861-13871页

作者：闻天润彭道刚赵慧荣张浩上海电力大学自动化工程学院上海200090 同济大学电子与信息工程学院上海201804

综合能源系统因其能源梯级利用的高效性被广泛应用,而在运行过程中各设备的潜在故障风险与风光出力波动会成为系统供能稳定性的安全隐患。为此,首先基于设备负载率建立故障概率模型与设备风险模型。其次针对风光出力的不确定性采取蒙特... 详细信息

综合能源系统因其能源梯级利用的高效性被广泛应用,而在运行过程中各设备的潜在故障风险与风光出力波动会成为系统供能稳定性的安全隐患。为此,首先基于设备负载率建立故障概率模型与设备风险模型。其次针对风光出力的不确定性采取蒙特卡洛采样法生成典型场景,建立考虑设备风险与风光不确定性的综合能源多目标随机优化模型,运用分段线性化、宽容分层序列法将该模型处理为混合整数模型。最后,通过算例仿真表明:所提优化模型能够兼顾运行风险与经济成本,相较于传统经济调度,在总成本仅上升了9.6%时、设备风险降低了79.3%,证明了模型的经济性与安全性。

关键词：园区综合能源设备风险风光不确定性宽容度分层随机优化

计及风光不确定性的区域间可用输电能力概率评估

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计及风光不确定性的区域间可用输电能力概率评估

作者：张昭阳重庆理工大学

学位级别：硕士

在竞争性的市场环境下,可用输电能力(Available Transfer Capability,ATC)既是衡量电力系统安全、稳定运行的重要技术参考指标,又可作为引导电力资源优化配置的关键市场信息。随着由风电、光伏高比例并网带来的不确定性因素急剧增加,如... 详细信息

在竞争性的市场环境下,可用输电能力(Available Transfer Capability,ATC)既是衡量电力系统安全、稳定运行的重要技术参考指标,又可作为引导电力资源优化配置的关键市场信息。随着由风电、光伏高比例并网带来的不确定性因素急剧增加,如果不能准确评估输电通道的ATC,可能会导致输电阻塞或系统失稳等问题。因此,如何在ATC评估中全面计及风电、光伏出力不确定性的影响,对系统运行的安全稳定性和调度经济性具有重要的现实意义与价值。基于此,本文以风电、光伏联合并网系统的ATC计算为背景,研究风光波动性、相关性及其预测误差对ATC的影响,主要内容如下:1.为量化分析风光的不确定性,对风光出力进行不确定性建模,并基于场景分析法将其转化为各种确定性场景组合。针对风/光的波动性,采用非参数核密度估计法描述了风电、光伏出力的边缘概率分布函数。在此基础上,考虑风光间的相关性,通过Frank-Copula函数构建风光联合分布模型。在风光出力场景生成中,利用拉丁超立方采样对分布函数进行大量采样,并引入基于同步回代的场景削减技术以减少初始样本数量,从而保证采样精度、减少计算负担。结合实测风光数据的仿真测试结果,验证了风光不确定性建模方法及相关性场景生成方法的准确性和有效性。2.为提高风光并网系统区域间ATC评估的速度与精度,建立了计及风光不确定性的ATC模型,并构建了一种改进天鹰算法高效求解。首先,考虑风光出力的相关约束,建立基于最优潮流的ATC模型,并引入动态罚函数将其线性化,以减少ATC模型的复杂程度。其次,针对传统算法在ATC求解中易陷入局部极值的问题,构建了融合混沌映射与差分进化策略的改进天鹰算法,实现了ATC的准确快速评估。最后以IEEE-118节点系统为例,验证了改进天鹰算法的高效性,并分析了风光出力不确定性对区域间ATC评估的影响。3.为保证ATC指标的经济性,提出了一种考虑风光预测误差的ATC经济调度双层模型。其上层模型为ATC计算模型,下层模型为考虑风光预测误差的经济调度模型,可保证经济调度成本最低的同时,极大化区域间ATC。鉴于双层模型求解较为困难,引入库恩-塔克条件将下层模型等效转化为上层ATC计算模型的附加互补约束,并利用强对偶理论和大M法消去ATC经济调度模型中的非线性项。结合IEEE-14节点算例系统,分析了在ATC经济调度模型中考虑风光预测误差的必要性,并验证了所构建双层模型的有效性。

关键词：可用输电能力风光不确定性场景分析经济调度天鹰算法

考虑风光不确定性和P2G-CCS的IES优化调度策略研究

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考虑风光不确定性和P2G-CCS的IES优化调度策略研究

作者：王贤达辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

随着可再生能源的发展,对传统能源行业转型以及能源行业经济性发展和环境保护方面非常积极的影响。然而,随着发展的加快,电力系统同样也面临着一些问题。首先,可再生能源供应具有明显的不稳定性和间歇性,这种波动会导致电力系统难以稳... 详细信息

随着可再生能源的发展,对传统能源行业转型以及能源行业经济性发展和环境保护方面非常积极的影响。然而,随着发展的加快,电力系统同样也面临着一些问题。首先,可再生能源供应具有明显的不稳定性和间歇性,这种波动会导致电力系统难以稳定运行,对于电力系统的稳定运行存在一定的安全隐患。其次,电力系统的传输和分配能力有限,不确定的可再生能源注入电力系统还存在可再生能源的消纳问题,这些问题可能导致能源浪费和环境问题,同时也会阻碍电力系统的可持续发展。本文通过结合现阶段国内国外综合能源系统的基本结构,将风电和光伏出力的不确定性考虑到系统的调度过程中,使用电转气技术与碳捕集技术增加系统对风电、光电的消纳能力,加入氢燃料电池和三类储能设备(储热设备、储电设备、储氢设备)增强电、气、热三种能源的耦合,减少系统运行时能源浪费,增强系统运行灵活性,提高经济性,建立一种考虑风光随机性和P2G-CCS的综合能源系统优化调度模型。首先,简要介绍了考虑风光不确定性和P2G-CCS的IES调度模型的基本构架,分析推导出系统主要设备的数学模型。其次,构建考虑风光不确定性和P2G-CCS的IES优化调度模型,确定以系统最小运行成本为目标函数和相关设备约束,构建风光出力概率分布的模糊集,基于最小运行成本的目标函数建立考虑风光不确定性的分布鲁棒优化模型,确定决策变量和各项约束,然后采用线性决策规则和拉格朗日对偶转换,将非线性规划模型转化为混合线性规划模型。最后,根据实际情况建立场景进行算例分析,利用MATLAB调用GUROBI求解器对优化调度模型进行求解。通过分析在不同场景下系统的日运行费用,验证本文对系统运行的经济性有所增强。并将各场景下系统内部能源设备日出力情况一一列出,验证本文的优化调度模型在对系统电、热、气负荷的削峰填谷能力上和风电光伏出力的消纳上具有优越性。综上,本文考虑风光随机性和P2G-CCS综合能源系统调度研究能够在能源高效利用,可再生能源消纳能力,平滑电负荷、热负荷、气负荷峰谷差,降低系统碳排放等方面具有重要的意义。该论文有图26幅,表8个,参考文献67篇。

关键词：综合能源系统风光不确定性优化调度 P2G-CCS 分布鲁棒优化

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计及风光不确定性的微电网经济调度问题研究

计及风光不确定性的微电网经济调度问题研究

作者：曹奇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

风能、太阳能等清洁能源发电在总发电量中的比例越来越大,但这些能源在发电系统中存在着惯量低、随机性和间歇性等问题。微电网概念的引入找到了解决问题的新思路。但是,微电网的功率分配问题和不确定性能源接入电网造成电网波动以及接... 详细信息

风能、太阳能等清洁能源发电在总发电量中的比例越来越大,但这些能源在发电系统中存在着惯量低、随机性和间歇性等问题。微电网概念的引入找到了解决问题的新思路。但是,微电网的功率分配问题和不确定性能源接入电网造成电网波动以及接入电网以后的经济性问题仍然困扰着人们。本文在保证微电网的稳定的前提,对系统进行无功优化,然后考虑分布式能源的不确定性,采用多目标优化算法,提高了微电网的清洁性、经济性和风光出力的平稳性。首先,建立微电网分层控制结构。本课题初级控制采用下垂控制,次级控制采用多智能体协调控制。仿真验证了本文所采用的方法保证了电网能够稳定到参考电压的同时,还能实现有功功率均分。其次,对微电网的无功功率进行优化。为了进一步改善系统的稳定性和降低网络损耗,采用了自适应粒子群算法和基于小生境技术改进的遗传算法对微电网进行无功优化。最终在IEEE33节点算例对其进行仿真验证,仿真前后的电压和网络损耗都有比较好的改善。然后,分析微电网中的不确定因素并建模。基于历史的电网出力数据,采用概率分析的方法对风能和光能进行建模,同时引入储能和柴油机发电。最后,对经济调度问题建模并通过算法优化提高微电网的性能指标。采用基于非线性惯性权重的多目标粒子群算法,目标函数设置为可再生能源的自用功率占比和经济性能。首先通过调整参数,在已知某一种情况的前提下,预测了不同天气和不同风速下各自的出力情况。最后通过对仿真结果分析得出,以上方法能够使清洁性、经济性和风光出力平稳性指标均得到改善。

关键词：微电网风光不确定性多目标粒子群算法无功优化经济调度

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考虑风光不确定性的微网两阶段鲁棒优化调度

考虑风光不确定性的微网两阶段鲁棒优化调度

作者：马明宁夏大学

学位级别：硕士

在能源需求和环境保护的双重压力下,微网技术应运而生。由于可再生能源出力具有较强的不确定性,使得微网调度面临源荷双侧不确定性的风险。目前基于预测值的传统确定性优化方案尽管在模型建立与求解算法上具有一定的优势,但其预测精度... 详细信息

在能源需求和环境保护的双重压力下,微网技术应运而生。由于可再生能源出力具有较强的不确定性,使得微网调度面临源荷双侧不确定性的风险。目前基于预测值的传统确定性优化方案尽管在模型建立与求解算法上具有一定的优势,但其预测精度仍然无法满足微网对可再生能源的调度要求。如何在源荷双重不确定下,既能保证调度方案最优,又能提高可再生能源消纳能力,是微网优化调度的关键所在。鲁棒优化（Robustoptimization,RO）考虑了系统的不确定性,使优化调度方案具有较强抗干扰性。本文针对源荷的不确定性,提出了考虑风光不确定性的微网两阶段RO模型。主要工作如下:考虑光伏出力和负荷功率不确定性,构建了基于min-max-min形式的典型微网两阶段RO模型,求解系统处于最恶劣场景时,运行成本最低的调度方案。采用C＆CG算法求解模型,经算例仿真验证了所建模型的有效性,并分析了不确定性调节参数对调度结果的影响。同时,相较于传统确定性优化方案,所提RO方案经济性更优。考虑风光出力不确定性,构建了电气热多能互补微网两阶段RO模型。第一阶段基于源荷侧的预测值,以微网机组出力和购能成本最小为目标函数;第二阶段通过调控多能互补机组出力,来应对不确定性变量波动对系统所造成的影响,并减少弃风、弃光惩罚成本。通过C＆CG算法对模型进行求解,经算例仿真对比验证了所建模型有效性,结果表明本文提出的调度方案具有较好的经济性和抗干扰性,且能减少弃风、弃光惩罚成本。

关键词：风光不确定性多能互补 C＆CG算法两阶段RO