【摘要】：能源互聯(lián)網(wǎng)能實現(xiàn)可再生能源的分散、就地、高效利用,同時提升用戶的用電質(zhì)量與供電可靠性,是未來電力能源組網(wǎng)的重要途徑之一。如何實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的合理、有效運行調(diào)度管理,是實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。本文以能源局域網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟穩(wěn)定運行、多能源局域網(wǎng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)調(diào)度、能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)用戶與發(fā)電企業(yè)間及各用戶間的協(xié)同管理為主線,提出了保證能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟、高效、通用的能源互聯(lián)網(wǎng)運行調(diào)度架構(gòu)模型。該模型共有三層:能源局域網(wǎng)層、多能源局域網(wǎng)系統(tǒng)層和能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)層,并根據(jù)各層在時間、空間及功能層次的不同要求,開展了深入的分析研究。本文的主要工作如下:(1)建立了以能源局域網(wǎng)綜合經(jīng)濟收益最大化為目標(biāo)的能源局域網(wǎng)“源-網(wǎng)-儲-荷”的一體化能量管理模型,提出了基于標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測控制的能源局域網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法。充分考慮了儲能系統(tǒng)、分布式可控電源、智能負(fù)載和含高可再生能源滲透率的實時電價機制等特殊情況。引入模型預(yù)測控制架構(gòu),實時調(diào)節(jié)不同時刻分布式電源、儲能系統(tǒng)等的有功出力,實現(xiàn)系統(tǒng)功率的合理分配,同時降低了可再生能源等預(yù)測不確定性對調(diào)度模型的負(fù)面影響。(2)通過在能源局域網(wǎng)能量管理模型中進(jìn)一步考慮隨機因素的影響,提出了基于隨機模型預(yù)測控制的能源局域網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法,提高了優(yōu)化調(diào)度方法對風(fēng)光等的預(yù)測不確定的魯棒性。本文提出的兩階段場景篩選方法,大大降低了從大量初始場景中篩選出典型場景所需的運行時間以及運算量,提高了隨機優(yōu)化調(diào)度方法的效率。包含預(yù)調(diào)度階段與實時分配與功率補償階段的隨機模型預(yù)測控制優(yōu)化調(diào)度方法更加適合于高可再生能源滲透率的能源互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的優(yōu)化調(diào)度。(3)運用非合作博弈理論,設(shè)計了兼顧各能源局域網(wǎng)運行目標(biāo)獨立性與整體系統(tǒng)運行安全性的序列分布式模型預(yù)測控制的多能源局域網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法。該方法中各能源局域網(wǎng)只與多能源局域網(wǎng)系統(tǒng)能量管理單元進(jìn)行信息交互與能量傳輸,減少了分布式優(yōu)化調(diào)度算法對通信與計算資源的需求,降低了各能源局域網(wǎng)運行數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險,保證了多能源局域網(wǎng)系統(tǒng)供電安全性,提高了抵御可再生能源等預(yù)測不確定性影響的能力。(4)針對能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)體量較大,其運行計劃的改變會對發(fā)電企業(yè)的發(fā)電計劃、電力市場電價出清價格等造成一定影響的情況,研究了能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)層包含用戶與發(fā)電企業(yè)之間主從博弈、用戶之間非合作博弈的并行分布式模型預(yù)測控制優(yōu)化調(diào)度方法。充分發(fā)揮了能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)用戶與發(fā)電企業(yè)的自主性與獨立性。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：F426.61
【圖文】：

國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院博士學(xué)位論文不同于傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)，能源互聯(lián)網(wǎng)中的可再生能源發(fā)電輸出、電動汽車接入和電價具有較大的隨機性與波動性，系統(tǒng)中擁有眾多“即插即用”設(shè)備，且各能源局域網(wǎng)（或多能源局域網(wǎng)系統(tǒng)）的調(diào)度目標(biāo)可能各不相同，并且需要兼顧安全性、可靠性和用戶用電體驗等各方面要求。因此，無法像傳統(tǒng)電力系統(tǒng)一樣，如圖 2.4所示，由調(diào)度中心統(tǒng)一對整個能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中所有系統(tǒng)與設(shè)備進(jìn)行集中式的調(diào)度與控制。同時，能源互聯(lián)網(wǎng)作為一個復(fù)雜的信息物理系統(tǒng)，若完全按照分布式的控制結(jié)構(gòu)，對控制算法、通信帶寬、信息交互模式和優(yōu)化方法都有很高的要求，需要非常高的投入以實現(xiàn)完全的分布式架構(gòu)，并且隨著系統(tǒng)的擴大，投入的增長會變得越來越快。因此，完全的分布式優(yōu)化調(diào)度結(jié)構(gòu)也很難適用。

由于能源互聯(lián)網(wǎng)是一個多能源互補綜合協(xié)調(diào)系統(tǒng)，其能源局域網(wǎng)層、多能源局域網(wǎng)系統(tǒng)層和能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)層的都包含眾多能源節(jié)點，且這些節(jié)點性質(zhì)各異，在圖 2.6 所示的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)三層架構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從信息-通信的角度對能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，引入了類似于 SGAM（smartgridarchitecturemodel）的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一體化分析模型，從業(yè)務(wù)層、功能層、信息層、通信層、組件層，以及時間和空間不同粒度上梳理了圖 2.6 所示的能源互聯(lián)網(wǎng)各個重要組成部分之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一體化分析模型是一個層次型多維結(jié)構(gòu)，包括 5 個領(lǐng)域（domain），7 個區(qū)域（zone）。用于解決能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)建模、標(biāo)準(zhǔn)化制定以及功能分解過程中所遇到的交叉性（來自不同領(lǐng)域的利益相關(guān)者）、復(fù)雜性（不同的系統(tǒng)和設(shè)備的互連互通）、異構(gòu)成熟性（已有的基礎(chǔ)，應(yīng)用新技術(shù)、新場景）及演化性（需要從現(xiàn)有系統(tǒng)轉(zhuǎn)化）等方面的問題。主要考慮 5 個疊加的模型層以描述智能電網(wǎng)中技術(shù)實現(xiàn)的問題：組件層（Componentlayer）、通訊層（Communicationlayer）、信息層（Informationlayer）、功能層（Functionlayer）和業(yè)務(wù)層（Businesslayer）。每一層包含一個能源互聯(lián)網(wǎng)平面（energy internet plane），由電力系統(tǒng)域與管理域

本文編號：2716740