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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

考虑电热耦合与风储协调的综合能源系统分布式机会约束优化调度

Distributed Chance-Constrained Optimal Dispatch for Integrated Energy System With Electro-Thermal Couple and Wind-Storage Coordination

作者 Zhenwei Zhang · Yan Wang · Chengfu Wang · Ya Su · Yong Wang · Yong Dai
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2024年10月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 跨区域输电 综合能源系统 动态容量计算 分布式机会约束优化 可再生能源利用
语言:

中文摘要

跨区远距离输电是利用地理分布不均衡的可再生能源的一种有效途径。然而,可再生能源的随机波动会传递至受端能源网络,且跨区输电线路复杂的运行条件会进一步影响能源输送。本文提出了一种考虑远距离风电场不确定注入的综合能源系统协调优化模型。首先,考虑电热耦合特性和实时环境条件,建立了架空输电线路动态容量计算模型。其次,构建了包含电力和天然气配网的综合能源系统模型,并采用麦考密克方法将其转化为二阶锥规划问题。第三,提出了一种分布式机会约束优化框架,用于协调风储系统和综合能源系统。基于随机场景采样,将概率约束转化为确定性约束。此外,为保持跨区系统联络线变量的一致性,采用虚拟节点法实现快速分布式迭代求解。最后,在改进的IEEE33 - 比利时20测试系统上的仿真结果表明,所提方法在运行经济性和可再生能源利用方面具有优越性。

English Abstract

Cross-regional long-distance transmission is a promising way for utilizing renewable energy sources (RESs) with geographically imbalanced distribution. However, the stochastic fluctuations of RESs will be transferred to the receiving energy networks, and the complex operating conditions of cross-regional transmission lines further affect energy delivery. In this paper, we propose a coordinated optimization model for an integrated energy system (IES) that considers the uncertain injection from long-distance wind farms. First, a dynamic capacity calculation model of overhead transmission lines (OTLs) is established, taking into account the electro-thermal couple characteristics and real-time ambient conditions. Second, an IES model integrating electricity and natural gas distribution networks is built and converted into second-order conic programming using the McCormick approach. Third, a distributed chance-constrained optimization framework is proposed to coordinate the wind-storage system and IES. The probabilistic constraints are converted into certain constraints based on stochastic scenario sampling. Besides, to maintain the variable consistency of the connection lines between cross-regional systems, we employ the virtual node approach to achieve a fast-distributed iterative solution. Finally, simulation results on a modified IEEE33-Belgium20 test system demonstrate the superiority of the proposed method in operational economy and RESs utilization.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项针对综合能源系统的分布式机会约束优化调度技术具有重要的战略价值。该研究聚焦于风储协调和电-热耦合的跨区域能源传输优化,与我司在储能系统集成、新能源并网解决方案等核心业务高度契合。

技术价值方面,论文提出的风储协调优化框架可直接应用于我司PowerStack储能系统和1+X模块化逆变器的智能调度策略开发。动态输电容量计算模型考虑了实时环境条件和电热耦合特性,这为我司开发更精准的功率预测和调度算法提供了理论支撑,有助于提升新能源电站的并网友好性和经济效益。分布式优化架构通过虚拟节点实现快速迭代求解,特别适合我司EMS能源管理系统在多站点协调控制场景的应用。

从技术成熟度评估,该方法基于成熟的二阶锥规划和场景采样技术,工程化难度适中。机会约束优化能有效处理新能源出力的随机波动性,这正是我司在大规模风光储项目中面临的核心痛点。IEEE33-Belgium20测试系统的验证表明其实用性,但实际应用仍需考虑计算复杂度和实时性要求。

技术挑战主要集中在:多能流耦合建模的精度与计算效率平衡、大规模场景下分布式算法的收敛性保证、以及与现有SCADA系统的集成适配。然而,这也为我司创造了差异化竞争机遇——将该技术嵌入iSolarCloud云平台,可打造具备跨区域多能协同优化能力的智慧能源管理解决方案,显著增强在综合能源服务市场的竞争力。