【电力系统】考虑电能交互的冷热电区域多微网系统双层多场景协同优化配置附Matlab代码-优快云博客

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🔥 内容介绍

能源转型的大背景下，构建清洁、高效、安全的能源供应体系已成为全球共识。区域综合能源系统 (Regional Integrated Energy System, RIES) 能够有效整合不同能源形式，实现能源互联互通和梯级利用，被认为是实现能源可持续发展的关键途径之一。微网 (Microgrid, MG) 作为RIES的基本单元，具有灵活、自治的特性，能够有效提升供能可靠性和能源利用效率。然而，单个微网的容量有限，无法满足日益增长的能源需求，因此，构建多微网互联互通的区域多微网系统 (Regional Multi-Microgrid System, RMMS) 已成为研究热点。

本文将围绕“【电力系统】考虑电能交互的冷热电区域多微网系统双层多场景协同优化配置”这一主题展开探讨。着重分析RMMS在电能交互方面的优势，并讨论如何构建双层优化模型，以实现多场景下的协同优化配置，从而提升RMMS的经济性、可靠性和环境友好性。

一、区域多微网系统的优势与挑战

RMMS通过互联互通，将多个微网连接成一个整体，从而突破了单个微网的局限性。其优势主要体现在以下几个方面：

资源互补与优化配置：
RMMS可以将不同微网的资源进行整合，实现优势互补。例如，一个微网拥有丰富的光伏资源，而另一个微网拥有充足的天然气资源，通过电能交互，可以有效利用光伏能源，减少对天然气资源的依赖。此外，RMMS还可以通过优化配置不同微网的能源设备，实现区域能源的最优利用。
提升系统可靠性与稳定性：
当某个微网发生故障时，其他微网可以通过电能交互提供备用电源，从而提高整个系统的供电可靠性。同时，RMMS还可以通过控制电能交互的流量，稳定电网电压和频率，提高系统的稳定性。
促进可再生能源消纳：
RMMS可以有效消纳可再生能源，提高可再生能源的利用率。通过电能交互，可以将一个微网过剩的可再生能源电力输送到其他微网，从而避免弃风弃光现象的发生。
降低系统运行成本：
通过优化电能交互，RMMS可以降低整体运行成本。例如，在电力负荷低谷时，可以将电力输送到负荷高峰的微网，从而减少发电成本。

然而，构建高效稳定的RMMS也面临着诸多挑战：

电能交互策略的复杂性：
如何制定合理的电能交互策略，以保证系统的经济性、可靠性和稳定性，是一个复杂的优化问题。需要考虑多种因素，例如微网的负荷特性、能源资源状况、设备运行状态等。
运行控制的难度：
RMMS的运行控制需要对多个微网进行协调控制，保证系统的稳定运行。这需要先进的控制算法和通信技术。
网络安全风险：
RMMS的互联互通也带来了网络安全风险。需要采取有效的安全措施，防止黑客攻击，保障系统的安全运行。
多场景下的不确定性：
可再生能源发电具有间歇性和波动性，负荷需求也存在不确定性，这些因素都会影响RMMS的运行。需要考虑多场景下的不确定性，制定鲁棒性强的优化配置方案。

二、双层多场景协同优化配置模型构建

为了解决上述挑战，本文提出构建双层多场景协同优化配置模型，以实现RMMS的经济性、可靠性和环境友好性。

2.1 上层规划层：容量配置优化

上层规划层主要负责确定RMMS中各微网的能源设备容量，包括可再生能源发电设备、储能设备、冷热电联供设备等。目标是最小化系统的投资成本和运行成本，同时满足系统的可靠性要求。

目标函数：
- 最小化投资成本：考虑各种设备的投资成本，包括设备的购买成本、安装成本和维护成本。
- 最小化运行成本：考虑燃料成本、电网购售电成本、维护成本等。
约束条件：
- 功率平衡约束：保证每个微网的电力、冷力、热力平衡。
- 设备容量约束：限制各种设备的容量范围。
- 可靠性约束：保证系统的供电可靠性，例如通过设置最小备用容量。
- 环保约束：限制系统的排放，例如通过设置碳排放限额。

2.2 下层运行层：实时调度优化

下层运行层主要负责在给定的设备容量下，实现RMMS的实时调度优化。目标是最小化系统的运行成本，同时满足系统的运行约束。

目标函数：
- 最小化运行成本：考虑燃料成本、电网购售电成本、维护成本等。
约束条件：
- 功率平衡约束：保证每个微网的电力、冷力、热力平衡。
- 设备运行约束：限制各种设备的运行范围，例如出力上下限、爬坡速率等。
- 电能交互约束：限制微网之间的电能交互流量。
- 储能运行约束：限制储能设备的充放电功率和容量。