含电动汽车的智能小区能量优化管理研究

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综合能源系统是能源互联网的重要组成部分,是未来能源消费的重要方式。其中,以热电联供(Combined Heat and Power,CHP)微网为核心单元的综合能源系统,将电能、天然气能源与分布式能源进行统一调度,实现系统的经济运行,具有非常广阔的发展前景。面向能源互联网,含有光伏发电(Photovoltaic,PV)、储能系统(Energy Storage System,ESS)、电动汽车(Electric Vehicles,EV)以及用户负荷的智能楼宇小区正在迅速发展,配电级智能小区可再生能源(Renewable Energies,RES)接入容量逐渐扩大。然而,以风、光为代表的新能源具有间歇波动性,给电网的安全稳定运行带来了挑战;同时,大量EV分散无序的接入配电网,导致配电网运行控制难度提升。针对以上问题,面向含智能楼宇、屋顶光伏发电系统、EV和智能停车场的智能楼宇小区,从传统智能小区能量管理系统出发,拓展至综合能源系统能量管理两种不同的应用场景,本文分别提出了适用于上述两种场景的智能调度方法。通过充分利用新能源发电规律以及EV能量双向流动的特点,实现EV安全有序充/放电和可再生能源的就地消纳,保证配网的安全稳定运行、经济性和提升环境效益。主要工作如下:1.针对含EV的智能小区的能量优化管理问题。本文提出了一种智能小区的需求响应与能量共享模型。首先通过建立智能小区的需求响应模型,优化小区内用户的用电结构。在此基础上,小区内所有用户楼宇之间进行能量共享,并将EV和ESS加入到共享模型中,整个小区通过共享可再生资源和储能系统构成能量共享联盟,联盟获得的收益通过联盟合作博弈的方法(shapley值)在成员之间进行分配。最后,进行了实例仿真分析和策略对比实验。结果表明,所提出的智能小区能量共享与需求响应模型,能够有效的实现电能优化分配并为每栋智能楼宇和整个智能小区节约电力消费成本。2.针对含EV的智能小区综合能源系统优化问题,提出一种利用多元储能、需求响应技术,以及制定EV有序充放电计划来消纳可再生资源,实现系统最优经济调度的方法。首先,建立电负荷根据可再生能源出力和分时电价进行调整的需求响应模型。其次,考虑空间热负荷舒适度、ESS和热储能系统(Hot Storage System,HSS);并将EV加入到综合能源系统中,利用其行为特性与系统中的其他设备进行互动并制定有序的充放电计划。以系统运行成本最小为目标,利用CPLEX求解器进行求解,得到各设备最优出力。最后,通过仿真算例,验证了所提方法的可行性与经济性。
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