基于多能互补的园区综合能源站-网协同优化规划

为了提高综合能源站的能源利用率,从站-网整体规划的角度出发,对能源站数量、位置和设备容量配置,供能网络布局进行统一规划研究,基于电、热、冷多能互补特性提出了一种园区综合能源站-网双层规划优化模型。上层以综合能距最小为目标,基于推广p-中位模型建立了能源站-网协同投资模型,下层充分考虑能源站内多能流耦合和站间网络的多能协调,建立多能源站规划运行联合优化模型。采用基于最短路径理论的枚举法结合Cplex求解器求解,规划了能源在时空上的转移,解决了传统规划时负荷分配不均、峰谷需求不平衡的问题,算例表明所提模型具有实用性,对园区综合能源规划建设具有指导意义。     

考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化配置

园区综合能源系统是用户侧多能源耦合与供应的典型形式,而综合需求响应(integrated demand response,IDR)则是实现多种能源间耦合互补关系的重要应用,而目前的园区综合能源系统规划研究并未考虑IDR的应用。为了进一步激发园区综合能源系统中的多能互补特性,提升规划的灵活性和经济性,文中提出了一种考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化配置模型,其在建立PIES内部各能量转换设备和能量存储设备数学模型的基础上,以包含投资、运行、维护和IDR成本的全寿命周期成本最小为目标函数进行建模,考虑了设备运行、功率平衡以及IDR的约束条件。以某热/电耦合商业园区综合能源系统为例进行算例分析,并在MATLAB平台上调用CPLEX求解器对所提模型进行求解。算例分析结果表明,考虑IDR的园区综合能源系统配置结果相比不考虑IDR而言,具有"削峰填谷"作用,可以更好地发挥园区综合能源系统多能互补特性,降低了园区综合能源系统的全寿命周期成本。     

考虑负荷灵活分配的综合能源系统站-网-荷协同规划方法

综合能源系统的规划建设是构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要组成部分。针对目前综合能源系统能源站与多能网络联合规划存在的灵活性与协同性不足问题,提出一种考虑多能负荷灵活分配的综合能源系统站-网-荷协同优化规划方法。首先,基于图论理论与P中位模型,提出多能负荷灵活分配的综合能源系统能源站选址,以及考虑站间互连的多能网络布局规划方法。其次,构建计及网络约束的综合能源系统运行架构,进一步建立能源站设备、负荷侧设备与多能网络管线的容量协同配置模型。最后,建立综合能源系统的站-网-荷协同优化规划模型,并将其转化为混合整数线性规划问题进行求解,得出包含站点选址、网络布局以及设备配置的系统规划方案。算例分析表明,所提方法能有效减小系统投资建设成本与网络传输损耗,使规划方案更为经济合理。     

考虑动态能效模型的园区综合能源系统梯级优化运行

园区综合能源系统(park-level integrated energy system,PIES)具有负荷需求多样、供能设备复杂的特点。为解决PIES供能中存在的能源利用效率较低、能源结构不合理等问题,提出了一种考虑动态能效模型的PIES梯级优化方法。首先,根据能量梯级利用原理,将PIES的负荷按能源品位细分;其次,分析能源设备效率随负载率变化的特征,建立梯级用能设备动态能效模型;最后,以日运行费用最低为目标,求解PIES梯级优化运行方案。算例结果证明,所提梯级优化方法能够有效提高能效利用水平、降低运行成本,为PIES合理用能、运行管理提供理论与技术指导。     

基于p-中位模型的区域综合能源系统能源站优化规划

综合能源系统能够实现能源的优化利用,有效提高能源使用效率,缓解环境污染问题。以往对于综合能源系统能源站规划的研究主要集中在设备容量的优化配置方面,较少对能源站位置及管网路径的优化规划进行分析。研究了考虑电、热供应的区域综合能源系统能源站选址及能源传输管网路径优化布局问题。首先,根据p-中位模型建立了能源站选址及管网路径布局的优化规划模型。其次,考虑能源站、管网设备初始投资及施工费用,建立了区域综合能源系统投资费用模型。最后,基于枚举法提出了一种改进求解方法对规划模型进行求解,并以某园区为实例进行仿真分析,验证了所提模型及方法的有效性。     

基于电-热-气混合潮流的园区综合能源系统站-网协同规划

随着综合能源系统（integrated energy system,IES）的发展,能源站、供能网络和负荷之间的互动性更为密切。因此,在对IES进行规划时,考虑不同类型的负荷需求和能源设备的耦合性,对能源站容量、位置和网架结构进行协同规划更为合理。文章基于电-热-气混合潮流,建立了考虑运行的能源站-网协同规划双层模型。上层模型为使能源站与三网管道的建设运行成本最小的改进p-中位模型,在能距中加入了基于电-热-气混合潮流的损耗成本,决策变量为能源站位置、容量及网架结构;下层模型为考虑经济性、环保性及供能可靠性的多目标优化模型,决策出各能源站的出力调度值,为混合潮流提供初值。采用贪婪-变邻域蛛网（greedy-variable neighborhood cobweb,GVNC）算法和改进多目标粒子群算法对模型求解,在提高计算效率的同时可以求得全局最优解。通过算例验证了所提模型和算法的有效性。     

计及需求响应不确定性的园区综合能源系统日前经济优化调度

园区综合能源系统(park integrated energy system,PIES)通过多能互补可显著提升其运行经济性,然而园区可控资源响应的不确定性会给日前调度策略的制定带来挑战,为此提出了一种考虑综合需求响应及其不确定性的园区综合能源系统日前经济优化调度策略。文章首先运用三角模糊数描述光伏、负荷预测功率以及柔性负荷响应量的不确定性,建立计及不确定性的日前调度模型;然后以系统总运行成本最小为目标,对系统供需两侧可控资源进行协同优化,并根据模糊规划理论,将模糊期望约束和模糊机会约束等效转换为确定性约束形式便于求解;最后通过算例验证了所提策略通过综合需求响应可有效降低系统运行成本,并分析了模糊机会约束置信水平对系统运行成本的影响。     

考虑调峰主动性的梯级水光互补与火电耦合系统经济调度

为了解决可再生能源大规模并网而引起的电力系统调峰难度增大的问题,根据调峰补偿和分摊,提出一种考虑调峰主动性的梯级水光互补与火电耦合系统经济调度模型。针对多能源耦合系统复杂问题的求解,文中采用分层调度的思想,上层以净负荷波动最小为目标,考虑梯级水电站约束,建立梯级水光互补优化调度模型,并借助帝王蝶优化算法对模型进行求解;下层根据上层的调度结果以系统总调峰成本最小为目标,建立考虑火电深度调峰煤耗特性的经济调度模型,并通过MATPOWER中的MOST工具包以及CPLEX求解。以改进的IEEE 30节点系统进行仿真,结果表明,所提模型能有效提升系统运行经济性与稳定性。     

考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统多能协同优化

工业园区是典型的复杂能源系统,通过利用多能源之间的耦合机制,实现多能互补,可显著提升其经济效益与能源利用率。为此,文中针对工业园区提出了一种考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统多能协同优化模型。首先,介绍工厂综合能源系统架构,再对综合能源系统中的能量生产设备、能量转换设备以及能量存储设备进行独立建模。基于此,以日运行费用最低为优化目标,在冷热电功率平衡约束以及设备物理约束下,采用混合整数线性规划法对模型进行求解。所提模型遵循"品位对口,梯级利用"的科学用能思想,按热品位高低进行能量梯级利用,实现工业生产流程与设备运行参数的综合优化。算例分析表明,所提的优化调度策略更契合工程的实际需求,可降低工业用户的运行费用。     

基于能源路由器的用户侧能源互联网规划

针对能源系统规划中未充分考虑多个分布式能源系统互联及电/热/冷能流协调运行的现状,研究基于能源路由器的用户侧能源互联网规划方法。梳理了用户侧能源互联网的系统结构,建立各类能量单元的数学模型。以电/热/冷综合加权负荷矩最小为准则,采用Voronoi图、交替定位分配算法及"类内类间距离比最小"判据,提出了能源局域网划分和能源路由器选址方法。基于典型日各区域的时序负荷,以由投资、运行维护、燃料、买卖电和碳税5项成本构成的年费用最低为目标,考虑多能流协同互补和多路由器协调互济,建立0-1混合整数线性规划模型。采用商业软件Cplex求解,实现路由器配置和局域网间网络的同时规划;基于最小生成树实现局域网内供能路径优化,结合简易潮流计算结果和相关导则确定线路容量。算例仿真结果表明:所提出的分区、规划方法具备可行性和有效性;多能互补、多路由器互联能显著降低年费用并缓解多种负荷峰谷时段不匹配等问题;路由器与能源网络同时规划较分阶段规划更经济。     

能源综合服务站系统的能流分析方法与能效评估

提高能源的利用效率是能源综合服务站建设的主要目标之一,为了反映能源综合服务站能源利用、转换、损耗的特征,文章首先从宏观能效、微观能效、能源经济3个方面考虑,提出了能源利用率、可再生能源利用率、EV充电站能效、数据中心能效、能源经济成本、经济发展适应性6个评估指标,建立了能源综合服务站能效评估指标体系.其次,利用加权有向...     

考虑风光利用率和含氢能流的多能流综合能源系统规划

传统多能流综合能源系统往往面临绿色可再生能源装机比例低、利用率低的问题,同时氢燃料汽车的逐渐普及将增加对氢能的需求,将电能转化为氢能是满足交通部门潜在氢需求的有效途径。针对风光装机比例低、利用率低和氢能需求的问题,提出了一种考虑风光利用率和含氢能流的多能流综合能源系统规划方法。首先,计及氢能流构建了电/热/冷/氢多能流综合能源系统。其次,考虑系统年投资费用、运行费用和风光利用率的多目标,构建双层规划-调度模型,以电、热、冷、氢等4种形式能量平衡和元件工作特性为约束,采用非支配性排序遗传算法和商用求解器结合的混合智能算法进行求解。最后,以某地区实际工业园区为例,对所提方法进行验证。案例结果分析表明所提出的方法可有效降低系统年总投资成本,显著提高风光装机比例和利用率,提高系统运行稳定性和经济性。     

计及广义储能的园区综合能源系统低碳规划

以综合能源系统的低碳规划为目标,建立了考虑蓄电池电储能、楼宇热储能、数据中心热储能为广义储能的通用统一模型,量化分析了广义储能运行灵活性对园区综合能源系统低碳化转型的支撑作用。计及负荷长短期增长不确定性与碳排放约束,建立了以规划年扩建成本与运行成本之和为目标函数的综合能源系统低碳扩建模型;以园区各设备运行约束为基础,考虑广义储能的灵活性运行方式,建立了基于能源枢纽的园区运行模型;以江苏省某工业园区为测试算例,分析了广义储能资源的灵活性运行对园区扩建规划的影响。结果表明,广义储能资源可利用时间转移特性实现多能源跨时段高效利用,有效促进了新能源消纳,保证了综合能源系统的规划方案兼具经济性与环保性。     

园区综合能源系统规划及优化配置方案

综合能源系统的优化配置直接影响到投资效益和运行效率，是综合能源系统规划的关键之一。该文面向园区级综合能源系统，对影响规划的内外部主要因素进行定量分析；在此基础上，提出一种以园区综合能源系统全寿命周期等值年成本为目标的优化配置方法，并以我国南方某园区能源站为例，进行系统优化配置。通过对不同供能设计方案的对比分析，提出合理的优化配置方案，为园区综合能源系统规划提供技术支撑。     

考虑区域综合能源系统拓扑特性的能源站和管线规划

为科学指导区域综合能源系统中能源站的建设数量、位置以及供能管线布局,研究了考虑区域综合能源系统拓扑特性的能源站和管线规划方法。首先总结了区域综合能源系统的拓扑特性,根据城市规划方案和地理信息系统获得可供选择的能源站站址和管线通道。进而基于能流平衡约束和热网特性建立能源系统的拓扑描述模型,以初期投资建设和后期运行成本最小化为目标,建立能源站和供能管线布局规划模型,并利用正交多项式逼近等方法对优化模型进行合理的简化处理。算例分析结果表明所提方法可得到更为经济的规划方案。     

考虑典型日经济运行的综合能源系统容量配置

电、热、冷、气等能源供应网络耦合的综合能源系统通过多种能源优势互补,能够促进可再生能源就地消纳,实现资源的优化利用,提高综合能源利用率。针对区域内由电、热、冷、气多种能源耦合形成的综合能源系统,文章基于不同季节典型日光伏出力和负荷特性曲线,考虑典型日系统经济运行,建立计及投资成本与收益的经济-环境效益最大化的区域综合能源系统容量配置优化模型,并基于改进的自适应粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法进行优化求解。最后,以深圳市某园区为实例,验证本模型和方法的有效性,实现综合能源系统的科学容量配置,为综合能源系统的规划设计提供理论依据和技术支撑。     

基于长时间尺度的园区综合能源系统随机规划

针对已有的综合能源系统规划模型不能很好地评价能源设备全生命周期的利用率,采用设备的年利用小时数作为衡量设备全寿命周期利用率的指标,同时为避免规划中短时间尺度负荷预测误差太大的问题,提出一种计及风、光、荷不确定性的园区综合能源系统长时间尺度规划方法。建立风机、光伏年利用小时数的随机模型以及冷、热、电负荷年需求量的随机分布模型,以计及储能效益的综合能源系统年投资运行费用最小为目标,建立含电储、热储、热电联供等多种能源设备的园区综合能源系统随机规划模型,并探讨了不同置信度水平下的配置结果。同时,结果验证了所提的基于长时间尺度的区域综合能源系统随机规划模型在解决园区综合能源系统容量配置问题时的有效性。     

面向绿色海岛微型综合能源系统的储能系统容量规划方法

发展微型综合能源系统,合理配置储能装置,是实现大幅提高清洁能源比重、提升综合能源利用效率、构建"清洁能源岛"目标的重要手段.为此,在对比分析了不同类型储能技术运行特性的基础上,充分考虑了非补燃式压缩空气储能(NSF-CAES)在综合能源系统中的应用优势,以NSF-CAES技术为代表,研究了面向微型综合能源系统的储能系统容量规划方法.首先,面向优化规划问题,考虑NSF-CAES系统的热电联储/联供特性,构建了NSF-CAES系统的运行约束集合;在此基础上,面向微型综合能源系统,以最大化NSF-CAES为系统带来的净效益为目标,提出了NSF-CAES系统的容量规划方法;然后,通过等价线性转换的方法,将所建规划模型转换为便于求解的混合整数线性规划模型;最后,通过仿真算例验证了所建模型的有效性.仿真结果表明:虽然NSF-CAES电站的总投资成本较高,但由于其具有寿命长的优势和热电联储/联供能力,配置NSF-CAES系统能为微型综合能源系统带来明显的经济效益.