热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同促进碳减排的电热优化调度

通过负荷侧灵活性资源的协同可有效促进系统的碳排放降低与低碳经济运行,针对于电热联合系统日前调度问题,建立了一种热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同促进碳减排的电热优化调度模型。为有效挖掘负荷侧灵活性资源的协同潜力,在系统的热负荷侧综合利用采暖建筑用户热负荷弹性,同时于系统的电负荷侧引入分时电价需求侧响应相协同。模型的综合优化目标对应考虑结合系统运行燃料成本、系统弃风惩罚和系统碳交易成本以安排电热联合系统的调度计划。算例仿真表明,通过电热负荷侧采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应的协同可有效地降低系统碳排放并促进系统低碳经济运行。     

基于含源型负荷用电需求弹性及偏好成本的电热联合优化调度

随着综合能源的引入,负荷侧多能互补的综合响应特性日趋明显,为充分发掘负荷的实际调节能力以优化系统运行,将含源型负荷(activeload,AL)纳入传统电、热负荷体系,分析含AL电热联合系统的优化运行机理;结合AL的内部设备运行及终端电、热负荷的综合需求响应(integrated demand response,IDR)特性,定性分析AL主动参与系统调度的综合响应能力,提取AL对外需求弹性空间;根据AL的响应特性,借鉴偏好成本概念,建立适应于AL响应意愿的补偿成本模型;考虑系统发电成本与收益、AL补偿成本、弃风成本,建立电热优化调度模型,并仿真验证模型的有效性。研究表明,以偏好成本方式补偿AL响应可充分激发其弹性,优化系统成本分配,并促进系统风电消纳、有效减轻夜间火电机组的深调压力。研究将为AL与电热联合系统间的双向协调优化提供理论参考。     

含附加热源和需求响应的电热联合系统运行优化

为缓解供暖期弃风高发问题,从解耦供热机组“以热定电”约束、提高电网调峰能力角度出发,文中提出考虑附加热源与需求响应的电热联合系统优化调度模型。系统中储热和电锅炉作为附加热源共同作用以降低机组热电耦合关系,并且在系统负荷侧通过需求响应增强电网调峰能力。以最低运行成本为目标综合考虑弃风惩罚成本、需求响应成本及系统内各单元约束建立电热联合系统调度模型。通过遗传算法进行求解算例,对比分析了系统在传统的热电联产、仅考虑需求响应、系统中引入附加热源、含附加热源-需求响应联合运行4种不同调度方式下的风电消纳效果。分析结果表明,所提方法的风电消纳能力最优且具有最佳经济性。     

基于风电消纳需求的综合能源服务商源荷协同运行策略

未来,风电将和火电享有同样的出力水平,同时承担一定的系统调节任务,大型风电场亟需寻求一种新的途径来提升消纳水平。能源互联网的推进和售电侧的开放为综合能源服务商(integrated energy service provider,IESP)聚合多类型供能设备和综合柔性负荷直接满足风电的消纳需求提供了环境和契机。据此,在分析我国目前风电的运营现状的基础上,讨论了可调度风电场的消纳需求,考虑IESP自有供能设备的发电/热响应能力和辖区综合需求响应电热负荷的可控性、采暖负荷的弹性,提出了一种基于风电消纳需求的风电场-IESP协同运营模式(windfarm-IESP,WICOM),构建了IESP的综合响应模型,进一步以IESP收益最大为目标,建立了源荷电热日前经济调度模型,并以算例证明WICOM在提升IESP收益和风电消纳水平上所起的积极作用。     

面向大容量风电接入考虑用户侧互动的系统日前调度和运行模拟研究

风电的随机波动性增大了系统调度的难度,将需求响应融入传统发电日前调度计划,将风电备用成本纳入目标函数,同时增加了正负旋转备用约束。以基于消费者心理学的分时电价用户响应原理预测负荷曲线,将可中断负荷作为部分系统备用,建立面向大容量风电接入考虑用户侧互动的系统日前调度模型和运行模拟模型。综合考虑发用电侧资源,将分时电价和可中断负荷这两种需求响应措施融入同一模型,用于应对风电的反调峰特性和间歇性。采用蒙特卡洛算法模拟多种风电出力的情况,评估考虑用户侧互动前后系统的弃风量和电力不足情况,并分析风电渗透率和弃风量、电力不足量的关系。IEEE24节点算例验证说明了本文用户侧互动调度模型的作用,可以起到有效降低发电成本,提高风能利用效率和风电容量利用水平的作用。     

考虑风电消纳的电热联合系统源荷协调优化调度

能源互联网的范畴内,电热联合系统是消纳风电的一种有效手段,为此构建了包含储热、热电联产和需求响应资源的综合电热系统调度模型。提出了风电消纳日前日内两阶段调度方法:在日前调度阶段,机组、储热装置以及电价型需求响应配合消纳风电短期预测出力;在日内调度阶段,机组以及激励型需求响应配合消纳风电超短期预测出力。以系统发电运行成本最小为目标函数,综合考虑弃风惩罚费用和需求响应成本建立了电热联合系统调度模型,使用改进帝国竞争算法解决电热系统约束条件过多的问题,使得到的解更可行。算例分析表明,使用所提调度模型和方法能够有效提高电热联合系统风电消纳水平。     

计及柔性负荷的能源枢纽多目标综合优化调度

能源枢纽是多能源综合利用的主体单元,具有多能互补的优势。本文首先对基本的能源枢纽进行拓展,建立了包含风电、多种储能以及电转气(power-to-gas, P2G)设备的能源枢纽模型,并将用户侧的电、气、热等多种柔性负荷纳入需求侧响应资源。在此基础之上,考虑分时电价与分时气价,构建能源枢纽的多目标日前综合优化调度模型,并采用法线边界交叉(normal boundary intersection, NBI)法进行求解。最后,算例在四种不同的能源枢纽运行场景下进行测试,结果表明：P2G、储能以及柔性负荷参与调度,不仅能提高能源枢纽消纳风电的能力,还能降低经济成本和减小碳排放。     

计及需求响应及环保成本的含储热CHP与风电联合优化调度EI北大核心CSCD

清洁无污染的风力发电是解决全球能源危机的关键技术之一,但同时消纳难题也是制约其发展的主要因素。构建了考虑需求响应及环保成本的含储热热电联产(combined heatandpower,CHP)机组与风电联合发电优化调度模型,源侧采用储热装置打破CHP机组以热定电的耦合约束,荷侧融入需求响应来调整用户电负荷曲线。通过优化各机组出力以及电负荷需求曲线,提高风电并网消纳量,降低硫硝化合物排放量。该模型以系统运行成本最小为目标,综合考虑源侧环境保护税及荷侧用户用电满意度约束,通过CPLEX进行求解。最后,以IEEE-30节点系统为例进行分析,算例结果表明该模型在兼顾发电侧运行成本的同时保证了用户侧的用电质量,能有效促进风电消纳,减少污染物排放。     

基于需求侧响应的区域综合能源系统的低碳经济调度

利用区域综合能源系统具有多能源互补及耦合的优势,能综合提升多种能源消纳的优化配置。提出一种区域综合能源系统的多目标低碳经济调度模型,充分挖掘区域能源系统内的储热装置、电锅炉和电储能促进风电并网消纳的优势。此外,综合考虑电价弹性变化、温度变化的影响,建立了负荷弹性需求响应机制,降低了系统负荷的峰谷差水平,进一步提升风电的上网空间。最后,利用改进精英策略下的NSGA-Ⅱ算法对所提调度模型进行优化求解。通过仿真结果说明了考虑峰–谷分时电价及储热、储能和电锅炉装置均能提升风电进一步并网消纳的空间,有利于优化区域综合能源系统内的低碳调度指标。最后结合IEEE-39标准节点电力系统和一个7节点的热力系统验证了所提模型的合理性。     

计及需求响应及环保成本的含储热CHP与风电联合优化调度

清洁无污染的风力发电是解决全球能源危机的关键技术之一,但同时消纳难题也是制约其发展的主要因素。构建了考虑需求响应及环保成本的含储热热电联产(combined heatandpower,CHP)机组与风电联合发电优化调度模型,源侧采用储热装置打破CHP机组以热定电的耦合约束,荷侧融入需求响应来调整用户电负荷曲线。通过优化各机组出力以及电负荷需求曲线,提高风电并网消纳量,降低硫硝化合物排放量。该模型以系统运行成本最小为目标,综合考虑源侧环境保护税及荷侧用户用电满意度约束,通过CPLEX进行求解。最后,以IEEE-30节点系统为例进行分析,算例结果表明该模型在兼顾发电侧运行成本的同时保证了用户侧的用电质量,能有效促进风电消纳,减少污染物排放。     

考虑热惯性的热电联产系统两阶段优化调度方法

热电联产(CHP)系统具有环保、经济、运行方式灵活的突出优势,有较好的发展前景。文中基于电、热在传输和存储方式上的不同特性,提出一种考虑热惯性的CHP系统两阶段优化调度方法。第一阶段考虑供热网络结构和运行特性,建立基于模型预测控制(MPC)的CHP系统优化调度模型,优化日内可控设备出力及电网交互功率策略;第二阶段以CHP系统内各单元出力调整量最小为目标,综合考虑可再生能源及负荷的实时预测误差,动态调整第一阶段日内调度策略。算例表明,该两阶段优化调度模型可提高系统运行的经济性,弥补供需不平衡;结合系统热惯性,建筑物根据负荷需求和分时电价进行蓄热或放热可降低可再生能源及负荷不确定性对调度的影响,平抑功率波动,促进热电互补。     

考虑综合需求响应的电热系统调度

随着综合能源中电、热负荷不断增长以及热电联产(CHP)装置、风机等电源迅速发展,弃风现象愈发严重。为解决弃风问题,提出考虑电、热综合需求响应的优化模型。首先,在负荷侧分析电、热负荷的可调度价值,对电负荷建立实时电价模型,并采用价格型需求响应进行调整;其次,采用自回归滑动平均(ARMA)模型描述热负荷的传输延迟特性,并考虑模糊性供热舒适度,使得热负荷具有一定的弹性,即热力需求响应,通过2种响应模式对电、热负荷进行调整可增大风电上网空间;然后,在源侧增加电锅炉和储热装置,增加系统的灵活性,解耦CHP“以热定电”的刚性需求;最后,以系统的日运行费用与弃风成本最小为目标,在Matlab中调用CPLEX对模型进行求解。算例表明,所提方法可显著提升风电消纳能力,降低系统运行成本,提高能源利用效率。     

考虑联合热电需求响应与高比例新能源消纳的多能源园区日前经济调度

在由风机、光伏电池、燃气轮机、热电联产机组、电锅炉、储气设备、储热设备以及电、热负荷构成的热电联供园区系统的基础上,提出考虑联合热电需求响应的多能源园区日前经济调度模型,进一步提高可再生能源渗透率。仿真结果说明了电转气、电转热、储气、储热设备以及联合热电需求响应对高比例新能源的消纳能力及园区经济效益的提升。     

计及多种柔性负荷的虚拟电厂热电联合鲁棒优化调度模型

针对热/电联合运行下多种柔性负荷协调优化不足以及面临的风、光出力和柔性负荷等多种不确定性,文章提出了一种考虑柔性负荷下的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)热电联合鲁棒优化调度方法。充分考虑可削减、可平移、可转移柔性负荷之间的协调互补性,分别以热/电负荷曲线标准差和系统综合运行成本最低为目标,建立了虚拟电厂热电联合双层协调优化运行模型,提高了多种柔性负荷协调优化效果;并采用鲁棒优化方法处理风、光出力和柔性负荷预测误差的不确定性,提高热电系统运行的鲁棒性。多种柔性负荷的协调优化增强了系统的灵活调节能力,使经济性更优,不同鲁棒系数下柔性负荷优化效果的对比,为适应不同需求情景下的决策者提供参考依据。算例分析验证了所提模型的有效性。     

考虑综合需求响应的电热系统优化调度

考虑配电网中电、热负荷的不断增长,以及热电联产装置(Combined heat and power,CHP)和风机等分布式电源的迅速发展,提出考虑电、热综合需求响应的优化模型。首先,在负荷侧分析电负荷和热负荷的可调价值,电负荷建立实时电价模型,采用价格型需求响应进行调整；热负荷是考虑热负荷的传输延迟特性,采用自回归滑动平均(ARMA)模型描述和计及模糊性供热舒适度特性,使得热负荷具有一定的弹性,即热力需求响应,通过这两种响应模式对电、热负荷进行调整,增大风电上网的空间；其次在源侧增加电锅炉和储热装置,增加系统的灵活性,解耦CHP“以热定电”的刚性需求,最后以系统的日运行费用与弃风成本最小为目标,在Matlab中调用CPLEX对模型进行求解。算例结果表明,在源侧采用CHP+电锅炉和储热相比于传统的CHP+储热,风电的消纳能力有显著提升；在荷侧考虑电、热综合需求响应相比于传统的考虑单一需求响应,可有效的降低系统的运行成本,提高能源的利用效率。     

基于多场景随机规划和MPC的冷热电联合系统协同优化

以包含可再生能源及多种分布式资源的区域冷热电联合系统为研究对象,针对风光和负荷的不确定性,提出多场景随机规划结合模型预测控制(MPC)的方法,建立多时间尺度协调优化模型,其中日前和日内尺度主要以运行经济性最优为目标,求解机组的运行及出力计划;实时尺度采用模型预测控制技术,以日内尺度经济调度结果为参考,通过反馈校正与滚动优化调整机组运行出力,实现机组出力的精确控制,消除可再生能源波动性影响,并进一步讨论了出力扰动对调度结果的影响。算例分析证明所提模型和方法能够有效消除不确定性和风光波动性的影响,实现多能源互补协调优化运行。     

考虑供热网储热特性的电—热综合能源系统优化调度

在电—热综合能源系统中,利用电力、热力系统的互补特性可提高系统运行的灵活性,从而提升系统消纳可再生能源的能力。电力系统和热力系统通过热电联产、电制热等发生耦合,文中考虑了热力系统中供热管道传输时间延迟和热损失等热动态特性,以及用户供热需求的柔性,建立了考虑供热网储热特性的电—热综合能源系统优化调度模型。算例1以IEEE 39节点电网和26节点热网耦合系统为例进行分析,结果显示所提模型可以通过能量时间平移,优化匹配电—热综合能源系统的源、网、荷,促进可再生能源高比例消纳;算例2则以海宁市尖山新区为例,分析了含高渗透率可再生能源系统中以集中供热拓展能源终端消费的效果。     

电热联合调度模型综述

区域电热综合能源系统在能源利用方面有独特优势,为了准确把握电热联合调度的研究重点,综述了电热联合调度模型的相关研究热点问题。介绍了以区域供热为对象的电热联合系统的基本结构与特点。从电热能流差异出发,分析了联合调度模型中热力系统各元件热力特性模型、电力系统典型模型和电热耦合元件典型模型。针对目前电热联合调度模型的研究侧重点与进展,从基本调度模型、考虑能流差异性、考虑系统不确定性、考虑调度机制、考虑主体利益与电力市场的调度模型等五个方面综述了主流的电热联合调度模型,并展望了电热联合调度模型未来研究方向。     

分布式冷热电三联供系统节能协调优化调度

分布式冷热电三联供将是能源利用的重要发展方向.为了揭示冷热电三联供生产成本和环境成本的潜在特性,引入供热当量性能系数,将冷、热、电能量等价转化,提出了新的冷热电联供生产成本和环境成本目标函数.针对冷热、电负荷需求的不匹配性和随机性,考虑机组运行在不同的冷热电生产状态下,结合分时电价,设立了冷热电协调成本函数.由此建立了含生产成本、环境成本和冷热电协调成本的多目标节能调度模型.运用目标隶属度函数模糊算法,将其转化为单目标优化并利用二次规划法求解.算例仿真结果表明,所提出的分布式冷热电联供节能调度的模型和方法,对能源高效利用、电力经济调度和污染排放减少是有效的     

考虑电热综合需求响应的虚拟电厂优化调度

针对配电网中以电、热为代表的多类型负荷的快速增长,以及可控机组、储能装置、风机等分布式能源的协调调度问题,提出了考虑电热综合需求响应的虚拟电厂（virtual power plant,VPP）优化调度模型。首先,将风机、热电联产系统、多种储能装置、电锅炉、电热负荷集成为虚拟电厂,在用户侧,将基于电价型和激励型需求响应措施相结合,建立电热综合需求响应模型;然后,以最大化虚拟电厂运营利润为目标,采用机会约束模型描述风机、负荷预测的不确定性和内部功率平衡,并考虑各机组运行约束和网络安全约束;在合理控制和协调各组件出力的基础上生成调度方案,最后采用量子粒子群算法对模型进行求解。在算例中比较了不同需求响应方案对热电负荷曲线优化结果、网络安全、虚拟电厂经济性的影响,比较了不同置信水平下虚拟电厂的调度结果,从而验证了模型的可行性。