考虑需求响应和风电不确定性的能源系统调度

将价格型需求响应的影响因素分为电、气分时自弹性和电-气交叉价格弹性,两者分别考虑价格调控下能源需求在时间、类型上的转移. 依据模糊数的物理意义对风电历史数据进行拟合;考虑不同场景的发生概率对不确定性的影响,提出基于多场景的模糊优化模型. 依据模糊规划理论,考虑价格型需求响应、风电出力和系统负荷的不确定性,建立考虑风电消纳的电-气综合能源系统源荷互动日前模糊优化调度模型. 采用模糊期望约束、模糊机会约束的等效处理方法和天然气气潮流线性化方法将非线性约束转化为线性约束并求解该模型. 算例表明,通过考虑价格型需求响应和风电不确定性,可以更加准确地模拟在不确定的市场环境下,用户在不同能源间的选择行为,同时降低用能的峰谷差,提高风电的消纳能力.     

考虑富氧燃烧的综合能源系统低碳优化可行性研究

综合能源系统（IES）因其能源利用率高和多能源互补特性而被广泛认为是减少碳排放、提高可再生能源消纳的有效途径。将富氧燃烧技术引入IES,构建了考虑富氧燃烧空分系统和多能互补的IES优化调度模型。首先,通过研究富氧燃烧电厂的运行原理及其能量时移特性建立了富氧燃烧电厂模型。其次,将碳捕集装置（CCS）与IES进行耦合,并在富氧燃烧装置（OECP）与电转气装置（P2G）之间建立合作机制,减小IES运行成本,最大程度降低碳排放,促进可再生能源全消纳,提高能源利用率,保证在负荷高峰期较好的富氧燃烧效果和较高的碳捕集水平。最后,仿真分析证明传统电厂引入富氧燃烧技术及多能互补合作机制可以明显降低碳排放量,促进可再生能源的消纳和利用。     

含电转气的电—气互联综合能源系统低碳经济运行

针对当前电力系统中弃风现象严重以及二氧化碳排放量高的问题,提出一种含电转气的电—气互联综合能源系统低碳经济调度模型,引入经济折算系数将二氧化碳排放量折算到经济维度和系统的运行成本共同组成综合成本最低的目标函数,并考虑含电转气的电力系统及天然气系统的能流模型与安全约束,用内点法予以求解。采用修改的IEEE 30节点电力系统和比利时20节点天然气网络进行算例分析,通过比较4种不同模型下的综合成本与二氧化碳排放量,验证所提模型能有效兼顾系统运行的低碳性和经济性,同时大大提高消纳风电能力。取不同经济折算系数会得到低碳性与经济性不同侧重的最优调度结果。     

计及源荷不确定性和多类储能响应的园区IES多目标优化调度模型

考虑综合能源系统形态与运行特点的变化,提出一种计及源荷不确定性和多类储能需求响应的综合能源系统多目标调度模型.首先,建立综合能源系统分布式风电和电热气负荷不确定模型以及确定电、气、热多类储能激励和价格需求响应模型;其次,以电、气能源购买、弃风和环境污染成本等多目标函数优化,在源荷侧不确定性和多类储能需求响应下,考虑多类能源功率平衡、冷热电系统之间转化耦合等约束条件,建立综合能源系统源荷储多目标优化调度模型,并采用多目标粒子群优化算法(PSO)对所构建模型优化求解;最后,采用园区能源系统算例对文中模型进行仿真,结果表明其正确有效,该模型可为园区综合能源源荷储需求互济服务提供新的策略.     

计及可转移负荷的电-气综合 能源系统多目标优化

可再生能源发电、电转气(power to gas, P2G)技术和电动汽车等的快速发展,促进了电-气综合能源系统(integrated electricity-gas energy system, IEGES)的形成和发展。IEGES可以提升多能源系统的经济运行,但同时也引起了新的问题和挑战。在此背景下,研究包括P2G装置、间歇性可再生能源发电机组和电动汽车的IEGES系统的协调运行策略。首先,构建计及可转移负荷的IEGES多目标优化模型,以最小化系统运行成本、弃风弃光量和配电系统网损为优化目标,并考虑配电系统和配气系统相关的运行约束等;然后,应用模糊集理论将多个目标分别转化为隶属度函数,并采用加权综合指标法将多目标转化成单目标,之后采用AMPL/IPOPT商业求解器求解;最后,以修改的54节点配电系统和19节点配气网络所构成的IEGES为例,对所构建的优化模型和采用的求解方法进行说明。     

计及消纳责任权重的区域综合能源系统运行优化研究北大核心

在“2030碳达峰、2060碳中和”双碳目标的政策背景下,社会进一步推动可再生能源电力消纳责任权重的实行。作为可以有效支撑清洁低碳能源体系的区域综合系统,需要在考虑可再生能源电力消纳责任权重情况下保证系统经济低碳运行。结合绿色证书交易机制,提出了一种计及可再生能源电力消纳责任权重的区域综合能源系统运行优化模型。以系统总收益最大化为目标,综合考虑可再生能源消纳责任权重、绿色证书交易、碳排放等因素,构建了包含电、热、冷负荷的区域综合能源系统运行优化模型。通过设置不同场景进行算例分析,结果表明考虑了可再生能源电力消纳责任权重和绿证交易的区域综合能源系统优化模型可有效提高系统总收益且兼顾了环境效益,为系统的经济低碳运行提供了有效借鉴。     

计及电转气技术的一种区域综合能源优化方法

随着可再生能源的大量开发,可再生能源的不稳定与电网建设的滞后等问题导致了严重的弃风弃光现象,造成了大量资源浪费,带来了较为严重的经济损失。能源互联网的提出可有效解决大规模可再生能源的消纳问题,提高新能源利用率。在此背景下,文章提出以日前24 h区域经济效益最优为目标的区域综合能源优化模型,该模型引入电转气技术,并考虑目标区域的风电与负荷特性,将在满足区域电负荷后的富余风电转化为易存储的天然气,再将天然气卖给区域用户,若在满足区域气负荷的情况下还有富余气量,则将富余天然气转卖给燃气公司通过燃气管道送给用户,进而实现日前24 h区域经济效益最优。最后,仿真实验验证了电转气技术的消纳风电潜力及其可以带来的可观经济效益。     

考虑电热需求响应的光热-电热综合能源系统源荷协调经济调度

负荷侧灵活性资源协同源侧多模式供热有利于电热综合能源系统低碳运行,为缓解“三北”地区“风热冲突”现象、提高风电消纳量从而降低系统碳排放量提出一种计及电热需求响应的光热-电热综合能源系统源荷协调经济调度模型。源侧通过配备储热装置的光热电站(Concentrated Solar Power, CSP)和电加热装置(Electric Heater, EH)协同热电联产机组(Combined Heat and Power, CHP)供热在一定程度上解耦其“以热定电”工作模式,网侧建立了稳态电热潮流,荷侧计及电热需求响应,模型的综合优化目标考虑了系统总运行成本、弃风惩罚成本及碳交易成本。基于改进的IEEE30电网与6节点热网系统对所建立模型进行仿真,算例结果表明源荷协调运行可有效降低系统总调度成本、提高风电并网发电量及减少系统碳排放量。     

区域电-气综合能源系统故障恢复与维修协调优化策略

极端灾害事件的频发严重威胁区域电-气综合能源系统(Regional Integrated Electricity-Natural Gas System, RIENGS)的安全可靠运行,协调故障恢复与维修策略可有效提升系统的韧性。针对深度耦合的RIENGS,文中提出一种面向韧性提升的灾中-灾后两阶段故障恢复与维修调度的协调优化策略。首先,在灾中第一阶段,建立RIENGS故障快速恢复模型,考虑负荷优先级和系统拓扑重构策略,在应急恢复阶段实现重要负荷的快速恢复;然后,在灾后第二阶段,以系统总负荷损失成本最小和维修时间最少为目标函数,建立RIENGS网络重构和维修调度优化模型,并将模型转化为混合整数二阶锥规划(Mixed-integer Second-Order Cone Programming, MISOCP)问题;最后,通过13节点配电网和7节点配气网进行算例分析,验证了所提方法在减少RIENGS负荷损失方面的有效性。     

考虑碳排放惩罚因子的综合能源系统优化规划

能源行业在碳排放中所占比重较大,是节能减排的主力军,为保证系统的可持续发展,有必要将碳排放考虑到综合能源系统规划.为此建立一种考虑碳排放惩罚因子的综合能源系统规划模型,首先,针对某园区的热、电负荷特征,提出4种规划方案,以净现成本最小为优化目标得到4种规划方案在考虑碳排放惩罚因子场景下的最优容量配置;其次,从经济效益与环境效益两方面对比分析4种规划方案优劣势,并分析综合能源系统的热电供需平衡;最后,针对碳排放惩罚因子进行灵敏度分析.结果表明,考虑碳排放惩罚因子可以减少综合能源系统的碳排放,且可再生能源、储能装置以及燃气轮机都可以减少碳排放,提升环境效益.     

计及风电和燃料电池的综合能源系统阻尼特性分析

综合能源系统可协调多种能源,有效提升新能源利用效率,已成为促进能源可持续发展的重要手段,研究多能源接入电力系统影响已成为综合能源系统发展的重要内容。针对计及风电和燃料电池联合并网运行的电力综合能源系统阻尼特性展开研究。首先,构建风电机组和燃料电池的数学模型,导出两者并网后系统小干扰稳定分析模型;之后,采用特征根分析和时域仿真分析法,针对算例系统研究不同运行工况/因素下计及风电和燃料电池的互联系统阻尼特性,包括其不同容量配比、不同接入方式以及联络线传输功率变化等。研究结果可为评估综合能源系统消纳新能源发电的能力及稳定运行提供技术参考。     

计及碳交易成本的多能源站综合能源系统规划

冷、热、电等能源行业分开规划、独立运行的传统模式制约着电力系统综合能效的提高。为推行碳排放交易政策,改变传统单一经济目标主导的规划模式,将碳交易与综合能源系统规划相结合,提出一种计及碳交易成本的多能源站综合能源系统规划方法。首先,建立了包含碳排放量计算、碳排放初始配额和碳交易成本的数学模型。其次,在分析综合能源系统投资运行成本计算模型的基础上,以碳交易成本和系统投资运行成本最小为目标,计及电、冷、热多种能源约束和热网损耗约束,构建综合考虑经济性及低碳性的规划模型。算例仿真结果表明,地理距离较近的多能源站通过热网可实现热能互供互济,且在综合能源系统规划中计及碳交易成本能有效降低系统碳排放,提高系统整体能效,具有可观的经济效益。     

考虑电热需求响应的区域综合能源系统储能容量优化配置

综合能源系统中储能优化配置和需求侧响应的应用,可解耦热电联产机组（CHP）运行的“以热定电”约束,提高能源利用效率。因此,考虑源荷双侧发电、供热、用电、用热性能,在源侧加电、热储能实现热电联产机组的热电解耦,荷侧充分利用电、热综合需求（IDR）资源可调度资源,建立考虑综合需求响应的区域综合能源系统电、热储能容量优化配置模型。该模型考虑储电储热约束、功率平衡约束等,以区域综合能源系统年总费用最小为目标,解决电、热储能的经济配置最优问题。算例结果表明,电、热储能与负荷侧协调运行可降低运行成本,考虑综合需求响应可减少储能配置容量。源侧储能配置和负荷侧的综合需求响应促进风电消纳,提高综合能源系统运行的经济性、精准性和灵活性。     

电—气集成能源系统环境下的电力系统动态输电断面识别

随着电力系统中可再生能源发电占比的不断增加和电转气技术的逐步成熟,电力系统和天然气系统的耦合程度逐步加深,电-气集成能源系统应运而生。这将影响电力系统的运行状态,进而影响对输电断面的识别。在此背景下,发展考虑IEGES运行安全性的电力系统动态输电断面识别方法。首先,以最小化系统运行成本为目标函数,考虑电力系统的物理运行约束,建立IEGES环境下电力系统的运行优化模型。接着,采用扩展拉丁超立方算法模拟间歇性可再生能源发电出力的不确定性,并对样本进行削减并生成含概率信息的典型场景集合。然后,采用基于分区的输电断面搜索方法对IEGES环境下的电力系统进行输电断面识别。最后,以修改的IEEE 39节点电力系统和比利时20节点天然气系统所构成的IEGES为例,对所提方法进行说明并验证其有效性。     

计及碳排放权交易的风电储能协同调度优化模型

为了缓解风电出力的随机性和间歇性对电网安全稳定运行产生的影响,提升电力系统的风电消纳能力,基于传统风火电节能调度优化模型,引入碳排放权交易和储能系统,构建了碳交易、储能系统及两者共同参与下的系统风电消纳优化模型。以10台火电机组和2 800 MW的风电场构成模拟仿真系统,分析碳交易和储能系统对系统消纳风电的影响。算例分析显示,碳交易的引入能够提升具有清洁特性的风电并网电量,减少系统发电煤耗;储能系统的引入有利于平缓风电输出功率,抑制功率波动幅度;同时引入碳交易和储能系统对提升电力系统风电消纳能力的优化效果达到最佳。     

考虑可再生能源消纳的建筑综合能源系统日前经济调度模型

“双碳”战略目标下,随着以新能源为主体的新型电力系统与分布式智能电网建设的不断推进,具有随机性特点的可再生能源发电大规模并网消纳问题日益凸显。本文面向建筑综合能源系统提出一种日前经济调度模型,旨在利用其多元化负荷需求与灵活性调节的特点,在满足用能需求与电网交互的基础上最大程度实现可再生能源的就地消纳。首先,根据建筑能耗特性,通过配置地源热泵等具有高能效比的电制热设备来解耦热电联产“以热定电”的运行模式、并引入含有蓄电池和储热罐的混合储能装置来进一步增强系统调节能力。然后,考虑供需平衡、设备出力、储能运行、联络线交换功率等约束条件,以含有机组启停、弃风弃光损失等费用在内的总运行成本最小为目标函数,建立日前经济调度模型,并调用CPLEX求解该混合整数线性规划问题。最后,根据设置的不同场景,以系统运行成本、能源利用率和可再生能源消纳能力为评价指标进行算例仿真。仿真结果表明：相较于传统的热电分供模式,设置地源热泵和混合储能系统的综合能源系统可以降低约50%的运行成本,能够提高近50%的能源利用率,且可以完全消纳可再生能源,并随着能量转换装置能效比的提升能够进一步的降低运行成本,具有较好的可操作性与社会经济效益。     

考虑综合需求侧响应的区域性综合能源系统运行优化

综合能源系统(Integrated Energy System,IES)为解决能源困境提供了新的途径。将需求侧响应引入区域性综合能源系统(Regional Integrated Energy System,RIES),在RIES框架下,提出一种考虑综合需求侧响应(Integrated Demand Side Response,IDSR)的运行优化模型。首先以典型的冷\热\电RIES为框架,根据能源生产、转换、消费各环节的能量流动关系,建立了RIES的多能量流模型。然后从能量转移的角度出发,分析了通过开展IDSR转移系统能量流,提升可再生能源消纳的潜力。最后以系统运行的经济性为目标,考虑系统能量平衡和各能源设备的运行约束,建立了考虑IDSR的RIES运行优化模型,并设计了求解算法。以某地区RIES为例,对所提的方法和模型进行了计算验证,结果表明开展IDR能够有效提升系统经济性,提高可再生能源消纳水平。     

考虑核电参与的多能联合调峰系统低碳经济调度北大核心

随着“低碳经济”的发展,核电、风电等大规模接入电网已是必然趋势,但风光等间歇性能源渗透率的提高以及核电机组满发运行的方式,导致了负荷峰谷差的不断加大。为了满足系统调峰需求和核电安全性要求,建立了多能互补的风-核-火-气-抽水蓄能联合优化调度模型。所建模型在传统经济调度基础上引入碳交易机制,以联合调峰成本最低为目标,计及系统约束和各电源运行约束,对联合调峰系统消纳风电的能力以及核电调峰模式的改变进行了分析。基于核电机组实际运行特点,用0-1变量对核电调峰模型进行表征,并利用GUROBI求解器对该混合整数规划问题进行求解,算例仿真验证了所建模型对于促进风电消纳、缓解系统调峰压力、优化核电机组调峰模式、协调系统经济性与低碳性的作用。     

考虑需求侧协同响应的社区综合能源系统低碳经济调度

针对含电-热-冷-气子系统的综合能源系统中潜在的可调度资源,基于能源集线器,构建了包含燃气轮机发电系统、储能、需求侧响应模型在内的社区综合能源管理系统数学模型。该模型根据电、热、冷、气负荷需求特性的不同,分别建立相应需求响应模型。从社区能源运营商的角度出发,以包含系统运行成本和环境成本的系统总成本最低为目标函数,建立社区综合能源系统日前优化调度模型,采用Yalmip工具箱和Cplex求解器对算例进行求解,得到各个设备的最佳出力。仿真结果表明,对比未考虑需求侧协同响应的场景,电、热、冷、气需求侧响应参与调度可以优化负荷曲线,降低系统能耗,减少CO2排放,并使系统经济性达到最优。     

电-路耦合网络下电动汽车充电站选址定容低碳规划

针对现有电动汽车充电站规划研究鲜有考虑碳排放的问题,提出了一种电-路耦合网络下电动汽车充电站选址定容低碳规划的方法。首先,建立电-路耦合网络,考虑不同车辆的相互影响并计及电动汽车用户里程焦虑,利用蒙特卡洛法模拟车流;其次,对耦合网络碳排放进行溯源和追踪;然后,考虑经济成本和碳排放量,建立多目标充电站规划模型,并利用帕累托前沿求取最优解;最后,以IEEE 33节点配电网和12节点交通网组成的耦合网络作为算例,验证所提方法的有效性。