考虑可再生能源消纳效益的电力系统“源—荷—储”协调互动优化调度策略

为了提升可再生能源消纳率,降低电力系统运行成本,考虑以“源—荷—储”协调互动作为提升系统运行经济性与消纳可再生能源的手段。将常规机组、储能装置与负荷侧调度资源同时进行优化调度,综合考虑系统常规机组运行成本、负荷侧调度成本和可再生能源消纳效益,建立了基于“源—荷—储”协调互动的电力系统优化调度模型。根据决策变量的不同特性,提出了一种两级优化方法。第一阶段采用离散粒子群算法优化常规机组启停成本、弃风弃光成本和负荷调度成本;第二阶段采用双层连续粒子群算法优化常规机组燃料成本。通过算例仿真验证了该优化调度模型的有效性。     

基于多能互补的热电联供型微网优化运行

热电联供型微网(CHP-MG)对实现能源可持续发展和构建绿色低碳社会具有重要的应用价值,而内部复杂的能源结构与设备耦合关系,也对其运行优化带来了挑战。利用供需双侧电、热能的互动互补关系,在供给侧采用储能装置实现联供设备的热电解耦,通过各能源转换设备提升系统多能源的供应能力。在需求侧对负荷类型进行分类,利用电负荷的弹性和系统供热方式的多样性,构建含电负荷时移、削减响应及热负荷供能方式响应的综合能源需求响应模型,并提出响应补偿机制。在此基础上,以系统运行成本与响应补偿成本之和最小为目标,综合考虑供需双侧设备运行和可调度负荷资源约束,建立基于多能互补的CHP-MG优化运行数学模型。基于算例的仿真结果和对比分析表明:考虑多能互补的供需双侧协同优化能有效提高系统供能的灵活性以及运行经济性。     

考虑多能负荷波动实时平衡的综合能源系统多时间尺度优化调度

综合能源系统内负荷的不确定性及多能源响应负荷波动的时间尺度不同为优化调度结果的可靠性及系统对负荷波动的响应带来了挑战。确定日前、日内、实时三阶段优化调度模式,在日内调度中对当日影响系统运行的随机事件进行分类并将其量化影响反馈至调度模块;对系统内热/冷负荷端口进行能流分析,通过监测供回水压、水温等数据,快速响应热/冷负荷波动,并在实时调度中调整机组出力;建立日前、日内、实时三阶段优化调度模型,提出基于多能负荷波动快速响应的综合能源系统多时间尺度优化调度方法。以中国南方某城市综合能源系统冬季运行模式为例进行数值分析。结果表明,所提方法对计划性负荷调整及突发小幅负荷波动均有良好效果,能有效提升系统供能收益和用户的用能舒适度。     

基于变工况模型的综合能源系统源–荷互动多目标优化调度

随着综合能源系统中清洁能源占比的不断增加,供能不确定性与时空分散性愈发凸显,系统建模与优化调度面临较大挑战。针对上述问题,首先,以能量流动模型为基础,建立能够反映设备效率与负荷率之间非线性关系的变工况模型;然后,考虑柔性负荷特性,引入需求侧管理,优化能源定价和时段策略,激励用户参与调度;最后,建立多目标优化模型和双层递阶优化策略,采用智能优化算法进行源–荷互动多目标优化调度。基于某园区典型日负荷和气象数据进行仿真实验,结果显示该方法能够促进良性源–荷互动,充分调动供需两侧的调峰潜力,在保证用户用能舒适度的同时,提高系统运行的经济性、环保性和稳定性。     

多智能体深度强化学习驱动的跨园区能源交互优化调度

为协调多园区综合能源系统各个园区之间的能量交互,多能源子系统之间的能源转换,实现综合能源系统整体优化调度,提出一种利用多智能体深度强化学习算法学习不同园区的负荷特征,并在此基础上进行决策的综合调度模型。该模型将多园区综合能源系统的调度问题转化为马尔科夫决策过程,并利用深度强化学习算法进行求解,避免了对多园区、多能源子系统之间复杂的能量耦合关系进行建模。仿真结果表明,所提方法可以很好地捕捉到不同园区的负荷特性,并利用其中的互补特性协调不同园区之间进行合理的能量交互,可以实现弃风率由16.3%降低至0,并可以使总运行成本降低5 445.6元,具有良好的经济效益和环保效益。     

考虑需求响应与光伏不确定性的综合能源系统鲁棒优化

光伏接入和用电负荷需求响应给能源系统运行带来了诸多的不确定性,增加了综合能源系统优化调度的复杂度。基于多源信息融合的综合能源系统,可以实时收集和处理海量运行数据,实现终端供能系统高效经济运行。在介绍基于多源信息融合的综合能源系统基础上,建立了用电负荷需求响应模型,用来描述可平移负荷需求响应特性,针对光伏出力不确定性,采用拉丁超立方采样和K-均值场景缩减技术生成典型场景集,以此确定光伏出力不确定性区间。建立了综合能源系统的典型设备数学模型,构建考虑用电负荷需求响应的综合能源系统经济运行鲁棒优化目标函数,并采用鲁棒优化算法进行求解。案例仿真结果显示,鲁棒优化在提高系统运行安全性的同时,增加了系统运行费用;同时,考虑需求响应后区域综合能源系统运行经济性得到提升,用户需求响应参与度越高,经济性提升效果越明显。     

氢电综合能源供应微电网的优化调度

利用可再生能源进行制氢和供电是提高微电网经济效益的手段之一。对氢电综合能源供应微电网进行优化调度,可提高系统供能可靠性和可再生能源利用率。建立了氢电综合能源供应微电网的系统结构,利用可再生能源电解水制氢供应氢负荷需求,通过储氢罐存储剩余氢能,采用燃料电池补充电负荷的不足。分析了可再生能源和负荷变化下的微电网运行模式,提出了保证供能可靠性的微电网综合协调调度策略。建立了以系统运行收益最大化为目标函数以及负荷失电和失氢率、弃风与弃光率等为约束条件的微电网优化调度模型。案例分析表明,提出的优化调度方法能够实现氢和电负荷的可靠供应,微电网可以获得较高的收益,同时可再生能源的利用率得到提高。     

园区型综合能源系统多时间尺度模型预测优化调度

在冷/热/电综合能源系统中,协调多种设备使其优化运行,经济可靠地满足系统用能需求十分重要,制定合理有效的调度策略是实现这一目标的关键。该文针对一个实际园区综合能源系统冬季运行优化调度问题进行研究。在对设备进行详细建模基础上,建立包含滚动优化环节和动态调整环节的两阶段多时间尺度模型预测控制调度策略:滚动优化阶段以系统运行费用和机组启停罚金最小为目标,结合分时电价并考虑多系统互补运行,通过多步滚动求解制定系统大时间尺度调度计划;动态调整阶段以滚动优化阶段调控计划为基准,对设备的运行状态进行调整,应对可再生能源及负荷小时间尺度的不确定性变化。分析结果表明,该文调度方法可协调供能、蓄热装置的运行,发挥多种设备互补运行的优越性,有效降低运行成本,减少主机启停次数;动态调整阶段的引入可快速响应可再生能源和系统负荷小时间尺度变化,经济可靠地满足系统用能需求。     

基于IFWA-SFLA算法的区域综合能源系统两级优化调度

为发挥区域综合能源系统的优势,制定合理有效的优化调度策略至关重要.构建针对区域综合能源系统的日前-日内两级优化调度模型,日前调度为一个运行周期内的经济调度.基于日前调度方案,提出考虑可再生能源和负荷波动的调整模型.为适应上述模型高维非线性的特点,提出一种基于Levy变异的改进烟花-混合蛙跳算法,对模型进行求解.仿真结果表明,两级优化调度模型可以提高经济效益和能源利用率,平抑负荷波动.仿真结果验证了所提算法的可行性.     

计及可平移负荷的分布式冷热电联供系统优化运行

冷热电联供系统作为将能源从电力向气、热、冷系统进行扩展的能源集成系统,已经成为能源互联网的重要组成部分。针对冷热电负荷需求的随机性和不匹配性,从供能侧和负荷需求侧控制的角度对冷热电联供系统的综合优化运行问题进行了研究。结合冷热电联供系统内各类可平移负荷的用电特性,从满足各时刻供能侧与需求侧的热电比相匹配的角度建立了可平移负荷模型,并且分别对于冷热电负荷进行负荷平移。然后建立了包含经济、能源和环境等多方面运行成本的优化调度模型,并且利用遗传算法对系统各设备出力进行了优化求解。最后通过算例仿真分析了冷热电联供系统的负荷平移在削峰填谷,减少综合运行成本等方面的作用,从而验证了所提模型和算法的有效性。     

计及细节层次直接负荷控制的区域综合能源系统多时间尺度优化调度

考虑风光出力和负荷的不确定性及温控负荷反弹特性的精细建模程度对区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)优化调度的影响,提出计及细节层次直接负荷控制的多时间尺度协调优化调度策略。日前调度采用三阶段反弹简化直接负荷控制模型,以系统运行经济性最优为目标求解机组运行计划;日内调度基于细节层次直接负荷控制仿真修正日前反弹负荷曲线,求解各微源的出力计划;实时调度进一步细化日内仿真反弹负荷曲线,结合模型预测控制理论,通过反馈校正和滚动优化调整微源出力,实现多时间尺度的协调运行。算例结果表明多时间尺度下计及细节层次的直接负荷控制更能贴合实际系统运行,实现机组出力精准化控制,验证了所提优化调度策略的可行性及有效性。     

考虑电能共享的综合能源楼宇群日前协同优化调度

首先提出了一种含高比例分布式能源的智能园区运行框架，针对综合能源楼宇内冷热电联供系统、电动汽车、温控负荷等资源建立了计及用户用能需求的量化模型。进一步，基于电能双向流动特性，建立园区内多综合能源楼宇群电能共享模型，并通过智能园区代理商制定园区的日前优化调度策略。通过算例仿真，验证了所提方法可通过协调内部综合能源需求侧资源，进行楼宇间电能共享，实现电能供需就近平衡，达到最小化园区调度成本的优化目标。最后，讨论了有无变压器容量限制下的园区与电网的功率交互情况，所提调度策略可通过增加变压器容量约束来避免变压器越限对电网安全运行的不利影响。     

有源配电网下多能互补协调优化策略研究

首先以冷热电联供系统和有源配电网为基础,以经济调度为目的,建立了一种新型的综合系统。该综合系统加入了风力、光伏等分布式能源。研究了综合系统的协调优化调度方法,基于用户的冷-热-电负荷特性,利用以电运行和以热运行策略混合使用,结合联供系统的运行成本、配电网的网损最小为优化目标,建立了多目标联合优化模型,考虑了电网的分时电价与天然气的费用,对联供系统热电运行出力进行了综合优化。以山东省某示范园区的夏季负荷为例进行分析,验证所提方法能够有效提高联供系统的效率以及能源的利用率,显示了多种清洁能源互补发电的作用和经济优势。     

基于运行最优模拟的综合能源系统经济评价方法

基于综合能源项目全生命周期分析法,通过系统运行优化调度模拟,提出了一种聚合燃气轮机、锅炉、风机、光伏、电热储能、电负荷、热负荷等的综合能源协调优化调度模型和全生命周期的经济分析模型的经济评价方法,解决了综合能源规划设计中粗放式经济分析估算的问题;并以重庆某一园区CHP型综合能源系统为例,通过对供能调度模拟及经济指标的分...     

电力用户侧参与的综合能源系统优化调度

针对传统需求侧响应在热力系统描述方面不能满足综合能源系统应用的问题,提出了用户侧参与下的电、气、热综合能源系统联合优化调度模型。用户侧采用可转移电力负荷分类参与需求侧功率调整;综合考虑系统内部电气热的耦合及分时电价、气价等,并利用储能系统的时移特性;以调度周期内系统运行成本以及负荷调用补偿成本之和最小为目标函数,增设了考虑系统热负荷需求及电锅炉提供电力需求转换的热力平衡方程等式约束。仿真结果表明,相较于用户侧不参与调度的优化模型,用户侧的参与可改变原电力负荷曲线实现削峰填谷,同时降低综合能源系统总成本,保证综合能源系统正常运行及实现系统内源、储、荷协调互动。     

含冰蓄冷空调的冷热电联供型微网多时间尺度优化调度

冷热电联供型微网(CCHP-MG)对实现能源可持续发展和构建绿色低碳社会具有重要的应用价值,而内部复杂的能源结构与设备耦合关系、可再生能源的消纳和负荷波动的平抑给其优化运行带来了挑战。文中提出含冰蓄冷空调的CCHP-MG多时间尺度优化调度模型,研究冰蓄冷空调的不同运行方式对优化调度的影响。日前计划中通过多场景描述可再生能源的不确定性,侧重于一个运行优化周期内CCHP-MG的经济运行;日内调度基于日前计划方案,根据冷热电在不同时间尺度上的相关性和互补性,提出考虑冷热负荷变化的双层滚动优化平抑模型,求解各联供设备的调整出力。仿真结果表明:冰蓄冷空调的运行方式关系到CCHP-MG的综合效益的提高;多时间尺度优化调度模型不仅可以满足用户的冷、热、电能的需求,还能有效平抑日内阶段供需侧随机性波动,实现CCHP-MG经济及稳定运行。行带来了挑战。文中提出含冰蓄冷空调的CCHP-MG多时间尺度优化调度模型,研究冰蓄冷空调的不同运行方式对优化调度的影响。日前计划中通过多场景描述可再生能源的不确定性,侧重于一个运行优化周期内CCHP-MG的经济运行;日内调度基于日前计划方案,根据冷热电在不同时间尺度上的相关性和互补性,提出考虑冷热负荷变化的双层滚动优化平抑模型,求解各联供设备的调整出力。仿真结果表明:冰蓄冷空调的运行方式关系到CCHP-MG的综合效益的提高;多时间尺度优化调度模型不仅可以满足用户的冷、热、电能的需求,还能有效平抑日内阶段供需侧随机性波动,实现CCHP-MG经济及稳定运行。     

考虑多类型需求响应负荷的热电联供系统协调优化运行

综合需求响应（integrated demand response, IDR）是综合能源系统灵活调度的重要途径,对需求响应负荷、能源生产转换设备进行协同优化有利于提升能源利用率并降低用电用能成本。文章首先分析需求响应负荷特性,将需求响应负荷细分为可中断电负荷、可转移电负荷和可调节热负荷;其次采用能源枢纽建模方法对热电联供（combined heat and power,CHP）系统进行建模,并将多类型需求响应负荷纳入其中;在此基础上,构建考虑多类型需求响应负荷的CHP系统运行策略,以日运行费用与能源消耗量最小为目标对调度模型进行求解;最后,在2种不同场景下对算例进行对比,结果显示：需求响应负荷参与调度,可以实现削峰填谷,使得供需更趋于平衡;通过协调各能源设备及需求侧负荷运行策略,系统的日运行费用节约5.4%,能源转化率提高2.6%,实现了CHP系统的经济优化运行。     

基于需求响应的电-热-气耦合系统综合直接负荷控制协调优化研究

传统能源系统运行、规划局限于电、气、热(冷)等单一能源形式系统,无法充分发挥它们之间互补优势和协同效益。对电–热–气多种能源的优化调度研究,可以实现统筹优化配置,提高多种能源互补利用效率;同时直接负荷控制参与多能源的优化调度为多能源协同调度提供新思路。首先构建了一种电–热–气多源耦合系统结构,分析了供给侧多源耦合系统的特性及需求侧直接负荷控制参与多种能源负荷的特性,其次建立了基于多种能源的直接负荷控制参与电–热–气耦合系统的综合经济优化调度模型;然后仿真分析了电–热–气耦合系统多源互补协调优化调度的场景,以及直接负荷控制参与的电热气耦合调度的特性。结果显示:供应侧多种能源的互支持和备用对于保证多能源系统的安全运行具有重要意义;需求侧调度使供需更趋于平衡,综合直接负荷控制对电–热–气耦合系统需求侧的优化,能够降低峰值负荷,增加需求侧的弹性。     

基于模型预测控制的冷热电联供型微网动态优化调度

冷热电多能联供(combined cooling heating and power,CCHP)型微网具有节能、环保、经济等特点,有良好的发展前景和应用价值。为应对可再生能源的大规模接入及负荷的不确定性,该文提出基于模型预测控制的CCHP型微网动态优化调度策略。该优化策略首先对设备效率曲线模型进行分段线性化处理,以日前计划联供设备的出力值为参考值,在日内调度下建立可再生能源及负荷预测模型,基于多步滚动优化求解出各联供设备的平滑出力。仿真结果表明:分段线性效率曲线模型不但能更好模拟系统实际运行工况,且计算时间满足在线调度需求;滚动时长选取4h,不仅满足鲁棒性也能满足快速性;所提模型能够有效应对系统不确定性对系统经济调度的影响,实现其经济及安全运行。     

计及虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度策略

储能设备可以实现负荷的跨时段平移,在综合能源系统的经济稳定运行中能够起到重要作用。但当下储能投建费用较高,难以大规模应用。而通过优化用户侧可控负荷,可达到类似储能设备平移负荷的效果。从电能、热能2个角度出发,提出了利用用户侧虚拟储能的区域综合能源系统（regional integrated energy system,RIES）优化调度策略。首先基于电动汽车充电管理方法和楼宇蓄热特性,对电、热虚拟储能（virtual energy storage,VES）系统进行建模;进而将虚拟储能系统集成到考虑天气不确定性的区域综合能源系统调度模型中,该模型以降低能源系统日运行费用为优化目标,合理安排电动汽车充电并在温度舒适度范围内对建筑物室温进行调节,实现虚拟储能系统的充放能管理;最后以夏季系统用能场景为例,对优化模型进行仿真实证。仿真结果表明,虚拟储能设备可以起到负荷平移效果,削减储能配置容量。应用虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度模型可以在满足能源需求和温度舒适度的前提下降低系统日运行成本,提升系统运行稳定性。