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。     

考虑综合需求侧响应的多储能区域综合能源系统运行优化

为了对区域综合能源系统进行优化的发展,依次将蓄电池、蓄热电锅炉和电转气(power to gas,P2G)设备加入能源系统中,分析加入不同设备后对系统运行的不同影响,之后考虑电、热、气3种需求响应,以系统运行成本最小为目标函数,建立包含各种储能设备的区域综合能源系统经济运行模型.设置7种场景进行对比分析,结果表明:在含多种储能设备的区域综合能源系统中,考虑电、热、气需求侧响应,不仅使负荷达到削峰填谷的目的,而且降低了弃风、弃光现象;考虑电、热、气多负荷综合需求响应比考虑单一需求响应可有效提高能源利用率,实现系统环保运行,具有良好应用前景.     

含P2G和复合储能的高速公路服务区综合能源系统日前优化调度

为了提高高速公路服务区综合能源系统可再生能源消纳能力、降低经济成本,本文面向高速公路服务区中电、气、冷、热等多态能源,基于能源枢纽矩阵建模方法,建立能源供给侧、能量转换侧和负荷需求侧各模块的能量转换与供需耦合特性模型;在充分消纳可再生能源的情况下,以系统运行总成本最小为目标函数,建立系统优化调度模型;针对同一负荷不同运行场景下的调度结果表明,所提模型能最大程度使用风光发电,降低系统总运行成本;供给侧引入电气耦合与负荷侧引入复合储能的调度结果表明,所提模型能达到系统运行费用最优,同时可实现系统周期内运行费用的“削峰填谷”。     

基于遗传算法热电冷联产系统多目标方案优化

根据用户全年冷、热、电负荷设计冷热电三联产系统方案并实现优化运行是决定联产系统经济性的关键．建立了以一次能源节约率、净现值和CO：排放量为优化目标,以冷热电三联产系统中主要设备容量为决策变量的多目标优化模型,同时运用实数编码遗传算法进行优化计算,得到了“以电定热”和“以热定电”2种不同运行模式下的冷热电三联产系统优化设计方案．     

含冰蓄冷空调的CCHP微电网优化调度

冷热电联供(CCHP)型微电网作为综合能源系统的基本物理构成,可实现可再生能源的消纳和多能互补,是实现能源可持续发展和改善生态环境的重要手段。考虑经济性和环保性,以综合运行成本最小为目标,搭建了含冰蓄冷空调的CCHP型微电网优化调度模型采用改进粒子群算法进行求解,得到不同调度方式下系统的产能方案。通过算例分析对比了运行策略对于优化结果的影响,并验证了优化模型的有效性。     

含地源热泵与混合储能的区域能源系统协同调度

充分调用系统内可再生资源、合理配置系统内各机组容量、利用储能设备解耦各能量之间的耦合关系是降低系统运行成本的重要手段.利用场景分析法,建立了可再生能源出力及负荷不确定性模型,在此基础上,将地源热泵及混合储能系统引入区域综合能源系统,以地源热泵系统解耦CCHP机组"以热定电"约束,并制定合理的长、短期储能协调运行方案,以...     

提升风能消纳清洁供热项目的经济性优化配置

在中国三北地区,热电联产机组"以热定电"的运行调节模式是供暖季出现严重弃风的重要原因之一.推进电供热、配置蓄热设备是促进风电消纳、降低系统能耗的有效方式.为实现清洁供热项目的经济性最优,提出了一种基于遗传算法和传统机组组合的双层优化模型.首先,在分析热、电能源供需的基础上,给出了区域能源系统的典型结构;然后,将日内净收益作为经济性优化的定量评价指标;通过分析能源系统的短期优化调度方式,得到最终的双层优化模型.在该模型中,外层优化利用遗传算法对不同的配置组合情况进行全局搜索,内层优化则通过求解线性规划给出特定组合条件下清洁供热项目的日内净收益.案例分析表明,清洁供热项目的经济性最优配置与区域能源系统的热、电负荷、风电出力特性和社会经济条件有关;同时,遗传算法可稳定收敛到全局最优点附近,优化计算结果完全满足工程应用的要求.另外,虽然清洁供热改造能够显著降低系统的弃风量,但出于经济性考虑,弃风并不能完全消除.     

独立型微电网日前与日内协调优化调度

为减小风光发电的随机性对独立型微电网经济运行的影响,并考虑风光发电的预测精度随时间尺度的减小而增加的特点,提出一种将日前计划调度和日内MPC滚动调度相结合的优化调度策略。日前计划调度综合考虑电源、储能和负荷的可调度资源,建立计及系统运行成本和负荷满意度的多目标优化调度模型;日内调度基于MPC的思想,构造日内滚动优化模型,其中包括风光发电预测模型、系统在滚动周期内总运行成本最低为目标的调度模型以及反馈纠正环节,并且为使日内调度的局部性与日前调度的全局性相协调,在调度模型中加入储能荷电状态在一定时间节点变化的惩罚项。最后,对该文所提策略和模型进行仿真验证,结果表明,日前调度使微电网的可调度资源得到充分利用,提高了系统的经济性;日内调度降低了可再生能源的不确定性对微电网的影响,实现了对可控电源的更精细化管理,提高了系统的安全运行水平。     

智能大厦中央空调系统的最优能量管理

从系统工程的角度分析了智能大厦中央空调系统在运行过程中的能耗问题,建立了中央空调系统能耗模型,提出了中央空调系统的优化运行与节能管理方法.通过离线预测和在线优化计算,得到机组次日优化运行策略,包括机组负荷在一天内各个时段的最优分配、最优蓄冷量、最佳释冷时间等.在最优策略指导下进行在线控制,通过在线实时采集数据,利用基于遗传算法的周期自回归模型(PARM)进行动态短期空调冷负荷预测;利用改进随机编码遗传算法实现中央空调日运行模型的求解,得出中央空调设备优化运行策略.实例计算结果表明:用此方法可使中央空调系统节能达24.5%左右.     

含循环换电负荷及充电站的微电网多目标优化调度

电动换电重卡由于具有充电功率高、周期性强的循环换电负荷特性,一旦短时大量接入微电网中,将带来经济性和安全性的挑战。首先讨论电动汽车充电、循环换电负荷的不同特性,建立含循环换电负荷及充电站的微电网模型;提出一种综合考虑微电网经济性及联络线功率波动性的多目标调度优化方法;采用线性加权方法将多目标问题转化为单目标问题;最后利用CPLEX工具对仿真算例进行求解,仿真算例表明,所提优化方案可有效求解综合考虑不同权重下微电网净利润、联络线交换功率及换电站内电池最优调度问题,能在尽可能减小微电网与上级电网交换功率波动性的同时,使得微电网获得最大净利润。     

基于博弈论组合赋权的农村电网综合评价体系研究

随着农村电网升级改造的深入和农村居民生活水平的不断提升,农村电网的电网结构、运行水平、负荷种类和负荷运行特征都已经发生了明显的变化,传统农村电网综合评价指标体系和评价方法已不能满足当前农村电网的需求。该文提出一种计及分布式电源接入和负荷运行特性的农村电网综合评价体系。首先构建涵盖源-网-荷等反应农村电网结构和运行特点的综合评价指标体系,然后对现有的单一农村电网评价方法进行全面梳理,提出基于博弈论的组合赋权法,并进行层次化指标的权重计算,为体现评价体系的适应性,选择中国不同地区农村电网进行横向对比,以验证算法的有效性。在乡村振兴的国家战略背景下,该文提出的农村电网综合评价体系具有较强的实用性,能够为农村电网的投资提供参考依据。     

直流微网供电系统控制技术研究

根据风能发电与太阳能发电的相辅特性以及蓄电池的储能特性,构建了一套多电源供电的直流微网系统发电模型.通过对此系统的能量流动及运行特性的分析,提出了此系统的能量管理方案.分别绘制出了直流微网各组成部分的模块方框图以及仿真模型.针对逆变器的拓扑结构得出了其控制的数学模型,采用基于SVPWM的电压电流双闭环控制实现了微网在并网和离网两种运行模式下的稳定运行和自动平滑切换.最后通过仿真测试验证了分布式电源、蓄电池、负载以及电网在不同的工况下此能源控制方案的可行性,实现了此供电系统的稳定运行.     

区域综合能源系统两阶段鲁棒博弈优化调度

在区域综合能源系统的基本架构上,为了提升系统经济性与可再生能源并网能力,研究混合储能、冷热电联供机组（CCHP）、能量转换装置在多能互补下的两阶段优化运行模型. 利用虚拟能量厂（VEP）,平抑发、用电不确定性;采用鲁棒理论,构建灵活调整边界的不确定合集;引入条件风险理论,构建考虑多种不确定关系耦合下基于Copula-RCVaR的能量管理风险模型. 针对上述模型特点,提出基于滤子技术的多目标鲸鱼算法进行求解. 分析不同可再生能源渗透率及集群效应对系统收益结果和运行策略的影响. 结果表明,引入虚拟能量厂可以提高利润1.9%,在保证稳定运行的前提下合理选择荷、源不确定变量的置信概率,可以提高利润5.9%.     

含多种可再生能源和冷储能装置的冷电联供系统经济优化调度模型研究

基于能源互联网理念的提出和可再生能源的快速发展,计及储能装置的运行特性,考虑冷电联供的经济性,兼顾系统的环保性和节能性,以综合成本为目标,搭建了含风电、光电等多种可再生能源和冷储能装置的冷电联供系统优化调度模型。基于对冷负荷需求和风电、光电出力的日前预测,采用自适应布谷鸟算法求解模型,得到不同运行方案下各机组的最佳调度方案。通过算例仿真发现,含有多种可再生能源和冷储能装置的冷电联供系统可以充分发挥可再生能源发电特有的经济、环保优势,减少了一次能源的消耗。仿真结果验证了模型的有效性。     

中央空调系统节能的蚁群优化控制方法

针对中央空调系统运行时变性、非线性、多变量、大滞后等特性,提出了采用启发式全局寻优的蚁群优化算法对整个系统进行能耗寻优.通过建立空调系统能耗数学模型,采取蚁群算法对模型能耗最小化寻优,分析了信息素变挥发系数算法的收敛性,指出了算法以概率1收敛到最优解.同时对系统进行了控制结构改造及运行测试,结果表明,新的控制方法使空调系统能根据负荷变化进行参数动态调整,实现各设备运行匹配良好及工况较佳的目的,平均节能率达22.3%,获得较好的节能效果,对现有中央空调控制系统的节能改造具有借鉴作用.     

考虑主动储能的HVAC需求响应策略实验与模拟

为了增强电网的稳定性和充分利用集中式空调（HVAC）系统在夏季参与“削峰”需求响应的潜力,提出考虑主动储能的需求响应（DR）策略. 利用全尺寸变风量HVAC实验平台,对该策略与区域温度重设策略进行物理实验和TRNSYS仿真模拟. 结果表明,与区域温度重设（GTA）策略相比,主动储能策略能够在降低对用户热舒适度影响的同时为电网提供稳定的削峰负荷. 对于整个供冷季而言,相比所有天数均采用非储能常规运行策略,主动储能策略下空调系统节约一定的运行成本;相较于在DR时采用GTA策略且非DR时采用非储能常规运行策略,主动储能策略的节费优势更大.     

Simulation and optimization of SOFC-BCHP system

As the prime motor of dispersed energy system, the high-temperature solid oxide fuel cells (SOFC) are high efficient with large heat recovery. This study presents a simulation of SOFC building-based cooling, heat and power (BCHP) system, which can meet basic requirements in power and heating (cooling) of the designated customers. The peak power load can be met by power grid, while the peak heating (cooling) load requirement can be met by backup equipments. In order to solve the economic dispatch problem of the energy system, a restricted nonlinear optimization model has been developed. The production costs can be minimized via both the equality constraints of customer’s heat and power demands, and other inequality constrains of equipments’ capacities. The sequential quadratic programming method has been used to search the solution. The study indicates that the model can be used to optimize the system’s capacities and run strategy. An office building case has been computed, and it is indicated that the model can be served in design and optimization of SOFC-BCHP system.     

高比例清洁能源电网灵活调节方法

针对清洁能源高比例接入电网带来的影响,提出了水电、火电、可时移负荷、电池储能、电储热和核电等多种能源以及联络线、频率综合调节模型.通过梳理运行特性将电网运行过程划分为正常调节域、异常调节域和紧急控制域,将火电机组非常规调峰划入异常调节域;构建了电网灵活调节预度计算及其监测方法,为电网运行监视和控制提供依据.结果表明,电网运行各阶段特性是不相同的,需要的调节变量也是不一样的,同样,各运行变量表现的特性也是不同的,因此,三种运行域的划分是符合电网运行实际的.     

地板辐射供暖系统能耗计算

分析了低温地板辐射供暖系统的运行方式、热源种类、调节控制模式及当地气象条件、建筑物保温程度和热性能等多种因素对能耗的影响.给出了不同供暖方式下,保温程度不同的建筑物的热损失,分析了辐射供暖热负荷变化时在热水温度调节方面的节能性.提出了这类系统能耗分析的思路和计算方法,在建筑负荷计算方面,可以采用改良温频法,在设备模拟方面,可以使用稳态的简化模拟法.上述方法既方便、节省计算机机时,对于输入条件的要求也不象逐时分析方法那样严苛,并具有一定的准确性.给出了辐射采暖常用热源设备电锅炉、燃料锅炉及媒体输送设备水泵的能耗计算公式以供参考.指出须对国内常用热源设备的性能参数和负荷特性作进一步的基础研究,以便为实际计算提供必要的参数.