综合能源系统运行优化设计与运行策略研究

综合能源系统能整合协调各异质能源,是提高能源利用率和降低运行费用的有效途径。提出了两种运行策略及一种基于穷举法的优化策略方法,建立了包括小型燃气轮机系统、地源热泵、电制冷机、吸收式制冷机、换热器的综合能源系统能量转换模型。在案例研究中,提出了以典型日费用最小为目标的综合能源系统优化方案,对以电定热、以热定电两种运行策略下的场景进行了优化分析,确定设备的最佳容量和运行参数,给出了运行策略对比分析结果。结果表明：以电定热策略的整体经济性优于以热定电策略约10%;与传统供能系统在经济性上的适用性进行对比发现,综合能源系统成本节省比例在5%～30%之间。     

太阳能热泵-蓄热电锅炉弃风消纳策略仿真

随着清洁能源政策的不断完善,风能和太阳能资源得到了充分的利用,但是风电的“昼低夜高”反调峰特性会导致风电消纳能力受限。为了更大限度且更加灵活地消纳弃风电量,文章设计了以蓄热式电锅炉储热为主导,直接供电模式下的太阳能热泵-弃风蓄热供暖系统。同时,为兼顾系统运行成本和弃风消纳电量,建立了系统的优化调度数学模型,综合考虑弃风量、电锅炉功率、热功率及蓄热量等约束条件,采用NSGAII多目标优化算法对模型进行求解,从而获得蓄热电锅炉运行功率的优化调度方案。研究结果表明,优化调度方案可在保证系统经济运行下合理调度蓄热电锅炉的运行功率,与优化调度前相比,优化后的系统能够多消纳弃风电功率3 261 kW,弃风消纳率可达26%。     

电、煤锅炉联合供暖消纳弃风策略及效益分析

针对当前中国"三北"地区风电大规模快速发展而存在的大量弃风问题,研究基于电储热锅炉和燃煤锅炉联合供暖的弃风消纳策略,并建立起综合效益分析模型。根据电网运行管理部门的风电出力与负荷预测数据,建立特定时间段内弃风电量计算模型,并在此基础上研究电储热锅炉利用弃风电量储热、放热的"电-热"能量转换模型,提出利用弃风电量替代燃煤锅炉进行供暖的调度策略。根据热网所需总热量及电储热锅炉调度策略,研究燃煤锅炉最佳节煤运行方式,进一步提出电、煤锅炉联合供暖消纳弃风协调调度控制策略。研究电储热锅炉所消纳弃风电量与同等热量下燃煤锅炉煤耗间换算模型,建立电、热锅炉联合消纳弃风的综合效益分析模型。以风电供暖工程实例进行的仿真分析表明,该文提出的电、煤锅炉联合供暖消纳弃风策略可有效提高弃风消纳能力,同时能大幅减少燃煤锅炉煤耗,提升经济和环境效益。     

含氢储能的公路交通风、光自洽微网系统优化调度策略研究

该文构建以服务区微网净收益最大化为目标，以微网系统功率平衡为约束，包括蓄电池与氢能两种储能单元在内的风、光发电服务区微网优化调度模型。采用CPLEX求解器进行求解，并对纯蓄电池、纯氢储能、蓄电池与氢储能混合系统3种不同配置方案下的优化策略进行对比分析。研究结果表明：含氢储能的方案提升了风、光资源利用率的同时增强了系统供电可靠性，验证了该方案下优化调度策略的有效性。     

光-气互补冷热电联供系统容量配置与运行研究

以某商业综合体为研究对象,依据园区供冷、供暖和过渡季的负荷需求,构建了光-气互补冷热电联供系统(Hybrid CCHP).从能源、经济和环境方面建立综合指标,采用遗传算法对系统的驱动设备容量配置进行优化,比较了在以热定电和以电定热、有无太阳能互补以及有无储能情况下系统一次能源节约率、年运行总成本节约率以及CO2减排率情...     

多时间尺度下计及光热—储热的主动配电网主辅联合优化调度

为解决可再生能源弃风、弃光现象与不平衡功率惩罚较重等问题,提出了一种多时间尺度下考虑光热—储热的主动配电网主辅联合调度策略。该策略在满足内部负荷前提下参与电能与备用日前市场,考虑含光热—储热的主动配电网协调调度风电、光伏、需求响应,在促进风光消纳、减少不平衡功率的同时提高主动配电网运行经济性。首先根据含储热的光热电站与主动配电网调度控制方式分析运行机理;其次,日前调度以减少弃风、弃光电量与收益最大为目标,考虑市场竞争与主辅出清机制以获取更高中标电量,并结合含储热的光热电站能量时移特性减少弃风、弃光现象;日内调度以日前实际出清作已知约束,并将日前调度计划、日前调度资源性能与日内超短期预测特性相结合建立日内滑动优化点,以减少不平衡功率,考虑储热与需求响应的时间尺度特性结合,运行成本最小为目标构建日内调度模型;最后,在Matlab中利用CPLEX求解模型,算例结果表明所提策略能协调调度各类资源,有利于提升系统风光消纳,减少不平衡功率改善系统运行经济性。     

基于类电磁机制算法的综合能源系统多目标优化调度

针对综合能源系统低碳经济调度的优化问题,引入P2G设备提升系统的弃风消纳空间与低碳经济性,以运行成本与碳排放量为优化目标,建立含多种供能设备的综合能源系统多目标优化调度模型.模型的求解采用改进的类电磁机制算法,针对综合能源系统调度问题约束较为复杂,算法易陷入局部最优的问题,引入立方混沌初始化、差分进化策略和自适应权重因...     

Analysis of installed capacity and operation strategy for distributed combined heating and power systems

分布式热电联产系统是一种临近用户的先进能源系统,系统构型、装机容量和运行策略的选择对系统节能性、环保性和经济性有重要影响。本研究以某办公大楼为对象,根据其全年实时运行数据,分析了其热电负荷特征;同时,为该办公楼构建了分别以微燃机和内燃机为动力单元的两种不同CHP系统构型方案,建立了相应的变工况能量平衡模型。进一步探讨了系统在以热定电与以电定热、变工况运行与额定运行、有储热与无储热、24 h连续运行与早起晚停等不同运行策略下动力机组装机容量对该办公楼经济性、节能性和环保性的影响规律。同时运用多目标评价指标来对系统不同装机容量和运行策略下的收益综合评估,并引入了混沌粒子群优化算法来找到系统最大的综合收益,结果表明,该办公楼应用CHP系统后全年的经济性、节能性和环保性较传统的单一功能模式分别提高了22.85%、17.45%、25.06%。     

塔式太阳能电站定日镜场优化调度的光功率控制研究

针对定日镜场优化调度的光功率控制问题,鉴于目前调度数学模型不准确、算法运行效率低、速度慢等缺点,改进并优化设计调度模型和调度算法,通过考虑镜场的能耗因素,提高模型的精度和准确性;设计一种混合式遗传算法,采用惩罚项建立适应度函数,引入自适应搜索空间提高算法效率和运行速度。仿真结果验证了该调度模型和算法的准确性和快速性。     

基于遗传算法的地表水取水泵站优化调度

针对我国地表水取水泵站运行效率不高、能源浪费等问题,基于地表水取水泵站优化调度模型,利用遗传算法以泵站运行总功率最小为目标函数编写泵站优化调度程序,分别计算北方某水库地表水处于最低水位不同日供水量、常水位不同日供水量的系统工况下泵站运行功率。结果表明,地表水常水位运行情况下比日常运行方案节能3.8%。可见遗传算法编写的泵站优化程序有效可行。     

基于遗传算法的风光柴蓄复合发电系统优化设计

针对风光柴蓄复合发电系统的非线性特性,采用遗传算法和能量调度策略,以系统初期投资费用和运行费用最优为系统优化目标函数,结合实际工程系统的配置进行了优化设计,并选取与优化方案较接近的三种方案进行全年逐时仿真比较。实验结果表明,在满足用户负载要求的条件下,所采用的优化算法和策略正确,方案配置合理、经济、可行。     

考虑动态出力系数的某水库优化调度模型及应用

针对综合出力系数是水电站高效运行的重要动态参数且现有研究中多采用定值、过于理想化的问题,建立考虑厂内经济运行和动态出力系数的某水库优化调度模型,并应用遗传算法求解。对某水库的优化调度结果表明,采用动态出力系数的优化调度模型效益提升相较于定出力系数更优,发电效益最大可提升5.15%,达到了高效发电的目标,可为水库日常调度提供参考。     

考虑动态出力系数的某水库优化调度模型及应用

针对综合出力系数是水电站高效运行的重要动态参数且现有研究中多采用定值、过于理想化的问题,建立考虑厂内经济运行和动态出力系数的某水库优化调度模型,并应用遗传算法求解。对某水库的优化调度结果表明,采用动态出力系数的优化调度模型效益提升相较于定出力系数更优,发电效益最大可提升5.15%,达到了高效发电的目标,可为水库日常调度提供参考。     

海岛风柴蓄发电功率分配方法与运行预测

文章基于实数编码的遗传算法,对海岛风柴蓄复合发电的风力发电机组台数、柴油机台数和蓄电池容量进行优化设,设计中以每千瓦时电成本作为目标,最小失电率作为约束条件,能量调度按照风力发电-蓄电池电量-柴油机发电的策略。结果证明,采用优化功率分配方法比经验功率分配方法的运行成本低。文章还讨论了海岛风柴蓄复合发电系统的运行参数如风速、油价、风力机可靠性和负荷等参数变化后,实际的运行成本,并分析了成本变化的原因,为在海岛采用风柴蓄复合发电蓄电的设计提供参考。     

基于"端-边-云"架构的园区综合能源系统协调优化调度

园区综合能源系统具有供能子系统繁多的特点,亟需对多个供能子系统进行协调优化调度以提高系统运行经济性.为此,提出一种基于"端-边-云"架构的园区综合能源系统协调优化调度方法.该方法考虑园区中相邻供能子系统之间的电、热、气互济互补,在云端建立综合能源系统优化模型,在边缘侧利用同步型ADMM算法求解调度方案,在端侧将最优化调度方案下控至各用能设备.算例结果表明,所提优化调度方法可有提升系统运行的经济性与可靠性,并缓解调度中心的计算压力.     

计及火电深度调峰的高比例可再生能源电力系统日前优化调度研究

针对高比例可再生能源并网,提出含风、光、火、蓄的高比例新能源电力系统多目标日前优化调度模型。该模型考虑在火电机组深度调峰及频繁爬坡等新工况下的火电机组运行成本、污染物惩罚成本以及可再生能源弃电成本,以系统运行成本最低、风光出力最大以及净负荷波动最小为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。通过对某典型日不同调度场景进行仿真计算,结果表明所建立的系统运行总成本计算模型能够兼顾该系统的经济、环保与消纳,所提出的多目标优化调度策略能够促进高比例可再生能源的消纳,缓解火电机组的调峰压力,降低系统运行总成本,指导电力系统火电灵活性改造,保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

基于改进烟花算法的汾河水库优化调度模型研究

针对水库多目标优化调度问题,采用改进的烟花算法求解带自适应罚函数的水库多目标优化调度数学模型。针对传统烟花算法爆炸半径计算方法在算法运行后期可能出现最优烟花爆炸半径为零的问题,引入自适应动态爆炸半径以平衡算法在解空间的全局及局部搜索能力;针对传统烟花算法位移变异操作的不足,改进其位移变异操作,以提高算法局部搜索的多样性。以山西省汾河水库为例,考虑无引调水和引黄入汾两种情景,分别给出不同情景下汾河水库的调度方案。实例结果表明,模型优化后的各月缺水率平方和比实际降低了66.13%;水库年总发电量比实际发电量提高了22.39%;引黄入汾调水工程的建立可进一步综合提高汾河水库的供水效益和经济效益。     

基于碳交易与碳捕捉均衡成本的风光火储系统低碳调度技术

随着“双碳”目标的进一步应用与落地,多发电方式下的电力系统低碳运行问题逐渐与碳交易市场、低碳调度策略进行深度耦合,其本质上是考虑能源、社会、技术交互的综合电力优化调度控制问题。文章通过分析多能互补系统的多时间尺度调度机制,以系统的运行与碳交易成本作为优化目标,考虑电源侧、电网侧与储能侧的实时运行约束,构建了考虑碳交易与碳捕捉成本均衡的电网低碳调度模型。基于非支配排序遗传算法对机组的出力策略进行日前优化,达到运行成本、碳交易成本与碳捕捉成本的最优平衡。最后通过风光火储电网的实际算例,验证了算法的有效性。     

基于双重电价的电动汽车充放电两阶段优化调度策略

针对新能源出力的随机性与电动汽车的合理调度,提出一种基于双重电价的电动汽车充放电两阶段优化调度策略。首先建立双重电价机制,实现对电动汽车的分类引导。在此基础上建立两阶段优化调度模型,第1阶段以风-光与II类电动汽车作为虚拟电厂,在分时电价下,负荷聚合商引导Ⅱ类电动汽车合理充放电以降低风-光出力波动;第2阶段以系统运行成本最低为优化目标,在动态实时电价下,智能充电装置合理安排I类电动汽车进行充电,以减小负荷曲线峰谷差。算例验证该模型可有效降低风-光出力波动,提高新能源消纳水平,并降低系统运行成本。     

考虑需求侧管理的光伏微电网多目标优化调度方法

针对考虑需求侧管理(DSM)的光伏微电网优化调度问题开展研究。首先,在对典型光伏微电网结构和运行状态进行简要分析的基础上,以系统总运行费用和储能循环电量最小为目标,综合考虑功率平衡、储能系统荷电状态(SOC)、负荷可转移的时间范围等约束条件,建立在分时电价和DSM机制下的光伏微电网多目标优化模型;其次,针对模型具有多目标、多约束和非线性等特点,提出基于非支配排序遗传算法(NSGA-II)的优化求解策略。最后,在Matlab平台上对不同场景下的具体算例进行仿真分析,获得光伏微电网优化调度问题的多组Pareto最优解集。通过分析不同日照条件下的典型调度方案,验证优化模型的合理性和有效性。