计及效率的综合能源系统多目标优化调度方法

综合考虑综合能源系统(IES)在能效、经济、环境等多目标上的优化调度需求,提出一种IES的多目标优化调度模型及求解方法,以实现多能互补IES的节能减排、经济运行与环境友好调度运行。首先建立了满足IES在能效、经济、环境等方面的优化调度需求的多目标函数模型,并在能效目标函数中引入■效率,实现多能耦合系统的高效、高质量用能;其次建立了适用于多目标优化调度的IES数学模型,并通过模型凸松弛等方法保证模型的凸性,提高问题求解效率;再次建立了多目标优化调度问题帕累托前端的求解及运用方法,利用多目标凸优化问题的标量化方法进行模型转换,从而求解多目标凸优化问题,并提出筛选方法,用于从帕累托前端中筛选得到综合性能较好的调度方案;最后结合贵州省某IES算例仿真,验证了所建立多目标优化调度模型与求解方法在满足区域IES由于多能耦合而带来的多目标调度需求上的可行性。     

基于目标级联法的园区综合能源系统多主体日前经济优化调度

园区综合能源系统运营商和用户主体之间存在复杂的利益博弈关系,因此研究如何在提高系统整体经济效益的同时平衡各方主体利益具有必要性。为此,提出一种考虑多主体利益的园区综合能源系统日前经济优化调度策略。首先,考虑利用园区综合能源系统多能协同互补优势参与需求响应市场交易,建立两级递阶经济优化调度模型：上层是以运行利润最大为目标的运营商优化调度模型,下层是以用能成本最小为目标的用户优化响应模型。其次,采用基于目标级联法的分布式优化算法实现上下层模型的解耦和独立并行求解。最后,通过算例分析验证了所提策略通过综合需求响应可实现园区供、用能侧可调资源的协同优化,并通过分布式求解使各主体经济效益均达到最优。     

计及多重需求响应的电-热-氢综合能源系统多时间尺度低碳运行

在双碳背景下,针对综合能源系统(integrated energy system, IES)中需求侧资源响应能力差异性以及不同能源管理时间尺度差异性,提出了一种计及多重需求响应的电-热-氢IES多时间尺度低碳调度策略。首先,考虑到需求侧资源在不同时间尺度下的响应特性不同,建立了日前-日内多重综合需求响应模型。其次,为减少源、荷预测误差对系统运行的影响,构建了IES多时间尺度低碳调度模型。其中,日前低碳调度以购能成本、阶梯型碳交易成本和运维成本之和最低为目标,制定一天24小时出力计划;日内调度则考虑到电-热能在不同时间尺度下的响应差异性,建立了双时间尺度的滚动优化调度模型,平抑功率波动。算例仿真结果表明,所提策略能够充分发挥需求侧资源的响应能力,通过协调各设备出力和需求响应资源来平抑系统功率波动,实现IES低碳、经济和稳定运行。     

计及综合需求响应的社区综合能源系统优化调度

综合能源系统（IES）需求侧潜在的电、热、冷和天然气可调度资源是降低IES运营成本的重要因素。为了在降低IES运营成本的同时保证用户用能满意度,建立了考虑综合满意度约束的IES日前优化调度模型。首先,基于温控负荷的热惯性建立社区综合能源系统柔性热负荷和冷负荷虚拟储能模型。同时,基于可平移、可转移、可削减的分类方法建立柔性电、气负荷优化调度模型。此外,基于主观法和客观法相结合的综合赋权方法建立满意度模型,并对比不同满意度约束下IES运营经济性和设备容量利用率。在Matlab软件平台编程并应用分支定界法求解仿真算例。仿真结果表明,所提出的优化调度模型可以降低IES运营成本,提高IES设备容量利用率,并保证用户用能满意度。     

计及综合需求响应的电热气互联能源系统环保经济优化调度

为促进综合能源系统多能协同互补互济,提高能效,以电热气互联能源系统为研究对象,提出了一种多目标协同优化的综合需求响应模型及运行策略求解算法.首先,设计了含综合需求响应的电热气互联能源系统架构,采用能量耦合矩阵对互联系统中多能转化关系进行描述,在分时能源价格机制下,构建了混合时间/空间尺度的多能协同综合需求响应数学模型.然后,以最小化的系统用能成本、环境成本和弃风弃光功率为目标,构建了环保经济优化调度模型,采用结合协同进化思想和非支配排序遗传算法的改进优化算法(Co-NSGA-Ⅱ)对模型进行求解.仿真结果表明,所提出的模型及优化运行策略能够有效提高多能系统间能量协调能力和综合需求响应能力.     

考虑综合需求响应与“双碳”机制的综合能源系统优化运行

针对我国经济社会发展所面临的高耗能、高污染问题,综合能源系统(integrated energy system, IES)为解决能源效率和环境污染等问题提供了新的途径。同时,灵活协调系统内各设备出力是实现系统低碳经济运行的关键前提。为进一步挖掘IES在经济运行与低碳环保方面的调度潜力,提出一种IES低碳经济调度模型。首先,建立一个包含光伏、风电、燃气机组、多种储能、碳捕集与电转气等设备的IES模型,并结合电、气、热负荷能源转换间耦合关系与柔性特征,构建综合需求响应模型。其次,考虑IES加入碳交易市场,引入阶梯式碳交易成本模型,对系统碳排放量进行制约。最后,以包含购能成本、碳排放相关成本以及需求响应补偿成本的系统综合运行成本最低为优化目标,采用CPLEX软件对模型求解。采用CPLEX软件对多种运行场景仿真求解,结果表明：所提出模型可有效降低系统运行成本与碳污染排放量。     

基于双层优化的电-热综合能源系统调峰运行方法

针对高比例新能源并网引起的电网峰谷波动问题,提出了基于双层优化的电-热综合能源系统（IES）调峰运行方法。首先,分析了风光并网功率和综合需求响应（IDR）对负荷的影响,提出了源荷侧协同调峰的运行方法。其次,构建了双层优化调度的电-热IES模型,上层模型优化电网的负荷曲线,下层模型优化IES的运行经济性。最后,通过Gurobi求解器和深度确定性策略梯度（DDPG）算法联合求解双层优化模型。以某高校实际微能源系统为算例,验证了所提方法和模型的有效性。     

考虑双重需求响应及阶梯型碳交易的综合能源系统双时间尺度优化调度EI北大核心CSCD

安全稳定、低碳清洁是全球能源发展的主流方向,如何充分发挥需求侧资源响应潜力以及降低系统源、荷不确定因素对实现能源可持续发展具有重要意义。为此,提出了一种考虑双重需求响应和阶梯型碳交易机制的综合能源系统(IES)双时间尺度优化调度策略。针对电、热、气负荷的可调度特性和不同时间尺度下的响应差异性,提出了双重激励的综合需求响应(IDR)模型。为实现IES低碳经济运行,建立了基于日前价格型IDR策略和阶梯型碳交易机制的IES日前低碳优化调度模型。考虑日前源、荷预测误差对IES调度的影响,基于模型预测控制和日内激励型IDR策略,建立了以购能成本、各设备出力调整成本和阶梯型激励补贴成本之和最小为目标的日内滚动优化调度模型,并采用CPLEX对所提模型进行求解。仿真结果验证了所提模型能有效兼顾系统经济性和环保性,同时提高了系统平抑源、荷功率波动的能力。     

基于先进绝热压缩空气储能站的电-热综合能源系统优化运行方法

为加强先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)与综合能源系统(integrated energy systems,IES)的多能互补协同,提高系统运行效率,文中提出了一种含AA-CAES能源站的电-热综合能源系统优化运行方法。首先,构建了含AA-CAES能源站的IES基本调度架构;其次,详细分析了AA-CAES装置在压缩和膨胀工况下的储热、换热及供热等特性,建立了AA-CAES电热联供联储运行模型;接着,基于热网管道传热延迟和损耗等动态特性,建立了考虑供热网储热惯性的热网方程;在此基础上,考虑了用户侧可调度资源,提出了计及综合需求响应的含AA-CAES能源站的IES日前优化运行模型;最后,在修改的IEEE33节点配电网和巴厘岛32节点区域供热网进行算例分析。仿真结果表明,所提方法可有效降低IES运行成本,提高IES可再生能源消纳能力。     

考虑电热联合需求响应的区域综合能源系统多目标双层优化调度

由于区域综合能源系统的多种能源之间存在耦合与互补,电热联合需求响应为区域综合能源系统的优化调度提供了新的手段.本文首先建立能源用户的电力需求响应和热力需求响应模型,提出考虑电热联合需求响应的区域综合能源系统日前多目标优化调度模型.然后,为解决分布式电源与负荷不确定性引起的日前调度偏差,构建了基于模型预测控制的日内滚动优化调度模型.最后,本文对带精英策略的非支配排序遗传算法进行改进,提高了调度模型的求解效率.算例表明,本文提出的模型可有效解决区域综合能源系统的多目标双层优化调度问题,电热联合需求响应可以有效提升区域综合能源系统的经济性和能效水平.     

市场环境下考虑主动管理措施的双层综合能源规划方法

在高渗透可再生能源接入配电网的情况下,随着能源市场的逐步开放,综合能源供应商成为综合能源市场内的一个新型利益主体。基于此,提出了一个考虑区域能源供应商和综合能源管理中心净收益双重最大化的双层规划模型,其上层为综合能源管理中心内的各装置容量规划,下层是对综合能源管理中心购电、气策略的确定。同时模型内考虑了可再生能源出力控制、无功补偿的投切、有载变压器的调节3种主动管理措施及可再生能源出力的时序性。采用猫群优化算法与改进的遗传算法对所提模型完成求解计算,并通过IEEE 33节点配电系统验证了模型的合理性。     

面向能源互联网的多能流综合能量管理系统:设计与应用

能源互联网是当前国内外学术界和产业界关注的热点和创新方向,其中一个焦点是研制多能流综合能量管理系统(IEMS)。在简要回顾能量管理系统(EMS)发展历程的基础上,设计并研制了面向能源互联网的IEMS,通过多能互补和源网荷储协同,实现安全供能前提下的效益最大化。阐述了所研制的IEMS的主要功能,并通过示例展现了其应用效果,该IEMS系统已经在几个能源互联网的示范项目中得到现场应用。     

考虑模糊分时能源价格需求响应的综合能源分布式优化调度方法

为充分挖掘综合能源系统的可调度潜力,提出了一种考虑模糊分时能源价格需求响应的综合能源分布式优化调度方法。首先,为增强价格信号对需求响应的激励效应,在分时价格的基础上结合模糊数学理论提出了模糊分时能源价格,进而建立了价格型综合需求响应模型;其次,综合考虑电–热–气系统的耦合约束以及天然气网络的管道动态特性,构建了综合能源系统的日前调度模型;最后,针对电–热–气系统的复杂性以及信息的不透明特性,提出了基于正则化交替方向乘子法的调度方法,将优化调度模型分解为电–热–气3个子问题,通过多个协调变量进行信息传递,并在迭代求解各子问题的同时通过添加含协调变量的正则项以加快收敛速度。结合具体算例验证了所提模型和方法的有效性。     

考虑可再生能源接入的综合能源系统规划评述与展望

建设多能耦合的综合能源系统是解决可再生能源消纳问题的有效途径之一。可再生能源的接入大大增强了综合能源系统的不确定性,如何合理分析并应对不确定性带来的影响是综合能源系统规划研究中的重要课题。文章首先总结了可再生能源接入下综合能源系统的典型结构。然后,梳理了综合能源系统多能负荷预测方法和多能流分析技术的研究成果,进一步从能源站规划、能源网络规划和站网联合规划3个方面归纳总结了考虑可再生能源接入的综合能源系统规划研究进展。最后,从可再生能源消纳新场景探索、考虑可再生能源接入的多能流分析技术、考虑多重不确定性的综合能源系统规划和考虑多能需求侧管理的综合能源系统规划4个角度展望了未来可能的研究方向。     

氢能在综合能源系统中的应用前景

氢能的开发利用是应对全球气候变化,保障国家能源安全,实现低碳转型的重要途径之一。对比了氢储能技术与当前主要储能技术的关键性参数,结果显示氢储能技术具有整体性系统优势;探讨了氢能在未来综合能源系统中工业用户、交通运输、建筑热电联供、能源企业潜在的应用途径及未来关键技术节点;给出了对中国氢能发展的启示。为氢能在综合能源系统中的应用提供参考。     

能源综合服务站系统的能流分析方法与能效评估

提高能源的利用效率是能源综合服务站建设的主要目标之一,为了反映能源综合服务站能源利用、转换、损耗的特征,文章首先从宏观能效、微观能效、能源经济3个方面考虑,提出了能源利用率、可再生能源利用率、EV充电站能效、数据中心能效、能源经济成本、经济发展适应性6个评估指标,建立了能源综合服务站能效评估指标体系.其次,利用加权有向...     

中国能源互联网发展基本特征

能源互联网研究与实践快速推进,新理念、新技术开始涌现,呈现开放、融合态势。准确把握能源互联网发展方向与基本特征对研判中国能源行业未来形态、科学推进能源转型尤为重要。立足于中国中长期能源转型不同路径比较,着眼于“能源+”的高度去定位能源在未来经济高质量发展中的位置,结合对能源互联网架构与运行机理的分析以及对跨界融合实践特点的总结,提出了广义能源互联网发展理念;在此基础上,探讨影响其产业头部格局的关键因素,即互联互通能力、综合能源系统规划设计能力和产业创新生态系统建设能力等。这种更包容、更开放的能源互联网发展理念,有利于推动能源转型突破新动能、新模式、新业态的创新瓶颈。     

计及建筑蓄能的综合能源系统优化调度

针对传统用户侧综合能源系统在优化调度过程中未充分利用建筑蓄能特性的问题,建立了以燃气轮机为主体的冷热电三联供系统,并将太阳辐射、围护结构传热过程以及室内空气蓄热等因素考虑进去对建筑进行建模,通过设置温度舒适区间使建筑蓄能参与到优化调度过程中.利用该模型,以最低运行成本为目标对四种典型场景进行对比分析,计算得出四种场景运行成本分别为187.01$、316.52$、191.55$、319.13$.结果 表明,围护结构不仅能够隔热而且具有蓄热特性,它与室内空气共同构成建筑蓄能环节,能够根据热量需求以及电价变化参与到系统调度过程中,完成热电解耦或制冷需求调节;充分利用建筑蓄能特性能够有效降低运行成本.     

区域综合能源系统的能效定义及其相关性分析

首先,考虑多种能源的能级水平,将区域综合能源系统分为能源供应、能源转换、能源传输、能源存储和能源需求5个环节,提出了适用于评价区域综合能源系统能效的能源利用效率表达式。然后,通过对能源利用效率相关因素的理论分析,指出5个环节中可再生能源渗透率、能源转化设备效率和容量配置结构、冷/热/电负荷需求结构是影响综合能源系统能源利用效率的核心要素。最后,依托中国某地示范园区展开实例分析,算例结果表明能效表达式能够准确反映区域综合能源系统多能互补耦合和梯级利用的特色,并通过分析区域综合能源系统能效展示了合理配置能源转化设备和优化冷/热/电负荷需求结构的重要性和方法,与理论分析结果一致,说明了所提区域综合能源系统能源利用效率表达式的有效性。     

考虑能源重复转换的综合能源系统经济运行

在综合能源系统中引入电转气（power to gas,P2G）设备加强了电力和天然气网络间的耦合,减少了弃风弃光现象,但也使可再生能源在进行优化调度时发生能源重复转换,降低用能效率,产生能源损耗。在此背景下,提出了一种减少能源重复转换的双层优化调度模型,引入KKT条件将双层模型转化为单层模型,优化得到了协调各转换设备的调度运行计划及系统最小运行成本。在算例中采用4种不同的典型场景对系统进行验证,结果表明：所提优化调度模型能够在提高可再生能源消纳的情况下,降低系统运行成本,提高用能效率,与未考虑能源重复转换的传统调度模型相比经济性有显著提高。