区域能源互联网多能系统规划决策关键技术及应用

本文在剖析能源互联网发展新趋势基础上,深入分析区域能源互联网多能系统的发展挑战并对多能系统的规划决策技术开展深入研究,针对多能系统中多能能量规划、响应建模、系统多能节点调度分析与系统运行发展评价等现实需求设计了求解办法。同时,构建了基于“大云物移”新技术的信息通信支撑体系,实现多能系统的信息互通与共享。并以浙江能源互联网实际需求为基础,对能源互联网多能系统规划决策关键技术进行了案例验证,以此为基础搭建了能源互联网多能系统综合能源管理系统架构,包括业务架构、数据架构、技术架构与系统布置等,为能源互联网多能协同规划、优化控制与科学评价的系统实现提供了参考。     

多能流能量管理研究:挑战与展望

多能流耦合是能源互联网和综合能源系统区别于智能电网的关键特征之一。多能流能量管理面临三方面挑战:多能流耦合、多时间尺度和多管理主体。总结了国内外的研究现状,展望了多能流能量管理的研究趋势和重点:多能流实时建模与状态估计;多能流多时间尺度安全分析与安全控制;多能流混合时间尺度优化调度;多能流能量管理系统设计、开发和验证。     

多能互补、集成优化能源系统关键技术及挑战

有效能源的获取、转换、控制和利用是现代人类文明的核心,能源互联网作为能源系统的新一步革新,将分布式能量转化、存储装置和各类型负荷构成的冷、热、电、气等能源节点连接起来,以实现多种能量双向互补与集成优化。文中选取能源互联网在多能互补集成优化方面的关键技术为研究对象。首先,总结了近年来能源互补集成的研究现状。然后,以多能流混合建模为基础,对多能系统规划、智能调控、协同控制与互动、综合评估、系统信息安全与通信及能源交易和商业服务运行模式等关键技术和挑战进行归纳。最后,对未来能源系统在多能互补优化方面的研究进行展望,以期为多能互补、集成优化提供部分研究思路。     

考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化配置

园区综合能源系统是用户侧多能源耦合与供应的典型形式,而综合需求响应(integrated demand response,IDR)则是实现多种能源间耦合互补关系的重要应用,而目前的园区综合能源系统规划研究并未考虑IDR的应用。为了进一步激发园区综合能源系统中的多能互补特性,提升规划的灵活性和经济性,文中提出了一种考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化配置模型,其在建立PIES内部各能量转换设备和能量存储设备数学模型的基础上,以包含投资、运行、维护和IDR成本的全寿命周期成本最小为目标函数进行建模,考虑了设备运行、功率平衡以及IDR的约束条件。以某热/电耦合商业园区综合能源系统为例进行算例分析,并在MATLAB平台上调用CPLEX求解器对所提模型进行求解。算例分析结果表明,考虑IDR的园区综合能源系统配置结果相比不考虑IDR而言,具有"削峰填谷"作用,可以更好地发挥园区综合能源系统多能互补特性,降低了园区综合能源系统的全寿命周期成本。     

多能优化调度在智慧能源管控平台中的应用

综合能源系统对于提高能源利用效率、节能减排、加强能源安全、优化能源结构方面起到积极作用。结合新型智慧能源运营公司配用售一体化管理以及综合能源管控的实际业务需求,分析区域智慧能源管控平台的物理架构、功能需求,并指出平台开发中所应用的关键技术。在考虑智慧园区多能平衡、多样化用户需求和多变场景的基础上,介绍面向智慧园区的综合能源能量管理系统架构及功能,并且建立了智慧园区日前经济优化调度模型,给出了最优调度运行结果。     

考虑多能流广义储能作用的配电网协调规划

能源互联网背景下配电网内逐渐形成能源耦合、能量交互的区域综合能源系统,对提高可再生能源渗透率、解决环境问题具有重要意义.通过网侧资源协同利用与多能流优化调度达到存储能量的目的,并构建多能流广义储能系统;在此基础上,考虑多能负荷和分布式电源的多重不确定性,采用随机优化和鲁棒优化相结合的方法建立基于分季节多场景的三阶段鲁棒规划模型;将各阶段模型转化为混合整数线性规划模型并采用CPLEX进行交叉迭代求解.以改进的IEEE 14-NGS14系统为例,仿真结果验证了所提模型得到的规划方案能有效降低建设成本和运行成本,提高能源利用效率和可再生能源消纳水平,相较于传统鲁棒优化和随机优化,所提模型在经济性和保守性之间达到了良好的均衡.     

面向终端能源互联网的能效优化调度

实现能源的高效清洁供给是中国发展的当务之急,为了提高能源利用效率和消纳可再生能源,提出了面向终端能源互联网的能效优化调度模型。针对终端能源互联网多能流特性,引入(火用)的概念并计及系统并网和接入可再生能源的影响,提出了适用于终端能源互联网的新指标—能源利用(火用)效率,建立了相应的能效优化调度模型,通过算例验证了该指标和模型的合理性与优越性。结果表明：能源利用(火用)效率能更加准确地反映终端能源互联网对于能源的高效利用程度;能效优化调度可以促进能量的梯级利用和节能减排,且该调度方法与经济调度的优化结果存在一致性,有助于在增量配电网区域指导终端能源互联网外购电价的制定。     

能源互联网视角下城市配电网与其他能源系统的转化研究

在能源互联网视角下，城市配电网与其他能源系统的转化研究是基于城市配电网的多能互补和需求侧管理，将可再生能源、储能、交通等多种能源系统整合在一起，并在此基础上实现多能互补与协调控制，使其成为城市能源互联网的核心支撑。首先，分析城市配电网与其他能源系统之间的相互转化机理；其次，阐述城市配电网与其他能源系统之间的能量流、信息流和物质流；最后，以某城市配电网为例，对其与风电、光伏等分布式可再生能源的协同控制进行分析。     

适合多元用户互动的信息—物理融合能源USB系统

能源互联网接入设备是用能设施接入能源互联网的媒介。文中阐述了适用于多元用户互动的能源互联网接入设备的基本概念和特征,并基于计算机领域"通用串行总线(USB)"的理念,研发了信息—物理融合的能源互联网接入设备,即能源USB系统(EUSBS)。首先,阐述了EUSBS的信息—物理融合内涵和功能,并设计了总体架构和应用拓扑结构。基于此,对其软硬件系统进行研发,重点介绍了其中的硬件架构搭建、五类主要能源USB装置研发和实验测试。软件研发则简要介绍了其总体架构和主要功能模块。此外,以某商业楼宇为对象,通过安装EUSBS和配置分布式设备,对其进行了能量管理分析,初步验证了EUSBS可对接入设备进行实时监测和协调控制,实现了能量流和信息流的双重流通。最后,对EUSBS未来应用进行了展望。     

区域能源互联网多能协同优化中的储能效益评估

能源互联网通过横向的多能互补和纵向“源-网-荷-储”的高度协调实现能量的高效利用,被视作未来智能电网的发展形态。为评估多元储能配置在区域能源互联网(regional energy Internet,REI)多能协同优化中产生的效益,首先对区域能源互联网的架构进行了分析;接着以多元储能模型、多能耦合设备模型和能源路由器(energy router,ER)模型为基础,构建了多能耦合的储能系统模型;然后从峰谷差效益、环境效益和降低能量损耗效益3个方面提出了储能的效益评估模型,并给出了相应评估指标;最后以一个含电、气、热负荷的商业型REI为算例进行了储能效益计算,分析了不同容量与不同类型的储能配置对REI产生效益的影响,同时验证了所提指标的有效性,为REI中储能的配置与相关市场机制的建立提供了指导。     

基于分布式可再生能源发电的能源互联网系统

以分布式可再生能源发电为基础,构建可以实现实时、高速、双向的电力数据读取和可再生能源接入的能源互联网系统.能源互联网系统由智能能量管理系统、分布式可再生能源、储能装置、变流装置和智能终端等组成.智能能量管理系统提供了一个可视化的操作平台,除了可以实现常规的能量管理,还可以实现可再生能源的"即插即用",并根据系统需要,自主实现孤岛运行和并网之间的切换;储能装置在改善电能质量、提高系统稳定性、电源备用和提高经济效益方面具有重大的作用,是能源互联网系统不可缺少的组成部分;电力电子变压器的应用使可再生能源发电达到电网接入要求.最后确定了控制策略、电力电子变流技术和储能技术3个能源互联网的未来主要研究方向.     

能源互联网的网络化能源集成探讨

随着能源互联网概念的兴起,不同领域对其内涵具有不同的解读。文中将能源互联网的技术实质归纳为一种网络化能源集成技术,将智能电网定位为能源互联网的核心中枢,提出了能源互联网的三层双向网络架构,并将信息物理系统(cyber physical system)概念扩展为cyber,physical and socioeconomic(CPS)系统。将网络化能源集成的关键技术归纳为统一对等的节点模型、能源集成接口体系、网络化集成条件下的运行与控制,以及基于广义大能源网的能量全生命周期管理。     

能源互联网概念与特征辨识研究

能源互联网受到了广泛关注,目前对其概念及特征有多种理解及认知,为了辨析能源互联网的概念、辨识能源互联网的特征,有效推进能源互联网发展,对能源互联网的发展历程进行了调研及梳理,提出到目前为止能源互联网大致经过3个发展阶段：概念孕育及提出阶段、系统结构及功能研究阶段和实质性推进阶段;进而,从源于互联网理念发展而来的能源互联网、源于大电网理念发展而来的能源互联网和源于多种能源综合利用理念发展而来的能源互联网对比剖析了能源互联网的基本内涵,提出了能源互联网的定义：能源互联网是一种互联网理念、技术与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的新型生态化能源系统;最后,分别从能源互联网的架构、分类2个角度对能源互联网的特征进行了辩识,给出了物理基础、实现手段、价值实现和体制保障的能源互联网4层组成架构,并将能源互联网分为互联网形态的能源设施与互联网形态的能源服务两大类。     

面向园区能源互联网的综合能源服务关键问题及展望

目前中国能源发展面临能源消费结构不合理、能源供需分布不匹配、各类能源系统不融合、合理投资回报模式缺乏等困境,能源互联网是解决中国能源发展关键问题的有效手段。在能源互联网的背景下,综合能源服务将是不可阻挡的发展趋势。未来园区能源互联网是能源系统的基本单位,更是综合能源服务的基本落脚点。文章从综合能源服务的内涵出发,立足于园区能源互联网,从园区综合能源服务商、服务内容、商业模式、支撑技术4个方面提出面向园区综合能源服务的关键问题,并对其未来发展进行展望。     

园区型能源互联网的特征及其能量管理平台关键技术

为充分发挥园区型能源互联网在整合区域能源,实现横向多能互补,促进纵向"源-网-荷-储"协调运行方面的作用,文章在总结园区型能源互联网特征的基础上,研究了其能量管理关键技术。首先,阐述国内外能源互联网的产生背景、研究现状,分析能源市场环境下园区型能源互联网发展的必要性,并建立了能源互联网类型的细致划分模型;其次,立足能源领域供给侧改革和工业园区经济可持续发展的理念,强调了园区型能源互联网的概念,给出典型架构并分析了其相对于广义能源互联网的特征;最后分析了园区型能源互联网能量管理平台中信息感知、源-荷双端预测、多能源协调调度、高级应用服务等关键技术,并对园区型能源互联网的未来发展趋势提出了建议。     

以能源互联网思维推动能源供给侧改革

能源领域的供给侧改革对其他领域的改革具有带动和示范作用。该文运用能源互联网思维,分析得出长期以来我国能源供给体系存在的主要问题是,粗放式的发展模式较少考虑用户需求,缺少互联平台协调优化能源供应,能源综合利用水平不高以及能源交易体系不完善。利用能源互联网的用户思维、平台思维、整合思维以及大数据思维能够有效推动能源供应的管理水平、协调优化、多能互补和交易体系的完善,为能源供给侧改革提供创新思路。     

能源互联网背景下的电力储能技术展望

基于能源互联网的特征,给出了广义电力储能的定义,提出了储能在能源互联网中的2种应用模式。对电化学储能、电动汽车、储热、储氢等将在能源互联网中发挥重要作用的储能技术现状进行了分析,并对储能在能源互联网中的关键应用技术进行了探讨。指出了新能源发电和储能的协调规划和调度技术、基于储能的能源路径和能源分配策略、储能与能量转换装置的集成设计和协调配置、考虑储能的能源交易机制是储能在能源互联网应用中的几项关键技术。