风能等效转化利用模型及其效益研究

以能源互联网为依托,研究了风能在转化利用过程中不同"能质"能量之间的等效转化关系及其对应的效益。为综合考虑负荷需求特性及供能价格因素对风能利用方式的影响,以风电利用率最大和系统运行综合效益最大化为目标,构建风能转化利用多目标优化模型;然后,采用量子行为的粒子群优化算法对模型进行优化求解;最后,在不同的供能模式下进行对比分析。算例结果表明,所提模型能够有效地提高能耗系统对风能的综合利用率及消纳能力,并取得更高的能售效益,验证了所提模型及其运行方式的有效性和可行性,为大规模风电的开发和利用提供了新的思路。     

考虑能源效率的综合能源系统多目标优化调度

为提高综合能源系统的能源利用效率,提出一种考虑能效的多目标优化模型与求解方法.首先,分析影响综合能源系统的能源流动环节效率的因素.然后,以运行成本最低为目标建立经济性目标函数,以能源利用效率最优为目标建立能效目标函数,采用加权系数法将多目标优化转化为单目标优化.最后,采用模型预测控制进行优化调度,设立仅考虑单一目标与考...     

垃圾能源利用与城市多能源系统协同优化模型

随着城市级多能源系统的快速发展和城市垃圾处理设施供能规模的不断扩大,考虑垃圾处理过程的多种能源供能协调优化,并将其与城市多能源系统协同优化进行综合考虑,是提高城市垃圾处理能力和资源化利用水平及综合能源利用效率的重要途径之一.该文将垃圾处理系统等效为一个以垃圾为输入的供能系统,建立城市垃圾能源化利用供能系统(WRESS)、城市多能源系统和城市多源储能系统三者协同优化模型.首先,研究一定时间尺度内可用于供能的城市垃圾产量、最大允许堆存量与其对应的供能种类和供能特性之间的关系,建立垃圾能源化利用供能优化模型;其次,针对垃圾能源化利用可调节特性与多能源系统、多能源储能系统自身协调能力间关系,建立以运行和调节成本最小为目标的城市垃圾能源化利用与多能源系统协同优化模型;最后,以中国某城市实际垃圾处理与多能源运行数据为基础,通过三个场景仿真验证所提模型的有效性.仿真结果表明,该模型在提高城市垃圾处理能力的同时,能够有效降低多能源系统运行成本,并提升系统调节能力.     

计及用户可响应负荷的区域多能源系统运行优化模型

构建综合能源系统是促进可再生能源消纳,实现多类型能源协同互济,提高能源利用效率的重要途径。文章在考虑系统运行成本、CO2排放强度以及可再生能源消纳效益的基础上,构建兼容用户可响应负荷的区域多能源系统(regional hybrid energy system,RHES)多目标优化模型。通过约束转化和模糊满意度决策法(fuzzy satisfying decision method,FSDM)将上述多目标混合整数优化问题转化为单目标优化问题进行求解。通过算例仿真,可以得出:文章构建的RHES多目标优化模型可实现系统运行成本、排放成本和可再生能源消纳效益的综合优化,同时用户可响应负荷能够对系统的热-电负荷进行优化,从而进一步降低系统整体的运行和排放成本。     

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.     

园区综合能源系统优化调度研究与实践

园区综合能源系统在实现能源梯级利用、优化能源结构、促进节能减排等方面起到了积极作用。结合综合能源系统实际管控的业务需求,在考虑智慧园区多能平衡、多样化用户需求的基础上,建立了综合能源系统超结构模型,并对其中的关键能源设备进行建模分析。以经济性、环保性和稳定性为优化目标,建立多能系统多时间尺度优化调度模型,制定能源运行的优化调度策略。将该方法运用于实际工业园区的综合能源优化调度中,可以有效地提升能源的综合利用效率。     

综合能源系统中多能源协同优化方法研究

针对当前多能源协同优化相关研究成果减排和可靠性待优化等问题,提出基于混沌蛙跳算法的综合能源系统中多能源协同优化方法.以系统总费用最低、可靠性最强、减排率最高等为目标函数,以可靠性、热量均衡、设备运行、储能、需求响应等方面为约束条件,构建多能源协同优化模型.引入混沌蛙跳算法对目标模型进行求解,利用混沌蛙跳算法具备的快速寻...     

考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统多能协同优化

工业园区是典型的复杂能源系统,通过利用多能源之间的耦合机制,实现多能互补,可显著提升其经济效益与能源利用率。为此,文中针对工业园区提出了一种考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统多能协同优化模型。首先,介绍工厂综合能源系统架构,再对综合能源系统中的能量生产设备、能量转换设备以及能量存储设备进行独立建模。基于此,以日运行费用最低为优化目标,在冷热电功率平衡约束以及设备物理约束下,采用混合整数线性规划法对模型进行求解。所提模型遵循"品位对口,梯级利用"的科学用能思想,按热品位高低进行能量梯级利用,实现工业生产流程与设备运行参数的综合优化。算例分析表明,所提的优化调度策略更契合工程的实际需求,可降低工业用户的运行费用。     

基于粒子群算法的城镇综合能源系统优化调度研究

为解决高速城镇化进程中能源领域面临的清洁能源利用率不足、用能成本过高等问题,搭建了城镇综合能源系统的优化调度模型。考虑到多能源的协同作用和互补效益,针对所搭建的城镇综合能源系统,提出以成本最小为目标函数,系统功率平衡、各设备的运行限值为主要约束的能源供给网络规划模型。采用参数优化的粒子群算法对模型进行求解,并对该系统在并网和孤岛运行两种情况下的冬夏两季典型日能源供需进行了仿真研究,得到对城镇能源供给网络的系统调度方案,以宁夏某城镇的能源使用为案例进行分析。结果表明,城镇能源系统按上述方式进行调度时可有效利用清洁能源,供能可靠性和经济性更优。     

计及灵活性多目标电-热-交通综合能源系统区间优化运行

大量新能源和电动汽车接入后,导致电-热-交通综合能源系统有较大的净负荷变化,需要系统具有一定的灵活性以匹配源荷两侧的不确定性。如何处理不确定性与灵活性的矛盾,以及如何实现经济性和灵活性的平衡,是电-热-交通综合能源系统目前面临的难题。鉴于此,提出一种计及灵活性多目标电-热-交通综合能源系统区间优化运行模型,以经济成本最小和系统灵活性最大为目标,综合平衡系统的经济性和灵活性。利用区间数学描述风电出力和电动汽车负荷的不确定性,将传统等式约束转化为区间表达的形式,使其更具合理性。利用改进的多目标量子免疫算法对优化模型进行求解。以辽北某综合能源系统为例,设定3种不同场景以验证所提方法的有效性。     

基于改进遗传算法的园区综合能源系统规划研究

通过能源综合化建设来实现终端能源的高效化,成为当前支撑碳中和碳达峰的重要途径之一。针对园区能源系统能效提升、规划配置等问题,提出了园区综合能源系统经济-能效多目标优化规划模型。分析园区综合能源系统的基本结构,以年总成本、综合能效为优化目标,并考虑能源规划投资和能源运行安全的各类约束,建立了园区综合能源系统多目标优化规划模型;然后,基于NSGA-II算法和融合模拟退火算法的特点,融合模拟退火算法的搜索机制改进NSGA-II的求解性能;最后,以我国某园区为例验证模型和算法的有效性。     

计及碳约束下的煤矿综合能源系统多目标配置双层优化

在我国“30·60”双碳目标下,实现煤矿用能低碳化成为我国能源革命的迫切需求。根据煤矿生产场景,利用煤矸石、瓦斯、乏风等衍生资源,抽象出衍生资源利用设备特性,建立煤矿综合能源系统配置-运行多目标双层优化模型。在日内运行阶段基于日前预测数据,考虑能量转换、设备启停等物理约束,最小化系统运行经济成本;在配置规划阶段基于日运行成本,考虑资源、设备容量约束,进行碳排放与经济效益的多目标优化配置。提出多种群协作的NSGA-II算法,在双层优化框架下进行两阶段滚动优化,生成煤矿综合能源系统的多目标配置方案Pareto解集。以我国山西省太原市的某真实煤矿为例建模,采用现场生产数据进行算例分析,验证了所提模型和方法的有效性,并分析了各类衍生能源利用对于煤矿综合能源系统节能减排的影响。     

区域综合能源系统双层多目标模糊优化模型预测控制方法

针对区域综合能源系统需满足电网调度要求的特点和自身优化问题,提出一种区域综合能源系统与电网协同的双层多目标模糊优化模型预测控制方法。首先,在考虑区域综合能源源荷储特性模型及其约束基础上,建立双层优化模型,上层模型以电网调度关心的综合能效最大及清洁能源消纳最大等多目标为优化目标;下层模型以运行及用能成本等多目标最小为优化目标。然后,基于模型预测控制,求解单层模型获取上下层目标函数区间,将其模糊化,提出以最大满意度为新目标的模型预测控制方法并求解,从而获得兼顾上下层多目标的优化结果。最后,采用算例仿真验证,表明所提方法正确有效。     

基于多能源需求响应的综合能源系统动态优化控制研究

需求响应(demand response,DR)是需求侧参与电网灵活互动的重要途径,其在能源互联网中的衍生为综合需求响应(integrated demand response,IDR),利用冷、热、电、气等不同形式能源间的耦合互补关系,在需求侧进行多能源协同优化。本文基于综合能源系统(integrated energy system,IES)框架结构和IDR 的基本理论,提出考虑多能源需求响应下的综合能源系统动态优化控制方法。依据电力需求和价格弹性理论,综合考虑了能源价格对电力、天然气等能源消耗量的影响,构建了多元化用能价格需求响应模型;以经济和环境成本最小为目标,建立了基于DR机制的IES多目标动态运行优化模型,并采用改进的非劣性遗传算法（NAGA-Ⅱ）进行求解,最后以典型园区为例进行实例仿真分析,验证了多能源需求响应对促进综合能源系统优化运行的有效性。     

考虑综合能效水平的能源系统多目标优化运行

作为典型的智慧能源系统,综合能源系统可促进源、网、荷深入融合,提升可再生能源的利用率。因此,智慧能源系统的评价指标应能同时体现低碳、高效的核心特征。基于多能互补的概念,提出了新的评价指标—综合能效水平,用于描述多能系统能源利用效果。考虑到用能经济性是用户自发调整用能策略的核心驱动力,本文以最大化综合能效水平和提高用能经济性为优化目标,提出了综合能源系统多目标优化模型,并在设备物理约束和冷热电平衡的约束下,获取用能优化策略,实现系统出力的优化调度。算例分析表明,本文所提优化调度策略能够全面提升系统用能的清洁性与高效性。     

考虑园区综合能源系统接入的主动配电网多目标优化调度

冷热电能量耦合性日渐加强,实现多能源系统一体化运行优化是重点关注的问题。以园区综合能源系统接入主动配电网为背景,研究了园区综合能源系统和主动配电网的协调调度。首先,建立了以综合成本为优化目标的园区综合能源系统调度模型。其次,建立了含园区综合能源系统、分布式电源、储能设备、柔性负荷的主动配电网的多源协调调度模型,目标函数为调度成本、负荷曲线方差和可再生能源弃电量。再次,采用目标级联法结合粒子群算法对模型进行求解。最后,在改进IEEE 33节点系统进行算例分析,验证了模型和求解方法的有效性。     

计及需求响应的区域综合能源系统双层优化调度策略

需求响应聚合商通过需求响应聚合用户的可转移负荷和可削减负荷,提高区域综合能源系统运行的灵活性和经济性。考虑综合能源系统运营商和需求响应聚合商之间的交互博弈关系,建立了计及需求响应的区域综合能源系统双层优化调度模型。上下层分别以区域综合能源系统运营商和需求响应聚合商经济收益最大为目标,利用KKT条件和线性化方法将双层模型转化为单层混合整数线性优化模型进行求解。结果显示,通过分时电价和需求响应补偿价格引导用户调整用能计划,可在提高综合能源系统运营商和需求响应聚合商的利润的同时实现削峰填谷,减少对电网安全稳定运行造成的影响。     

含电转气的热电联产微网电/热综合储能优化配置

电转气技术提升了多能源系统运行的灵活性,在此背景下,针对综合能源系统中电/热综合储能配置优化问题研究不足的现状,构建了包含电转气装置的热电联产微网电/热综合储能优化配置模型,提出包含电/热储能系统额定容量和功率的配置方法。首先考虑用户侧电能替代,建立随机“以电代热”负荷模型,并以此修正负荷曲线。其次针对成本、供能可靠性和新能源接纳率的多目标,并计及电储能寿命的折损,构建双层优化模型,外层为配置优化,内层为运行优化。基于内层模型的Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件将内层模型转化为外层模型的附加约束,将双层模型转化为单层模型,调用Gurobi求解器对模型进行求解。最后,算例验证了所提模型的正确性,并对比分析了电转气技术对储能系统优化配置的影响。     

含垃圾能源化处理及电动汽车负载的区域综合能源系统协调优化

传统能源系统互相独立、欠缺联动,容易导致能量的浪费,并且能源结构也难以优化。区域综合能源系统具备多能互补、高效利用的优点,是提高能源利用效率和环保性的重要改进技术。为了利用垃圾蕴含的能量和电动汽车负载端的能源消纳,文中建立一个考虑垃圾焚烧和电动汽车负载的区域综合能源系统模型,利用模型进行系统的优化调度研究。论文分析了系统内的多能源能量流通关系,而后对系统内的各种能源转换设备及电动汽车进行分析,引入垃圾能源化处理,将热能转化为电能,并利用电动汽车进行电能消纳的模式,得出区域综合能源系统的能源效益最大化的模型。通过python进行算例分析,结果表明,含垃圾处理和电动汽车参与的区域综合能源系统既能提高能源的利用效率,又能带来更优的经济效益。     

计及风光就地消纳的设施农业产业园区综合能源系统多目标优化调度方法

针对设施农业产业园区在生产过程中能源得不到高效利用且能耗费用较高的问题,文章提出了一种计及风光就地消纳的设施农业产业园区综合能源系统(integrated energy system, IES)多目标优化调度方法。首先,建立了包含风-光-沼可再生能源的设施农业产业园区综合能源系统出力模型。然后,考虑多种约束条件,并以能耗费用最低与风光消纳率最大作为目标,利用基于反向学习的改进型多目标正余弦优化算法进行求解。最后,以某设施农业产业园区综合能源系统作为实际算例对所提方法进行了验证。结果表明,所提优化调度方法可有效降低园区日运行费用、提高风光就地消纳率。