综合能源系统综合需求响应行为研究

面向耦合电、气、冷、热等多种形式能源的综合能源系统,研究柔性负荷、储能和电动汽车等需求侧资源的综合需求响应,有利于挖掘多能负荷的响应潜力,激发综合能源系统的灵活性,提升能源利用效率。首先以区域电-气互联综合能源系统为基础,构建了园区级冷-热-电-气综合能源系统,其次建立了综合能源系统调度模型,通过节点能量平衡方程分析节点能源价格,明确了系统调度-能源价格-综合需求响应的传递关系,然后基于节点能源价格建立了考虑柔性负荷、储能、电动汽车为参与主体的综合需求响应模型;最后通过算例分析了柔性负荷、储能、电动汽车的响应情况,基于节点能源价格对不同位置多能用户综合需求响应前后的负荷曲线进行了分析。     

考虑综合需求响应的综合能源系统多能协同优化调度

在能源互联网迅速发展的背景下,综合能源系统多能耦合互补特性为需求侧参与系统调度提供了更大的优化空间,如何建立切实有效的多能源、多类型需求响应模型对提升系统运行性能具有重要意义。为此,建立了考虑激励型、替代型和基于实时定价机制的价格型多能源、多类型需求响应精细化模型,在此基础上,以电、气、热、冷多能耦合园区系统为研究对象,考虑系统运行、需求响应、用户用能满意度等约束条件,提出了考虑综合需求响应的综合能源系统多能协同优化调度策略。算例分析结果表明所提优化策略能够充分挖掘需求侧资源的调节潜力,在促进能源供需平衡的同时实现了系统多能协同互补与经济运行。     

基于演化博弈的区域电–气互联综合能源系统用户需求侧响应行为分析

随着用户侧多能负荷尤其是气-电负荷的耦合程度不断加深,用户需求响应的准确建模及用能行为分析对区域电-气互联综合能源系统的建设至关重要。该文建立了区域电-气互联综合能源系统调度优化模型,通过节点能量平衡方程分析节点能源价格;基于节点能源价格,以用户市场消费剩余量化节点区域用户能源消费的估值,考虑多能用户气、电负荷的可替代性,建立基于演化博弈的需求响应模型;基于演化博弈过程,通过不同的用能策略修订协议进行求解;最后,通过算例对用户响应行为进行推演,分析用户基于演化博弈的用能行为趋势及其对系统的影响。     

基于大数据分析的综合能源系统负荷特性聚类分析

随着我国综合能源系统的迅速发展,用户侧出现越来越多的综合负荷尤其是电冷热耦合负荷,而针对冷热电负荷的耦合特性的研究极为重要,它决定了综合能源系统规划和运行是否科学合理。因此,本文将大数据分析法应用到冷热电综合负荷的耦合特性分析中,建立了基于改进K-means算法的冷热电负荷耦合特性分析模型,该模型利用国外某高校实测综合能源系统相关真实数据,对学校用能负荷按照春夏秋冬四季进行合理聚类分析,以获得不同季节时段以及同一季节时段的用能负荷耦合特性,在此基础上,本文对该综合能源系统中电、冷综合需求响应的潜力进行研究。最后,通过仿真分析,结果表明本文方法能较好的深入挖掘该综合能源系统的用能耦合特性和需求响应潜力,为制定合理的综合需求响应方案提供有力数据支撑。     

考虑综合需求响应的社区综合能源系统主从博弈策略

传统电力需求响应技术通过削减或转移电力负荷对负荷曲线进行优化,但会影响用户用能体验,因而用户参与需求响应的积极性及负荷可控性有限.对于社区综合能源运营商,研究用户综合需求响应,可挖掘其调度潜力.基于消费者心理学研究居民用户替代用能行为,建立用户优化用能模型和社区综合能源运营商优化模型,将运营商作为领导者,用户作为跟随者建立Stackelberg主从博弈模型.用KKT条件代替用户侧优化模型,将博弈模型转化为单层优化模型求解.通过算例仿真验证了充分挖掘利用负荷侧多能互补特性及综合需求响行为,可有效提升可再生能源利用率和综合能源运营商的效益.     

基于冷热电多能互补的工业园区互动机制研究

随着智能配用电和能源互联网技术的发展,涉及多能源需求互补特性的多方互动成为解决综合能源系统效率低、电能紧缺等问题的有效方案。以工业园区综合能源系统为研究对象,在传统需求响应调度的基础上,将用户对冷、热、电等多种能源的需求纳入广义需求侧资源的范畴中,考虑多能源在价格、用能、需求特性上的差异性和冷热电联产(CCHP)机组的出力特性等,建立了基于多能互补的广义需求响应互动优化模型,实现电网、用户与CCHP机组的多方互动。算例结果表明,所提互动机制和优化调度方法能够有效地激励用户和CCHP机组参与多能需求响应互动,且与传统的需求响应调度机制相比经济性有显著提高。     

基于多能互补的电/热综合需求响应

工业园区中工业负荷稳定、自动化水平高,具有较大的需求响应潜力。工业用户对多能源存在需求差异,各个能源子系统存在耦合互补的关系。从工业用户角度出发,将用户对于冷、热、电多能流的需求纳入需求响应范围内,提出基于多能互补的电/热综合需求响应机制。以满足上级调峰需求为优化目标,在设备物理约束、能量平衡约束及新增需求响应约束下,采用混合整数线性规划法进行求解,最终得到电/热综合需求响应策略。算例分析表明,所提策略可进一步挖掘用户的响应潜力,并指导用户合理制定需求响应方案;相较传统需求响应策略,该策略用户侧损耗较小,响应程度更高,有利于实现电网公司与用户侧的共赢。     

基于综合需求响应和奖惩阶梯碳交易的能源枢纽 主从博弈优化调度

为了充分考虑综合能源系统的低碳性以及多能负荷响应特性的复杂性,提出了考虑综合需求响应和奖惩阶梯型碳交易机制的能源枢纽(Energy Hub, EH)主从博弈优化调度策略。首先,为有效评估多能负荷柔性特性和响应能力,将建筑热传递模型与生活热水储存模型集成到楼宇EH模型中,构建了考虑多种热量扰动因素的精细化综合需求响应模型。其次,考虑到供需双方的绿色调节能力,构建了奖惩阶梯型碳交易成本模型。并基于Stackelberg博弈理论,建立了能源枢纽运营商和用户的低碳优化模型。最后,提出了结合CPLEX工具箱的差分进化算法对所提模型进行求解。算例仿真验证了所提方法能够有效限制系统的碳排放量,充分发挥了需求侧资源的响应能力和减排潜力,实现了EH经济性和环保性的双赢。     

考虑天然气压力能综合利用的微能网气-电需求响应模型

针对天然气压力能利用模式单一及调压站冷能利用困难导致的能源利用率低等问题,提出天然气高压管网压力能发电和冷能综合利用集成方案,并针对调压站地理特性及各能源供给波动性导致的能源供应不稳定等问题,构建了天然气压力能与电、气、冷、热等多种能源相结合的微型综合能源网架构,实现其多能耦合互补;同时,通过价格型和激励型2类响应建立气-电综合需求响应模型,前者基于价格弹性矩阵建立气负荷和电负荷的需求响应模型,后者通过补贴激励的方式对天然气管网进行调峰。综合考虑该微型综合能源网的能耗成本、运维成本、环境成本及需求响应,构建考虑天然气压力能综合利用的微能网气-电需求响应优化调度模型,计算分析了不同场景下微能网电-气-冷能的优化调度结果,对所提出的集成方案及气-电需求响应模型的可行性与有效性进行了验证。     

计及负荷分类及其需求响应的配电网设备利用率提高方法

为提高配电网设备能源利用率,提出一种计及负荷分类及其需求响应的配电网设备能源利用率提高方法。采用LSTM自编码器对典型日负荷进行特征提取,再用改进Kmeans负荷聚类算法对特征序列进行聚类分析。基于负荷分类结果建立计及分类负荷分时需求响应的配电网设备能源利用率优化模型,该模型以设备能源利用率和用户满意度最大为目标。算例分析结果表明,所提方法能更好地激发各类负荷需求响应潜力,通过分类负荷分时需求响应引导用户削峰填谷,有效提高配电网能源利用率;通过合理设置能源利用率和用户满意度目标权重,实现系统能源利用率和用户满意度的平衡。     

基于综合需求响应的工业园区联络线功率控制

为平抑可再生能源系统所引起的联络线功率波动,工业园区通常采取整合园区内部所有源荷设备进行统一集中管理或基于电力需求响应的简单源荷互动运行模式,未能充分挖掘园区多能负荷综合需求响应的潜力。在分析工业园区用能特点的基础上,文中提出了一种基于综合需求响应的联络线功率控制方法,建立了园区与生产任务相关的储能、空调负荷以及电动汽车的综合需求响应特性模型,并通过激励多元用户进行需求响应以平抑功率的波动,有效实现了兼顾综合运行成本及跟踪控制误差的联络线功率控制。结合南方某蓄电池生产工业园区进行算例分析,结果表明该方法能降低园区经济损失,使内部负荷用户受益,并确保对联络线功率计划的有效跟踪。     

考虑综合需求响应的港口能源系统优化运行

为满足港口日益增长的能源需求,改善港口地区环境污染问题,港口能源供应方式逐渐由传统燃油、煤电供能逐渐向涵盖冷、热、电、天然气在内的综合能源供能方式转变.港口岸电建设及设施电气化改造工程的持续推进,使得港口电能需求进一步增加.针对这一现状,提出了一种考虑综合需求响应的港口综合能源系统优化运行方法,通过分析系统内各设备间的能量转换耦合联系,构建了基于能源集线器的港口综合能源系统多能耦合转换模型,并根据港口可调负荷特性,建立了港口综合需求响应模型.在此基础上,综合考虑能源价格、环境污染、能量损耗等因素对系统运行的影响,以系统运行成本最低为目标,建立了考虑综合需求响应的港口综合能源系统运行优化模型.算例结果验证了该优化方法可有效降低港口综合能源系统的运行成本,减少港口用电高峰时段的电力负荷需求.     

考虑网络动态特性与综合需求响应的综合能源系统协同优化

在综合能源系统中,利用电、热、气的互补耦合特性可以提高系统运行的灵活性.针对综合能源系统的日前优化问题,文中建立了考虑网络动态特性与综合需求响应的综合能源系统协同优化模型.首先,对热网与气网的管网动态特性进行分析,构建了多能流动态传输方程.其次,基于用户热感知的模糊性,考虑了热负荷的柔性调节能力.然后,同时考虑价格型负荷和替代型负荷,引入综合需求响应以优化次日的负荷曲线,挖掘用户侧的需求响应能力.最后,对所提模型进行了验证分析,结果表明管网的动态特性可以有效提升系统的整体灵活性,相对稳态模型而言,协同优化动态模型可以更加准确地反映系统的运行工况,保证系统运行安全.此外,仿真结果还表明考虑综合需求响应可以有效促进新能源消纳,提升系统运行的经济性.     

计及多能存储和综合需求响应的多能源系统可靠性评估

提出一种计及多能存储和综合需求响应的多能源系统可靠性评估模型。首先,将电、热等负荷分为柔性负荷和非柔性负荷,建立多能源系统的综合需求响应模型;其次,以能源购买成本与负荷削减成本之和最小为目标函数,建立计及多能存储和综合需求响应的最优负荷削减模型;然后,基于时序蒙特卡洛模拟法,对计及多能存储和综合需求响应的多能源系统进行可靠性评估;最后,基于构建的含有储热、储电、储气等多能存储的多能源系统进行算例分析,评估了9个不同场景下多能源系统的可靠性。算例表明多能存储和综合需求响应可协同优化各时段能源供给和柔性负荷需求,减少元件故障导致的失负荷量,进而显著提升多能源系统的可靠性和经济性。     

考虑多尺度需求响应的跨区域综合能源系统运行策略

在考虑跨区域综合能源系统多能交互的基础上,提出一种考虑多尺度需求响应的优化运行策略。首先针对响应时间建立多尺度需求响应,包括邀约需求响应和实时需求响应,其中邀约需求响应分为日前24h邀约响应模型和日内4h邀约响应模型,实时需求响应建立日内15min实时响应模型;其次考虑电、热、冷、气不同负荷在不同时间尺度下的响应比例不同,建立多时间尺度下不同比例负荷需求响应模型。最后,建立由跨区域能源服务商发布需求响应信息、负荷聚合商参与需求响应、调整用能时间和方式的跨区域综合能源系统运行模型,跨区域能源服务商利用优化后的负荷曲线调整系统内部的机组出力和系统间的功率交互。算例结果有效地论证了所提运行策略的合理有效性,各区域综合能源系统的利润和负荷聚合商的综合效益均有所提高。     

综合能源系统负荷特性分析及应用研究

综合能源系统能实现能源高效利用,在应对资源紧缺、环境污染等问题上具有重要意义。综合能源系统负荷特性分析及应用研究是综合能源系统设计、规划、运行的重要环节与工作基础。首先,针对所提综合能源系统负荷特性分析及应用关键问题,建立相应研究框架;随后,提出负荷坏数据辨识修正自动化实现方法;最后,基于研究框架探究实际综合能源系统负荷形态规律、不同类型用能数据增强多元负荷可预测性的可行性及进行电、冷综合需求响应的潜力。结果表明:所提框架及方法能较全面挖掘综合能源系统负荷特性,在提升负荷可预测性、充分发挥综合需求响应潜力等方面起到积极作用。     

考虑电/热/气耦合需求响应的多能微网多种储能容量综合优化配置

在多能微网中配置多种储能设备有利于平滑可再生能源波动性,提升供能可靠性和用能经济性。以含风光发电和电/热/气负荷的多能微网为研究对象,研究考虑电/热/气耦合需求响应的微能源网多种储能系统优化配置方法。首先,基于人体对温度的模糊度以及电负荷和气负荷的可转移特性建立耦合需求响应模型。在此基础上,以经济成本和碳排放量最小为目标,建立了基于耦合需求响应的多种储能容量综合规划的多目标优化模型。然后,采用自适应动态权重因子以适应规划场景的灵活多变。最后,通过算例比较了应用耦合需求响应以及配置储能系统前后多能微网的经济性以及碳排放量,从而验证了所提方法的有效性。     

考虑综合需求响应的楼宇综合能源系统能量管理优化

针对楼宇综合能源系统（RIES）能量管理时未充分考虑影响室温因素及其对负荷建模的影响和刚性捆绑RIES、用户从而未全面考虑用户舒适度和用能支出的问题,文中提出了冷、热负荷参与阶梯型补贴和电负荷参与电价型综合需求响应的RIES能量管理优化模型及其求解方法。首先,综合考虑影响室温因素,得到离散化的楼宇热平衡方程,建立楼宇的柔性而非固定的冷、热、电负荷数学模型。其次,建立冷、热负荷参与的阶梯型补贴和电负荷参与的电价型综合需求响应机制。然后,考虑RIES向用户售能的收益、从外部购能的成本和支付用户的补贴费用,构建了以最大化RIES运行利润为目标、计及设备和系统运行约束的能量管理优化数学模型,并采用CPLEX对线性化后的模型进行求解。最后,通过算例仿真表明：计及综合需求响应的楼宇综合能源系统能量管理优化能统筹协调供需两侧资源,提升系统与用户的经济效益。     

基于服务商引导的综合能源系统源-荷协同优化方法

随着能源市场的逐步开放,大量市场因素涌入传统集中式优化调度策略。在此背景下,以园区综合能源系统(community integrated energy system,CIES)优化运行为应用场景,提出了基于综合能源服务商(integrated energy services provider,IESP)引导的源-荷协同优化运行模型。在需求侧,考虑园区可转移电、气负荷以及建筑物维护结构虚拟储热特性建立综合需求响应(integrated demand response,IDR)策略。在供给侧引入综合能源服务商以代替能源网络引导多能协同灵活交易,综合考虑园区用能需求、响应反馈以及主网与园区联络线电交互功率变化情况优化电-气联合价格信号。通过粒子群结合混合整数线性规划的双层优化算法对上层服务商的价格信号及下层园区需求响应、经济调度等行为进行分层优化,考虑供需双侧互动过程中的相互影响,循环迭代求解出各方追求利益目标时的交互策略。算例仿真表明所提模型可在保障园区的参与满意度、用能经济性的基础上挖掘其响应潜力,对园区与主网间电交互功率进行“削峰填谷”,优化配置系统能源资源,提高系统整体经济性。     

面向电力大数据的用户负荷特性和可调节潜力综合聚类方法

深度探索用户负荷特性及可调节潜力是电力大数据背景下电力市场精细化发展的迫切需求。该文提出一种考虑用户负荷特性和可调节潜力的用户用电行为综合分类方法,适用于电力系统负荷数据量大、用户用电行为影响因素较多的情况。首先,通过面向电力大数据的用户用电行为影响因素多维分析,提出考虑用户负荷特性和可调节潜力的用电行为综合分析实施架构。其次,为实现考虑用户用电行为多维影响因素作用下的精准聚类,该文设计一种融合K-means和SOM进行二次聚类以及BP神经网络进行反向调整修正的综合聚类方法。最后,通过选取爱尔兰地区实测负荷数据及用户用电行为相关影响因素数据,验证该文所提分类方法的有效性和实用性,同时也证明该方法对于多场景下所具有的泛化能力。