能源互联网下基于博弈与证据理论的综合能源系统评价方法研究

结合能源互联网下综合能源系统评价的特点,从能源的生产环节、输配环节、消费环节3个维度,建立相应的评价指标体系,同时基于博弈理论确定指标权重,并利用证据理论融合统计周期内多条评价结果,避免暂态与非稳态等工况的影响以提升评价结果的信度,形成基于博弈与证据理论的综合能源系统评价方法。最后,以某园区为对象评估该区域综合能源系统的运行水平,验证了所提方法的实用性与有效性。     

基于层次分析和风险熵权的多站融合综合能源系统多指标综合评估

针对多站融合综合能源系统的综合评估,文中充分考虑电网企业特点,提出一种基于层次分析和风险熵权的多指标综合评估方法。文中将社会责任和风险控制作为关键指标,与能源利用率、成本效益、能源耦合效率共同作为子系统指标集,由子系统综合评估得分构成顶层指标集;采用基线网络法对各层指标集进行归一化,采用层次分析法和风险熵权法求解各层指标集的主观、客观权重,进而算得各自综合权重向量;依次加权计算求得子系统综合评分和多站融合综合能源系统综合评估结果。通过算例分析,验证了文中提出的综合评估方法能够客观全面地评价多站融合综合能源系统的运营情况,辅助其进行运营模式和运营策略优化。     

工业园区综合能源系统的运营模式综合评估方法

随着电力市场的改革及能源互联网技术的发展,具有清洁高效、能源利用率高等优点的综合能源系统受到高度重视。以多种能源形式的工业园区综合能源系统为研究对象,提出了包含经济、政策等因素的评价指标体系并建立了运营模式评估的层次结构模型。根据综合权重选择出最优的运营模式。最后,以综合能源系统实际工程为例,分析了运营模式的综合评估过程,为工业园区综合能源系统的发展提供了运营模式参考。     

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。     

区域多能源供给系统技术经济综合评估

随着传统化石能源枯竭、能源需求增加、使用效率低和生产不可持续,传统能源已经显示出许多不足。多能源供给系统的引入能够提高能源综合利用效率,推进可再生能源的发展,使得供电可靠性增强,满足不同应用场景的需求。为此,针对区域多能源供给系统的技术经济综合评估指标体系和方法展开研究。首先,构建并分析了典型的区域多能源供给系统结构特征;其次,从能效性、经济性和环保性等方面构建了区域多能源供给系统的综合评估指标体系;然后,采用DEMATEL-ANP-反熵权组合方法和改进灰色关联度法分别确定准则层和指标层各评估因素的权重,采用多项式差值法构析区域多能源供给系统指标评分函数;最后,对运行于江苏某居民区的区域多能源供给系统进行实证评估,研究结果验证了所构建评估指标体系和所提评估方法的可行性和有效性。     

计及可替代负荷的电-气综合能源系统可靠性评估

随着电力系统与天然气系统耦合关系逐渐加深,通过引导用户改变用能行为,可以增强电-气综合能源系统互联互济的能力,同时也必将对耦合系统的可靠性产生影响。文章重点研究了可替代负荷对电-气综合能源系统可靠性的影响,基于用户可控性和负荷替代前后能源消耗量变化的特点,建立了计及可替代负荷的综合能源系统最优切负荷模型,为系统提供最优切负荷策略。基于非序贯蒙特卡洛法,提出了计及可替代负荷的电-气综合能源系统可靠性评估指标和算法。算例分析表明,可替代负荷用户通过对电力系统和天然气系统用能的双向选择,减少了2个子系统之间能量转化产生的损耗,及时满足了用户的用能需求,更好地提高了系统的经济性和可靠性,为电-气耦合系统规划和运行提供了参考。     

面向区域综合能源服务的电-水联合潮流

现有关于综合能源系统潮流的研究大多以电力、热力、燃气系统耦合形成的多能系统为研究主体,而少量关于电-水联合系统潮流的研究又存在耦合方式单一、模型适应性差等问题。为此面向区域供电、供水综合服务商,提出配电网、配水网耦合形成的区域电-水联合系统的潮流模型和计算方法。提出2种用户级电-水能源集线器模型以描述终端用户综合用能行为产生的电-水关联关系;在此基础上,考虑电-水之间的泵站耦合和用户级能源集线器2种耦合方式,以及水负荷的水压特性,提出区域电-水联合潮流模型及计算方法;用2个不同规模的区域电-水联合系统验证了所提潮流计算方法的有效性,并对比分析了用户级电-水能源集线器及水负荷水压特性对联合潮流的影响。     

区域能源互联网综合评价技术综述与展望

区域能源互联网是“互联网+”智慧能源在中国新型城镇化进程中的重要应用,具有能源种类多样、结构耦合复杂、源荷时空不确定性等特征。区域能源互联网综合评价涉及指标体系与评价方法两个层面,是衡量区域能源互联网技术与工程应用相结合效能的重要手段。文中围绕区域能源互联网综合评价技术,从指标体系与评价方法两个维度,梳理了涵盖技术性指标、经济性指标、社会性指标的能源互联网综合评价指标的研究现状,并对现有能源互联网评价方法进行了归纳整理,最后结合中国能源互联网的发展诉求,对能源互联网综合评价技术的未来研究方向提出展望。     

基于主客观赋权法的综合能源系统效益评估方法

为进一步优化综合能源系统的评估与投资，提出一种基于主客观赋权法的综合能源系统经济综合效益评估方法。首先分析多能互补综合能源系统的经济收益特征与构成，确立评价指标选取原则，从经济、能效与低碳性、社会与技术性3个维度建立多层级评价指标；进一步，根据指标构成与评价需求，采用层次分析法-反熵权法这种主客观赋权法确定各层级指标权重，并基于归类量化和模糊算法进行指标的归一化处理；最后实现综合经济效益量化评估。算例结果表明，所提出的评价方法可实现客观地分析多能互补综合能源系统经济性、环境与低碳性、社会与技术性3个方面，使用18个4级指标的权重，可以直观、有效、全面多层次地评估多能互补综合能源系统的优劣性，可为综合能源系统建设与运行提供理论指导与决策支撑。     

基于复杂网络的综合能源系统脆弱环节辨识

综合能源系统的脆弱环节辨识对于系统的安全经济运行具有重要意义,复杂网络理论为系统的脆弱环节辨识提供了思路。将应用于电网的带权重的线路介数概念引入到综合能源系统中,并根据综合能源系统特点进行了2点改进。在改进的带权重线路介数的基础上定义了带权重的节点介数。采用基于能源集线器的综合能源系统进行了脆弱性分析,衡量了脆弱环节受到破坏时对系统的影响。通过观察不同攻击策略下系统表现出的脆弱性,验证了所提方法的有效性。     

含电—热—气—冷子系统的区域综合能源系统多场景优化调度

针对当前区域综合能源系统(RIES)研究中未详细考虑含电—热—气—冷子系统(PHGCS)协调运行效果的现状,研究计及能源子系统关键特征变量的RIES多场景优化问题。首先,基于能源集线器概念对以区域混合能源站为核心的能源耦合环节进行能源比例分配建模及分析,分别建立RIES中PHGCS数学模型。然后,提出考虑效率指标最大化、费用指标最小化、排放指标最小化及多目标综合性能指标最优的多场景运行模式,建立在不同负荷结构、多时段、多场景运行模式下的优化分析模型。其次,采用峰谷分时电价机制对RIES整体和分时段性能指标、子系统及耦合环节关键特征变量进行综合分析。最后,通过算例验证了该模型与优化方法的合理性和有效性。     

基于改进最小叉熵法的区域综合能源系统经济效益评估

区域综合能源系统（regional integrated energy system,RIES）作为一种可充分利用多种能源的有效网络形式,其组成方案的经济效益评估意义重大。文章首先分析了RIES的架构,搭建了RIES经济性评价指标体系。为提高指标权重融合的合理性,本文提出可反映主客观权重内在联系的改进最小叉熵法;并结合优劣解距离法（Technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS）和秩和比法（Rank-sum ratio,RSR）,进行RIES投资方案的多准则评价排序并选出最优方案。最后,选取某工业园区不同系统组成方案作为算例进行经济效益评估验证,结果证明了该方法的工程实用性,对RIES规划、改造等项目的经济效益评价具有一定的参考价值。     

考虑多能互补的区域综合能源系统多种储能优化配置

在区域综合能源系统中配置多种储能装置可提高系统的经济效益,是区域综合能源系统规划的重要研究方向。基于区域综合能源系统的基础架构和模型,研究了蓄冷、储热、储电和混合储能在冷热电联供(CCHP)机组和电制冷等设备多能互补协同运行情况下的盈利策略,讨论了系统配置不同储能的经济性和可行性,建立了全寿命周期的冷热电储能调度规划双层优化模型,并利用确定性迭代算法进行求解。针对某实际区域综合能源系统的多个供能季不同日负荷曲线,应用双层优化模型求解运行调度方案和储能配置容量。算例结果表明:配置蓄冷和储热在多能互补协同运行系统中有较大的盈利空间,而配置储电的利润空间较小,且考虑多能互补的混合储能方法可以进一步挖掘系统的盈利能力。     

面向区域综合能源系统的安全域模型

区域综合能源系统(RIES)中自动化水平的提高为故障后的负荷转带奠定了基础,基于N-1安全准则的系统安全边界有待研究。针对以能量枢纽(EH)为多能供应源的RIES,提出了RIES安全域概念与模型;分析了RIES的N-1安全性校验方法,包括EH关键设备N-1安全性校验与EH关键管线出口N-1安全性校验;基于系统最大供能能力工作点,提出了安全边界仿真拟合计算方法,实现了安全域的降维观测;结合算例验证了所提模型的有效性,并讨论了系统的供能能力、安全状态与安全边界距离。     

区域综合能源系统规划研究综述

区域综合能源系统作为能源互联网的重要物理载体,对提高综合能源利用效率、消纳可再生能源、保障供能安全可靠及节能减排具有重要意义。对区域综合能源系统进行合理有效规划,要打破行业壁垒,从技术、政策、地域等多方面实现突破。文中对区域综合能源系统规划中的多能耦合理论、负荷预测方法、技术经济性分析、规划优化建模与求解等关键问题进行了系统地总结归纳,对各问题所涉及的国内外研究现状、存在问题及难点进行了分析与概括。结合目前最新研究进展,概括了全面涵盖区域综合能源系统源、网、荷、储等环节的通用性能流模型、规划模型及求解流程,并对未来的研究方向进行了展望。     

计及虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度策略

储能设备可以实现负荷的跨时段平移,在综合能源系统的经济稳定运行中能够起到重要作用。但当下储能投建费用较高,难以大规模应用。而通过优化用户侧可控负荷,可达到类似储能设备平移负荷的效果。从电能、热能2个角度出发,提出了利用用户侧虚拟储能的区域综合能源系统（regional integrated energy system,RIES）优化调度策略。首先基于电动汽车充电管理方法和楼宇蓄热特性,对电、热虚拟储能（virtual energy storage,VES）系统进行建模;进而将虚拟储能系统集成到考虑天气不确定性的区域综合能源系统调度模型中,该模型以降低能源系统日运行费用为优化目标,合理安排电动汽车充电并在温度舒适度范围内对建筑物室温进行调节,实现虚拟储能系统的充放能管理;最后以夏季系统用能场景为例,对优化模型进行仿真实证。仿真结果表明,虚拟储能设备可以起到负荷平移效果,削减储能配置容量。应用虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度模型可以在满足能源需求和温度舒适度的前提下降低系统日运行成本,提升系统运行稳定性。     

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。     

区域综合能源系统多主体非完全信息下的双层博弈策略

针对区域综合能源系统多主体高耦合的特点,提出一种由供能商、配电网和用户组成的多主体双层博弈互动策略。博弈互动策略包括调度和竞价两个方面。调度部门协调各方可调资源,根据供能商的报价和配电网的分时电价预测多能负荷,以系统用能费用最小为目标协调优化,真正实现合作博弈下的多能互补。文中在非完全信息和有限理性的假设下设计供能商报价和系统结算策略。在此基础上,根据历史调度结果和自身机组特性,以追求自身最大利益为目标,模拟供能商代理的冷热电日前市场非合作竞价策略后上报调度部门,并采用Q-Learning算法优化多代理竞价策略。应用实际算例研究区域综合能源系统调度—竞价双层博弈过程的演化规律,并分析了所提策略的局部Nash均衡性。     

考虑多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划

提出了一种考虑冷电热多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划方法。基于能源集线器(energy hub,EH)模型,建立了含冷电热三联供、燃气锅炉、集中式制冷站在内的区域综合能源系统模型;根据历史/预测年8 760 h多能负荷数据,通过k-means聚类分群方法得到多个典型日负荷场景,以上下界区间描述负荷不确定性,形成鲁棒规划模型;将相应鲁棒规划模型等价转化、形成子问题为凸的混合整数规划模型求解。算例结果证明了该规划方法的有效性,同时体现了综合能源系统多能互补集成优化效益。