园区能源供需价量双层Stackelberg博弈模型

针对园区能源交易中能源商和用户的价量优化问题,提出园区能源供需价量双层Stackelberg博弈模型。上层模型能源商以实现自身利益最大化为目标,考虑多能流率平衡约束和外网交互约束、电转气、储电/热和燃气轮机等源储约束,通过竞争决定能源价格;下层模型考虑用户用能需求响应,以用能成本最小化为目标,考虑负荷需求约束,根据能源商的决策价格,决定用能需求,能源商进一步根据用户用能需求优化能源价格,反复迭代至收敛。算例结果显示所提方法能有效实现双方效益最大化。     

能源互联网背景下电能替代负荷的应用展望与思考

电能替代技术综合经济优势不明显是其推广的重要障碍之一,而能源互联网利用先进的前沿信息技术及控制技术,实现电、气、热等多种能量需求与供给侧的灵活双向互动,可实现用户侧增量价值的挖掘。因此,能源互联网的建设赋予了电能替代负荷新的应用思路。本文针对能源互联网发展背景下电能替代负荷参与综合需求响应展开深入分析和总结,调研了国内外电能替代技术的发展现状并给出了其推行障碍的几点思考,介绍了能源互联网中应对电能替代负荷接入问题的新途径,总结了电能替代负荷参与综合需求响应的基本实施方式;并对可调潜力分析建模、优化策略、效益评估、支撑平台等关键技术进行总结,给出了未来进一步的研究方向,以期为我国电能替代负荷应用及能源互联网的发展提供参考。     

考虑系统与用户双侧协同的区域多能源系统运行优化

区域综合能源系统(IMES)中设备类型日益丰富使多种能源交互过程复杂,也对运行优化提出了更高要求。本文以区域能源运营商为主体,在系统侧和用户侧同时利用了IMES的多能互补特性,建立了双侧协同运行优化模型。IMES根据实时能源价格以及用户负荷需求曲线进行日前优化,系统侧在优化供能设备出力的基础上,提出通过调节能源转换设备的分配因子来提高系统中多种能源需求的匹配度;并在用户侧的综合能源需求响应中加入用能替代来提升用户侧可响应容量。最后,利用粒子群算法求解模型,并通过算例验证,计及用能替代的系统与用户协同优化实现了内部供能设备的高效运行,有效降低了运营商的用能成本,增加了收益。     

基于能源集线器的区域综合能源系统分层优化调度

针对时变电价且运行方法灵活的中小型区域综合能源系统,提出一种基于能源集线器的分层优化模型。研究区域综合能源系统耦合关系和热电比可调机理,建立能源集线器扩展模型。计及包括用能替代的综合需求侧响应,以综合用能成本较低和用能能效较高为目标建立双层优化模型,采用Lagrange乘子法将下层目标KKT条件作为上层优化的可行性度量进行求解。对于具体ICES网络拓扑,考虑能量连接器的动态过程并计算混合潮流,选取电/热/气网运行状态评价指标,对多目标问题进行Pareto决策面搜索,应用模糊综合决策方法在机组分配方案中择优。算例验证了所提方法的有效性。     

热力实时定价机制下热电联产机组多能源市场协同决策研究

随着能源市场化改革逐步深入,市场机制下热电联产(CHP)机组的运行与决策受到广泛关注,而以热定电限制了CHP机组的灵活性,影响其独立参与市场的收益.基于此,采用实时定价的热力市场机制挖掘需求灵活性,提出热力实时定价机制下CHP机组在多能源市场中的协同决策双层模型,即CHP机组参与电力市场的同时,在热力市场制定实时热价进行负荷管理释放灵活性,以最大化参与能源市场的利润.其中上层模型为CHP机组最优电力报价与热力定价模型,下层模型为电力批发市场出清模型与热用户决策模型.利用KKT条件等将双层模型转化为混合整数线性规划模型以进行求解.通过算例验证所提模型的可行性与有效性,算例结果表明热力实时定价在有效提高CHP机组电力侧灵活性与机组利润的同时,改善了用户与社会福利.最后,探究了热力实时定价机制下CHP机组在电力市场的策略报价行为.     

综合能源服务商参与多能源市场的决策建模研究

提出了一种包含综合能源服务商的多能源市场框架,研究了综合能源服务商聚合用户侧分布式能源资源,并参与电力批发市场的行为。在Leader-Follower模式下建立了综合能源服务商的双层决策模型,利用KKT条件和强对偶理论将双层决策模型转化为单层的混合整数线性优化模型。算例分析表明,综合能源服务商的行为能整合用户侧分布式能源资源,完成需求侧响应,使用户侧成本最小、决策最优。研究成果将为多能源市场的构建以及综合能源服务商参与市场的决策提供参考。     

供需互动视角下区域综合能源系统设备配置与运行策略协同优化研究

以冷、热、电多能流的供需互动为立足点,基于主从博弈论,构建基于集中能源站1-N型架构的区域综合能源系统设计与运行协同优化决策框架。在供给侧,通过耦合考虑投资和运行费用建立设备配置与运行策略的协同优化模型;在需求侧,综合考虑多元能源需求弹性,提出基于用能满意度与购能支出的效用函数。在此基础上,以冷、热、电多元能源价格及相应逐时负荷为决策变量,形成供需互动博弈机制,并提出了博弈模型的求解方法。最后,通过仿真算例验证了所提优化决策方法的有效性。最终优化结果使得区域综合能源系统能源交易量上升,促进了系统的稳定运行,总体社会福利得以提升。     

考虑风光不确定性与电动汽车的综合能源系统低碳经济调度

综合能源系统耦合负荷侧多种能源需求,是就地消纳分布式能源的有效手段。为协调多利益相关者场景下综合能源系统与电动汽车之间的调度问题,提出了一种考虑风光不确定性与电动汽车的综合能源系统双层模型的优化调度策略。首先,针对风光出力随机性,采用拉丁超立方采样生成场景,然后利用改进削减速率的快速前代消除技术进行场景削减。其次,为了挖掘电动汽车的需求响应潜力,在分时电价基础上,根据负荷与可再生能源的匹配度提出一种动态定价机制来引导电动汽车有序充放电,并研究其充放电策略对运行成本与碳排放量的影响。最后,算例分析结果表明,与分时电价相比,所提定价机制与调度策略能提高能源利用率与EV的调度灵活性,有效降低两利益相关者的运行成本与系统的碳排放量。     

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。     

基于区域能源中心的居民电——热用能多目标优化

针对当前居民用能优化仅考虑单一电能的不足,文章提出了一种新的耦合居民侧能源转换电器和区域能源中心(district energy centre,DEC)的居民电-热用能多目标优化方法。为实现通用性,基于能源集线器的概念,首次提出了耦合DEC的居民用能通用化建模方法。进一步,通过构建以居民购能成本和用户不舒适性最小为目标,居民能源转换电器、DEC内的能源转换和储存设备输入功率为决策变量,计及可行性约束和安全性约束的混合整数二次规划模型,实现居民电-热用能多目标优化。同时为求取多目标最优折中解,基于模糊隶属度函数引入Pareto最优解满意度指标。最后,以某区域冬季居民用能优化为例开展了算例验证和对比分析。结果表明,居民能源转换电器与DEC耦合协调运行,同时优化居民电-热用能,可有效降低居民用能成本,且所提出的多目标优化调度模型,兼顾用户的经济性和舒适性,能够为用户提供考虑多要素的用能优化方案。     

基于能源路由器的能源互联网结构及能源交易模式

能源互联网是解决未来大规模分布式可再生能源接入和能源共享的重要基础设施。立足于建设能源互联网的根本目标,指出了能源互联网的特征,提出了一种基于能源路由器的能源互联网结构;提出了一种层次化功能结构的能源路由器,能够支持分布式电源、电动汽车和负荷的接入,详细介绍了能源路由器的各功能模块;提出了一种具有多电力接口模块化的能源路由器主回路结构;提出了一种基于能源路由器的能源交易模式,既能实现能源自由公平的交易,又能够自动实现分布式能源就地、就近消纳,并详细介绍了能源交易过程。     

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。     

低碳经济下的能源工业与新能源发展

能源工业在我国国民经济发展中占有举足轻重的地位。我国经济的持续快速发展对我国能源工业发展提出了新的要求。提出我国国情决定下的低碳技术发展战略:加强节能减排力度,提高能源利用效率,积极开发新型能源技术,大力发展绿色能源。     

我国的新能源与可再生能源政策与规划分析

介绍了有关我国新能源与可再生能源的最新指令性政策和经济激励政策,通过分析国际国内可再生能源产业发展规划,对太阳能开发、风力发电、核电、小水电等开发投资做了具体的剖析,并进一步阐述了可再生能源市场的总体投资潜力和未来发展趋势。     

能源互联网中基于区块链的能源交易

区块链技术是比特币的底层技术,具有公平、透明及去中心化的特点。能源互联网具有开放互联、以用户为中心和分布式对等共享的特点,且其能源交易模式也将由集中式向分布式发展。区块链技术的特点使得其天然地适用于能源互联网中的能源交易。首先对现有能源系统下的能源交易特点及在能源互联网下实施新型能源交易模式需要解决的难点进行了分析;然后,基于现有研究和分析设计了一种基于区块链的3层能源交易架构,并引入弱中心化的管理方式,以应对去中心化带来的问题;最后,对区块链在能源交易中应用需要解决的问题和面临的挑战进行了分析。     

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。     

电能计量管理系统在工业节能改造中的应用

本文就电能计量管理系统在工业节能改造中的应用进行了介绍,叙述了系统的总体结构和具体实现。经实践证明该系统能提高企业的电能计量和统计水平,科学管理,达到节能的目的。     

能源互联网背景下储能应用的研究现状与展望

大规模新能源发电和众多分布式可再生能源接入电网给电力系统运行与规划带来了新的问题和挑战。储能是电力系统实现高比例新能源发电消纳不可或缺的资源。首先简要分析主要储能类型的转换原理、技术优缺点、适用范围,重点探讨了热能储能以及电制氢气、电制天然气等储能技术。在此基础上,对能源互联网背景下储能系统在发电、输电、配用电以及多能源系统互联中的研究现状进行了梳理和分析。最后对储能应用面临的挑战和主要研究方向进行了总结与展望     

基于能量平衡的电能路由器综合控制技术

电能路由器由多级电力电子变换单元组合而成,利用各级单元之间的能量传递关系实施综合控制可以提高电能路由器内部直流母线电压的瞬态性能,进而提高电能路由器的瞬态性能。本文首先建立电能路由器的能量模型,然后建立两条不同时间尺度的能量支路,根据其中的能量平衡关系分别设计了控制两级母线电压的能量平衡控制器,同时根据拓扑中各个级联模块之间的能量关系设计了用于级联模块的均压控制器。之后,对于实际系统中无源器件的参数差异对控制模型的影响进行分析,最后给出了基于能量平衡关系的电能路由器的并网运行综合控制策略。仿真结果证明了所提能量平衡控制方法的有效性,并分析了两级母线电容值变化分别对各自母线电压瞬态值的影响,说明采用能量平衡控制可以减少母线电容的设计余量。实验结果验证了理论分析和仿真结果的正确性。