计及电转气规划的综合能源系统运行多指标评价

电转气设备的应用可实现能源转换,大力消纳可再生能源。电转气设备与燃气轮机的结合,可使能量在电网和天然气系统中双向流动。提出一种配置电转气设备的电-气联合系统优化模型,分析电转气设备的应用对负荷供能率及可再生能源过剩率的影响。介绍了电转气设备的应用场景及联合系统配置模型;设置了相应指标对联合系统进行建模,并以电转气设备、蓄电池和燃气轮机的建设及运维成本最小为目标函数。算例结果表明,电转气技术提升了负荷供能率,降低了弃风水平。     

计及电转气运行成本的综合能源系统多目标日前优化调度

电转气技术为弃风消纳提供了新的途径,将是未来综合能源系统的重要支撑技术之一。在考虑电转气运行成本的基础上,分析其对综合能源系统风电接纳能力与运行经济性的影响,并针对其较高的运行成本与较好的弃风消纳效果间的矛盾问题,提出一种多目标日前优化调度模型。首先,建立电转气及其运行成本模型,并给出含电转气的能源集线器模型。继而,针对电转气运行成本较高时系统在运行经济性与风电接纳能力间存在的矛盾关系,通过多目标加权模糊规划方法进行协调。最后,以9节点能源集线器系统为例对所提模型进行仿真计算,通过结果分析证明了综合能源系统中计及电转气运行成本的必要性,以及兼顾考虑经济性与风电接纳能力的可行性。     

计及电转气的多能互补园区供能分区博弈优化调度

多能互补园区能实现能源的梯级利用,可有效地进行多种能源的协调调度,进而提高用能效率和用能可靠性,因此被广泛应用.基于电转气技术和供能分区多主体特性,提出了一种计及电转气的多能互补园区供能分区优化调度方法.综合考虑多能互补园区供能分区的供能经济性、环保经济性以及风电、光伏出力特性,建立基于非合作博弈的双层优化调度模型,上...     

计及电转气耦合的电-气互联系统机组组合线性模型研究

针对电-气互联系统,考虑电转气技术和燃气轮机的双向耦合,研究其机组组合问题。以全系统综合运行成本最低为目标,考虑电力系统和天然气系统多种安全约束,建立电-气互联系统机组组合模型,并对其进行线性化得到线性模型。选取某6节点电力系统与10节点天然气系统耦合的电-气互联系统为例,分别计算非线性模型与线性化模型并比较其求解效率。同时分析了计及电转气和不计及电转气两种场景下系统运行成本和运行状态。仿真结果表明线性模型提高了电-气互联系统机组组合求解效率,电转气的应用也有助于提高电-气混联系统的经济性。     

计及电转气协同的含碳捕集与垃圾焚烧虚拟电厂优化调度

为了促进多能源互补及能源低碳化,提出了计及电转气协同的含碳捕集与垃圾焚烧虚拟电厂优化调度模型.通过引入碳捕集电厂–电转气–燃气机组协同利用框架,碳捕集的CO2可作为电转气原料,生成的天然气则供应给燃气机组;并通过联合调度将碳捕集能耗和烟气处理能耗进行负荷转移以平抑可再生能源波动,使得风电/光伏实现间接可调度而被灵活利用...     

考虑消纳风电的区域综合能源系统电转气与储能设备优化配置

电转气（PtG）技术与多类型储能设备相结合,可以大量增加可再生能源的就地消纳,减小系统弃风。针对区域内集成有电、气、热、冷多种能源的综合能源系统,首先对系统进行建模,具体介绍了电转气技术与多类型储能设备的工作原理。其次,以综合能源系统总年费用最低为目标,建立电转气与多类型储能设备的联合优化配置模型,并采用Big-M方法将模型线性化进行有效求解。最后,基于不同季节典型日负荷及风电预测曲线开展算例仿真,结果表明电转气与多类型储能设备的联合优化配置有利于最大化风电消纳,提高系统整体经济性。     

含电转气及电转热的园区综合能源系统建模与优化运行

电转气及电转热技术对于消纳新能源及移峰填谷具有重要意义,研究其应用于园区综合能源系统的经济性,对其在需求侧的推广应用具有重要作用。首先对系统中的关键设备建立数学模型;然后以系统运行成本最低为目标,以能量平衡、设备运行、与电网交换功率为约束,建立系统优化运行模型;最后,利用混合整数线性规划法求解该模型。算例表明,与分供系统及"以电定热""以热定电"的运行策略相比,含电转气与电转热设备的园区综合能源系统经济性更好,运行策略更具优势,且能够提高低谷期用电量,具有较强的移峰填谷能力。     

混合市场环境下计及电转气的园区燃气机组调峰优化模型

清洁能源消纳是当前我国电力市场改革加速推进的一项重要目标。在此背景下,文章构建了混合市场环境下计及电转气(power-to-gas,P2G)的园区燃气机组调峰优化模型。首先,设计了风光机组、燃气机组、电转气和储气罐参与的园区电力系统运行结构;其次,计及绿证交易市场和调峰辅助服务市场机制,分别构建了园区发电机组绿证交易模型和调峰补偿模型;然后,以清洁能源消纳最大化、燃气调峰意愿最大化、CO₂排放最小化和系统净收益最大化为目标,构建了清洁能源驱动下含P2G设备的园区供电系统经济调度数学模型;最后,采用混沌粒子群算法对模型求解。结果表明,此模型兼顾了P2G设备以及调峰补偿机制的园区电力系统,清洁能源消纳率提升了6.69%,CO₂排放量减少了14.66 t;燃气机组积极参与了调峰,系统净收益最高提升了18.706万元,验证了所提模型的有效性,并体现了求解算法较好的收敛效果。     

计及电转气热回收的综合能源系统蓄热罐容量规划与运行策略

针对电转气的强放热反应特性未得到充分重视和仅配置储热来增大风电消纳空间的方法存在局限的现状,在分析和考虑电转气热回收价值的基础上,建立兼顾规划经济性和弃风率的综合能源系统蓄热罐容量多目标优化模型,并使用法线边界交叉(NBI)法提供可行的求解Pareto前沿的方案。通过对比在不同电转气运行成本与不同放热效率情形下的系统规划与运行策略,分析接入电转气且考虑其热回收对配置储热的综合能源系统规划与运行的影响。基于典型算例研究,结果表明在电转气与储热装置的协同消纳弃风方式下,随着电转气放热效率提高与运行成本降低,电转气的弃风消纳能力将提高,其供热、气效益将提高,系统运行成本将降低,同时储热装置供热任务得以减轻,进而影响储热装置的规划策略。     

考虑运行策略和投资主体利益的电转气容量双层优化配置

电转气(P2G)技术的日益成熟,促进了电网和天然气网间的耦合,使两者间实现大规模互联成为可能。文中利用条件风险价值(CVaR)理论,对风电不确定性给电—气互联系统带来的运行风险及其成本进行了分析。在计及风力发电企业和电—气互联系统两个利益主体后,构建了P2G设备容量配置双层规划模型,以风力发电企业净利润作为上层目标,电—气互联系统运行成本为下层目标。并通过基于灾变遗传算法和内点法的混合求解算法进行仿真求解。利用IEEE 39节点电网和修改的比利时20节点天然气网组成的仿真系统,验证了配置P2G设备来提高风电消纳率和降低系统弃风风险的可行性。并进一步对比分析了置信度和弃风风险成本系数对P2G配置策略及系统运行的影响。     

考虑自适应无功控制的小水电最优接纳能力研究

为促进径流式小水电与区域配电网协调发展,本文提出一种考虑自适应无功控制的径流式小水电最优接纳能力计算方法。为兼顾配电网运行的经济性和电能质量,考虑以运行成本、电压偏移和网损综合最优为目标,采用多状态模型构建基于机会约束规划的多目标模型。针对接入点电压越限问题,提出自适应无功控制策略。利用基于精英策略的非劣分类遗传算法II(NSGA\|II)求解多目标模型,并采用基于信息熵的序数偏好法(TOPSIS)从Pareto解集中选取最优方案,最后IEEE\|33节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性。     

考虑功率互济的多微网集群运行优化与分析

微网（microgrid,MG）是智能电网的重要组成部分,其可以接入多种分布式可再生能源,为本地负荷提供服务。然而,可再生能源发电的间歇性限制微网可靠运行。安装储能和柴油发电机可以解决可再生能源发电的间歇性问题,多微网功率互济也是保证微网可靠运行的有效措施。文章首先假定微网的可再生能源发电和负荷是可以提前确定的,讨论了双微网系统的离线运行优化问题,在此基础上,研究了双微网功率互济和储能对微网购电成本的影响。然后,在离线优化运行方案的启发下,提出了双微网系统的在线运行优化策略,在线策略不需要任何预测信息,更易在实际的智能电网系统中实现。仿真结果表明,在线策略可以获得接近离线算法最优解的次优解。最后,基于双微网系统的在线运行优化策略,提出了适用于多微网运行优化的在线运行优化策略。     

风电场箱式变压器铁芯发热故障分析

箱式变压器是风电场进行能量传递的重要设备,针对某风电场连续发生的3起箱式变压器铁芯发热故障,对故障变压器开展油化分析、现场拆解,找到了引起发热的故障点。为对故障原因进行机理分析,采用有限元分析软件ANSYS MAXWELL建立涡流场分析模型,对变压器绕组、铁芯的发热情况进行量化计算。通过分析确定箱式变压器制造工艺存在缺陷,首端低压绕组与铁芯接触过于紧密是导致发热故障的原因。     

计及风电不确定性的风-水短期联合优化调度方法

针对风电并网带来的出力随机性和波动性问题,提出了一种计及风电不确定性的风-水短期联合优化调度方法。首先,以地区风电群为整体,考虑风电出力不确定性导致的预测值与实际值间的偏差,采用模糊聚类方法对风电预测值与实际值进行二次聚类,构建预测值与对应的实际值间的出力情景集合及条件概率分布,将风电不确定性转变为有限个确定的条件情景进行描述;继而,建立多情景风电与水电站群联合调峰调度模型,结合当前风电预测值对应的实际情景及其概率分布,采用基于逐次逼近和关联搜索的水电站群短期优化调度方法进行求解;最后,以西南某地区为例,验证所提方法应用效果。     

考虑电网运行状态不确定性的最优潮流研究

在面向实时态的优化控制中,最优潮流(optimal power flow,OPF)是重要手段.已有最优潮流研究往往假设系统当前的运行状态已知,而实际上系统的真实运行状态无法确知.基于不准确的电网运行状态进行最优潮流控制,其控制结果不满足经济上的最优性要求,甚至给电网带来安全性问题.为解决此问题,建立了考虑状态不确定性的最优潮流的随机规划模型,并采用场景分析的方法将其转化为确定性的优化模型,求解该模型,可得到可控资源的调整量,该调整量面向所有可能的运行状态均满足安全性和经济性的要求.针对标准系统进行了算例测试,证明了所提方法的有效性.     

太阳能光伏-光热联合发电的优化运行模型

光伏发电发展迅速,其间歇性与波动性使传统机组频繁处于深度调峰状况,借助光热电站可有效缓解。从光伏光热发电特性出发,建立了光伏光热联合发电模型,并对其接入后的电力系统进行优化。以光伏光热联合系统的收益最大以及跟随负荷能力最大为目标,并采用权重法对目标函数进行处理,可知优化模型满足光伏光热电站的主要运行约束与传统安全约束。IEEE 30节点的算例结果证明了该模型的有效性与可行性。     

考虑小水电季节特性的微网经济运行

针对小水电集中地区微源运行和小水电、风电的互补特性,考虑小水电发电的季节差异,基于分时电价,以计及微网运行、网际交易、折旧等要素的总成本最低为优化目标,并运用AHP层次分析法建立微网的调度和经济运行模型。通过所建模型优化微源出力,灵活调度蓄水库运行,合理配置主网与微网之间的电能交易。选取典型微网为案例,并根据不同季节的典型负荷曲线进行仿真,结果表明季节特性对于小水电集中地区微网有较大的影响,针对丰水期和枯水期分别制定不同的调度策略是相当必要的;同时也证明了风水互补运行对于提高微网经济性和可靠性都具有重要意义。     

考虑电转气的电-气耦合系统协同优化规划方法

以燃气机组和电转气(P2G)设施构成的电力-天然气耦合系统提高了不同能源系统的互动性。为实现规划年耦合系统的安全经济运行,文中提出了以年投资成本、年运行成本之和最小为目标的考虑P2G的电-气耦合系统优化规划方法。该优化方法可得到规划年燃气机组、P2G厂站、电力线路、燃气管道的投建状态和典型日燃气机组、P2G厂站的最优出力。然后,基于所提方法对7节点天然气和9节点电力系统进行不同场景的建模计算。最后,免疫算法解算结果表明,P2G厂站位置的合理规划可降低天然气网络管道的建设成本,燃气机组和P2G厂站的出力调整可降低系统的运行成本。     

计及电转气的区域综合能源系统日前优化调度

为了提高区域综合能源系统的经济性以及可再生能源的消纳能力,提出含电转气（power-to-gas,P2G）的调度优化模型。首先将电转气分为2个阶段运行,在电解水产生氢气环节加入储氢罐作为氢燃料电池的燃料来源,通过氢燃料电池实现氢能向电能、热能的转化,之后将剩余氢气输入到甲烷反应器中,减少将氢气全部直接甲烷化所产生的能量损耗。其次燃气轮机采用变效率运行模式,通过灵活调节燃气轮机的供电、供热效率,使热电出力更为经济合理。基于此,以由系统购电成本、购气成本、弃风成本以及环境成本构成的日运行成本最小为经济目标,构建含电转气的区域综合能源系统日前优化调度模型。最后利用基于空间距离的混沌粒子群算法求解,并通过算例仿真表明所提调度模型可有效促进多级能源合理高效利用,提高可再生能源消纳能力与系统运行经济性。