计及能源利用效率的含生物质沼气发电农村能源系统优化运行

农村能源是中国能源体系的重要组成部分,随着生物质沼气发电的推广应用,农村综合能源系统的应用前景更加广泛。以农村地区综合能源系统为研究对象,重点构建了含生物质沼气发电的能源系统模型,采用机会约束对负荷及可再生能源出力不确定性进行描述,提出综合考虑系统经济性与能源利用效率的优化运行模型。经济优化运行考虑了系统购售电购气费用最低。能源利用效率考虑了标准煤能效指标。为综合考虑经济性与能源利用效率,通过定义目标隶属度函数,利用最大化满意度指标法将多目标问题转化成单目标进行优化求解。仿真结果表明所提方法能够统筹兼顾系统经济性与能源利用效率。     

考虑电-气-热需求响应和阶梯式碳交易的综合能源系统低碳经济调度

为提高综合能源系统的能源利用率,进一步限制碳排放,使其实现低碳经济运行,提出一种基于需求侧响应和阶梯式碳交易机制的综合能源系统优化调度模型。首先,在需求侧考虑多元负荷灵活的响应能力构建含有电-气-热负荷的需求响应模型。其次,运用生命周期评估方法分析综合能源系统中不同能源链的碳轨迹,精确计算系统的总碳排量。最后,在综合能源系统中引入基于生命周期评估的阶梯式碳交易机制,构建以购能成本、碳交易成本、弃风成本最小为目标的优化调度模型,并调用CPLEX工具箱对4种典型场景下的总成本进行优化计算。结果表明,在阶梯式碳交易机制下,优化目标中考虑碳交易成本,引入需求响应使总成本减少了2.58%,碳排量下降了15.71%,在提高系统运行经济性的同时大幅度降低了碳排放量。     

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...     

考虑碳交易的区域综合能源系统经济调度研究

由电力、天然气、热力等多类型能源组合而成的区域综合能源系统能够对电力系统、天然气系统、供热系统及可再生能源等进行统一管理与调度,提高能源利用效率,具有巨大潜力。构建了以系统成本最小为目标函数,含光伏、风电、微型燃气轮机、储能设备、配电网等联合供电、供热/冷的区域综合能源系统经济调度模型,并在模型中考虑了碳交易问题。针对可再生能源及负荷预测的不确定性,将预测误差表示为服从均值为零的正态分布。运用布谷鸟搜索算法对4种情况分别求解,通过对比分析发现,所建立的模型在满足区域综合能源系统经济性要求的同时,能在一定程度上降低碳排放量。     

基于需求侧博弈的区域综合能源服务商最优运营策略

为了提高综合能源服务商运营服务的高效性、清洁性和经济性,提出了一种基于需求侧博弈的综合能源服务商最优运营策略。通过对综合能源服务商模型的分析,以用户能源消耗量确定系统碳排放量,建立了区域综合能源服务商碳排放模型,确定了园区的碳排放量。在此基础上,考虑了用户对用能成本波动的可承受能力和服务商应对用户用能变化的风险成本,分别以综合能源服务商全天利润最大、用户用能成本最小为目标函数,建立了综合能源服务商-多用户博弈优化模型。采用迭代搜索法得到纳什均衡解,从而确定服务商最优运营策略。最后以典型工业园区为例对所提策略进行仿真验证。结果表明,所研究的服务商运营策略有效降低了系统碳排放量,提高了综合能源服务商的经济效益和用户满意度。     

计及碳排放与变工况特性的IES多目标优化调度

为了提高系统能源利用率，减少碳排放，提出一种考虑碳排放与变工况模型的综合能源系统多目标优化调度方案。根据各供能设备在不同负荷率以及外界因素影响下的输入输出特性建立相关的变工况模型，考虑碳排放成本并建立以系统运行成本最小、能源利用率最大为目标函数的优化调度模型，并基于MATLAB平台采用Yalmip+Gurobi工具箱对所建立的优化调度模型进行求解。仿真结果表明，建立的优化调度模型可以达到节能减排的效果，综合能源系统在碳排放成本以及变工况特性的约束下，能够实现高效、经济的运行。     

计及柔性负荷的综合能源系统低碳经济运行

多能互补的综合能源系统 (integrated energy system, IES) 能够有效提高能源使用效率，解决环境污染等问题。在此背景下，提出了一种考虑柔性负荷 (flexible load, FL) 和碳交易机制的IES优化调度模型。首先，将碳交易机制引入系统调度模型中，综合考虑整个能源供应环节的碳排放，并采用过排放罚金机制以促进系统节能减排。然后，将FL分为可削减负荷、可转移负荷和可平移负荷三类，应用于IES的低碳经济运行之中。在此基础上，以碳交易成本、FL调度成本、系统能耗成本之和最小化为优化目标，考虑电力系统网络约束、天然气系统网络约束和能源中心 (energy hub, EH) 内部约束，建立了IES低碳经济调度模型。最后，采用算例系统对所构建的模型和采用的方法进行验证，并分析了罚金价格对于系统碳排放的影响，以及FL在消纳风电和节能减排方面的作用。     

计及综合能源系统全寿命周期碳排放和碳交易的电转气设备和光伏联合优化配置

综合能源系统(IES)能够提高能源利用效率,合理配置低碳设备可有效降低碳排放,促进碳中和.提出了一种计及IES全寿命周期碳排放和碳交易机制的电转气(P2G)设备和光伏(PV)容量联合配置方法.对基于某分布式能源站的IES进行设备建模,构建了IES全寿命周期碳排放模型,给出了P2G设备和PV的全寿命周期碳排放计算方法;以基于阶梯罚金机制的碳交易成本、含用水成本和考虑分时电价的购能成本以及设备成本之和最小为优化目标,建立了P2G设备和PV的联合优化配置模型.基于某分布式能源站的实际参数进行算例分析以验证所提方法的正确性和有效性,并探讨了碳交易机制对优化配置结果的影响.     

计及电气热综合需求响应的区域综合能源系统优化调度

区域综合能源系统(Regional Integrated Energy System,RIES)是解决社会能源利用效率低以及可再生清洁能源难以消纳问题的有效途径之一。首先建立了包含风电、多种储能以及电转气(Power-to-Gas,P2G)设备的RIES模型。针对电、气、热负荷柔性特征和可调度价值,结合三种负荷在RIES中形成的耦合关系,提出计及电-气-热多种负荷的综合需求响应模型。同时采用典型场景集考虑风电出力的不确定性,建立区域综合能源系统优化调度模型。该模型以综合运行成本最少、碳排放量最小、能效利用率最高为优化目标,利用非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行求解并输出Pareto最优前沿解集。仿真算例设置了4种场景,分析电、气、热需求响应及P2G、储能设备接入对区域综合能源系统运行优化的影响。结果验证所建立多目标优化调度模型既能够提高能源利用效率,也能保证系统的环保经济运行。     

考虑碳排放流及需求响应的综合能源系统双层优化调度

针对综合能源系统低碳经济调度问题,将碳排放流理论和需求响应引入到综合能源系统优化调度中。首先,在电-气综合能源系统框架下,利用碳排放流模型,计算出各负荷的碳排放量。其次,将Shapley值法引入到综合能源系统碳交易模型中,并且建立价格型需求响应模型,分析其减排激励作用。最后建立综合能源系统双层调度模型,上层为电网和气网系统,下层为能量枢纽系统,以运行成本最小为目标函数进行低碳经济调度。通过算例验证,该碳交易模型可降低7.06%的碳排放量,结合需求响应,可降低4.37%的系统运行成本。该模型具有提高能源利用率、降低运行成本和减少碳排放的作用,可实现低碳经济运行。     

微能源网多能源耦合枢纽的模型搭建与优化

多能源耦合枢纽作为微能源网的核心部件,其系统模型的准确性将影响微能源网的运行效率。文中针对一种包含太阳能和风能发电系统、储能系统、有机朗肯循环系统、传统冷热电三联供系统的多能源耦合枢纽,综合考虑负荷需求、价格因素和环境因素,以系统运行成本、一次能源消耗量和碳排放量最小化为目标,建立了微能源网中多能源互补的多目标优化模型;采用粒子群算法对发电机和储能的运行策略进行求解,得到最优目标。最后,与微电网进行对比分析,验证了多能耦合系统在提高能源利用率和减少碳排放方面的优势。     

考虑能源站非线性效率系数的电热综合能源系统运行分析

为简化计算和提高效率,传统电热综合能源系统中区域能源站能源转换设备的效率系数通常设为常数。但在实际运行中,能源转换设备的效率与其实时出力往往呈非线性关系,因此采用常规优化调度方法存在精度问题。由此,根据已有研究提出的效率系数与其输出功率的二次函数关系,构建电热综合能源系统的最优经济调度模型,并采用粒子群算法进行求解。基于算例分析,考虑能源站非线性效率系数和常效率系数对电热综合能源系统运行成本、电网和热网运行时间特性以及配电网电压水平等的不同影响,为实际工程应用提供相应的理论支持。     

融合柔性负荷和碳交易机制的矿山综合能源系统运行优化

为提高矿山伴生能源的利用效率，促进风电消纳和降低碳排放量，构建一种融合电热柔性负荷和碳交易机制的矿山综合能源系统经济运行优化模型。首先，综合考虑煤层气、乏风和矿井涌水等矿山伴生能源，给出矿山综合能源系统的基本架构；其次，揭示电/热柔性负荷对矿山综合能源系统优化运行的影响，建立电/热柔性的负荷模型；接着，将碳惩罚成本引入到系统运行优化中，以总运行成本最小为目标，构建矿山综合能源系统的低碳经济运行优化模型。仿真结果表明，所提模型能够兼顾系统的低碳性和经济性，提高风电利用率。     

计及综合能源服务商参与的电力系统低碳经济调度EI北大核心CSCD

针对包含电力、热力、天然气负荷的综合能源服务商在电力市场与天然气市场中的可调度价值,建立了一种考虑综合能源服务商响应的电力系统低碳调度模型。首先,提出了计及能源转换装置运行成本及碳排放量的综合能源服务商优化调度策略;然后建立了电力–天然气联合市场运行机制;最后在市场环境下建立了电力、天然气、综合能源服务商的联合优化模型,并通过交替方向乘子法进行求解。算例分析表明,在电力、天然气市场中考虑综合能源服务商响应可以降低电力系统的碳排放量以及整个系统的运行成本,碳交易机制及综合需求响应是从发电侧和负荷进行碳排放管理的有效手段。     

考虑热网约束和碳交易的多区域综合能源系统优化调度

为了提高可再生能源消纳率及减少发电过程中碳排放对环境的污染,提出了一种考虑热网约束和碳交易的多区域综合能源系统优化调度模型。首先,通过热网管道和节点的基本方程描述热网系统,建立区域综合能源系统与热网耦合模型;其次,分析国内外两种碳交易机制的特点,建立以系统运行成本、碳交易成本和可再生能源消纳惩罚成本之和最小为目标函数的低碳经济调度模型;最后,以冬季某热网连接的多区域综合能源系统为例,采用混合整数线性规划对模型进行求解,分析2种碳交易机制对系统经济运行和碳排放的影响。结果表明,通过热网连接多个区域综合能源系统,能充分利用区域间负荷的互补特性,减少系统碳排放,提高可再生能源的消纳率。     

考虑热动态和碳交易的电-气-热综合能源系统协调调度

随着电-气-热综合能源系统(IES)内多类型能源转换设备广泛接人,热网动态特性对系统运行影响日益显著,能源低碳转型战略的实施使得碳排放成为IES运行关注的焦点之一.对此,文章开展考虑热动态和碳交易的电-气-热IES协调调度的研究.基于动稳态模型构建的供热网络潮流结果,研究其动稳态差异;进一步面向当前碳交易市场发展需求在IES运行中考虑碳交易,构建以购能成本、运行成本及碳交易成本等综合成本最低为目标的电-气-热IES协调调度模型,从多环节挖掘节能减排潜力;构建算例系统进行仿真分析,结果表明,考虑热动态特性和碳交易的IES多网络耦合协调调度,能量跨时空转移特征明显,且有效降低碳排放,实现其能源综合、高效利用的目标.     

考虑低碳经济运行的四联供综合能源系统优化调度

针对多能源互补机制运行条件下综合能源系统优化调度困难的问题,从降低系统运维成本、减少CO₂排放和可再生能源弃用等方面进行了多目标优化调度研究。建立了电-气-热-冷能源系统各设备的数学模型,并针对储能设备在长期运行模拟中的建模难点,建立了可模拟综合能源系统长期运行调度的约束条件,采用低碳经济运行指标对综合能源系统进行了优化,并对最低运行成本调度和最小碳排放调度的结果进行了比较。模拟了碳价和运维成本增加对调度结果的影响。仿真结果表明,仅使用最小运维成本或最低碳排放作为调度指标将导致高碳排放或高运维成本,而低碳经济调度综合考虑可再生能源的消纳和碳减排指标,可以降低整个系统的低碳经济运行成本。     

考虑碳交易的综合能源系统在不同配置情景下的运行分析

大量分布式可再生能源发电机组的部署和碳排放交易的成本可对综合能源系统的运行产生重要影响。首先,针对电热综合能源系统,本文建立了考虑负荷需求、风速、太阳辐射强度和碳排放交易成本等不确定性因素的热网-主动配电网耦合模型。其次,本文采用多时段蒙特卡洛树状仿真的随机方法,分析可再生能源发电集成度和碳排放交易成本对系统运行总成本的影响。最后,本文以新疆能源系统为对象进行了算例分析。算例仿真结果表明:在新能源补贴下滑的大环境下,碳排放交易的实施可以为政府推进可再生能源装机提供新的动力。     

考虑天然气动态特性的电-气综合能源系统经济优化调度

针对综合能源系统经济优化调度中,天然气模型大多采用理想假设条件,建模分析结果不够精确的问题,提出了一种考虑天然气流动特性的天然气动态模型。首先,采用特征线法对天然气数学模型进行线性化处理,得到天然气动态模型,依据该模型可计算得出天然气流量和压强。其次在电-气综合能源系统模型的基础上,建立以运行成本最低为目标函数的电-气综合能源系统经济优化调度模型,根据已计算得出的天然气流量和压强进行经济优化调度分析。通过仿真算例分析验证得出,所提出的天然气动态模型比天然气稳态模型更能真实反映天然气流动过程,依据该模型可得到更准确的电-气综合能源系统经济优化调度方案,有效提高了可再生能源的消纳率和能源利用效率。     

计及碳抵消-碳交易下天然气管网压力能发电的IES低碳经济优化调度北大核心CSCD

为控制能源消耗产生的碳排放,响应实现碳达峰、碳中和目标,提出计及碳抵消的阶梯式碳交易机制。考虑天然气管网压力能发电所具有的经济效益和环境效益,根据电、热、气多种能源互补特性及能源梯级利用原则,构建电-热-气联供的综合能源系统低碳经济优化调度模型,并进行算例分析。首先,建立包含碳抵消的碳交易机制,将环境成本纳入系统经济优化目标中。根据[火用]分析法建立天然气管网压力能发电模型,结合系统中其他机组出力模型及能量传输网络模型,确定相关约束条件。以最优系统运行成本和最低碳排放量为目标,构建综合能源系统整体框架,依据算例进行低碳经济优化调度,实现降低系统运行成本,减少能源消耗碳排放量,并避免电力负荷波动对上游电网产生不利影响。