水电能源系统最小熵增模型及其求解

本文借助热力学熵增表达式,阐述了水电能源系统电站的熵增一般表达式;根据“先蓄水后发电少弃水”的发电量最大调节规则,建立了改进的基于当前时段决策出流量的电站潜在水头、弃水最小熵增模型;最后归纳了水电能源系统的最小熵增模型及其求解算法。实例证明该模型对于水电站群的组合方式没有限制,适合求解大型的水电站群规划。     

面向可再生能源接入的综合能源系统熵态机理和分析方法

综合能源系统（IES）中不同品质能量的转换和高比例可再生能源集成背景下源荷的不确定性均增加了系统能量的不可用性。为统一量化分析上述场景中的能量不可用性，基于IES的网络属性，提出了面向可再生能源集成的IES熵态机理与分析方法。基于IES(火用)流机理模型，建立了IES物理层面热力学熵增机理模型；基于广义信息功理论，引入IES信息学等效热力学熵增机理模型。结合IES的网络化特征，定义了熵态、熵增流、熵增流量、熵增源、节点熵增等IES熵态基本概念。在此基础上，提出了IES各个环节的熵态建模方法。最后，通过算例系统验证了所提模型可有效求解IES的熵态分布，并探讨了源荷预测差异性对系统熵态分布的影响。     

考虑不确定性因素的综合能源系统协同规划研究

为提高新能源高比例接入的综合能源系统能源配置效率,对新能源不确定性建模和综合能源系统协同规划进行了深入研究。首先描述了风电出力和电动汽车充电负荷的不确定模型。然后提出一种基于随机模型的最大熵方法对风电出力和电动汽车充电负荷的边缘概率分布进行建模,并采用主成分分析方法提取典型运行场景集;考虑园区内供冷期、供暖期和过渡期三个场景建立综合能源系统协同规划模型,并使用YALMIP工具求解。仿真算例结果表明,所述方法能够在考虑不确定性因素的基础上得到经济效益更高的协同规划方案,有效提高综合能源系统的经济性和灵活性。     

基于联合加权熵的高比例可再生能源电网适应性扩展规划

为满足可再生能源大规模并网的发展趋势,提升系统对可再生能源的接纳能力,亟需规划建设具有高适应性的电网结构。基于联合加权熵理论,文章从适应可再生能源安全并网角度出发,提出一套面向电网规划的适应性指标体系。该指标体系同时考虑不确定运行环境下,电网潮流分布的安全性及稳定性,节点、支路的均衡性及合理性,通过分析电网实际状态及电气结构以评估可再生能源并网不确定环境下电力系统的安全性。然后,基于适应性指标建立输电网多目标规划模型,并采用带层次分析约束锥的数据包络分析法对Pareto非劣解集进行综合决策。最后,以Garver-18节点系统进行算例仿真,验证文章提出的指标体系及规划模型的合理性、有效性。     

季节性氢储能–混氢燃气轮机系统两阶段随机规划EI北大核心CSCD

规划配置制氢-季节性氢储能-混氢燃气轮机系统,可综合解决丰能季节富裕能源存储及其向枯能季节转移应用问题,保障新能源为主体的新型电力系统供电可靠性。考虑多能源荷不确定性及长时间尺度波动耦合特性,提出最小均差-熵权法及季节性分解法的随机规划场景建立方法,包括基于最小均差-熵权法的多能源荷典型年选择,基于季节性分解法的多能源荷长期趋势分量、季节性分量及随机分量的获取,并将随机不确定分量与典型年确定场景叠加,建立随机规划典型场景集。针对复杂耦合系统规划问题,提出两阶段随机规划策略,并据此建立丰能季“制氢-储氢”系统容量优化配置模型和枯能季混氢燃气轮机优化配置模型。算例仿真验证方法的有效性,配置该系统与新增火电机组相比具有低碳价值及经济可行性。     

基于碳熵指标的电-热互联综合能源系统碳轨迹追踪方法

“碳达峰·碳中和”目标背景下，节能减排成为中国能源改革的首要任务。碳排放(简称碳排)的宏观计量无法满足能量系统碳排深入研究的需求，精细化的用能侧碳排特征能够有效指导用户低碳用能。文中基于碳熵指标提出了电-热互联综合能源系统的碳轨迹追踪方法。首先，基于“熵”与“碳排”的相似特征引入了“碳熵”概念，用以描述碳排随能量流动的无序化，研究源与荷的碳熵关系。其次，基于电、热系统的叠加特性建立了电-热互联综合能源系统的碳熵模型，形成源荷作用关系的显式表达式，对电-热互联综合能源系统进行碳轨迹追踪，并分析单个碳源作用于用户侧的碳熵分量。最后，以中国吉林省某地区电-热互联综合能源系统为例进行算例分析，验证了碳熵模型的优势及有效性。     

“蓄”势待发

<正>新年伊始,国家能源局发布《能源发展"十三五"规划》及《可再生能源发展"十三五"规划》,在优化能源系统方面,提出加快补上能源发展短板,增强电力系统调峰能力,加快抽水蓄能电站等调峰电站建设。而此前发布的《电力发展"十三五"规划》《水电发展"十三五"规划》中,也提出加快发展抽水蓄能电站建设。2016年12月8日,辽宁清原、江苏句容、福建厦门、新疆阜康抽水蓄能电站工程开工。     

基于耗散结构理论的水电梯级开发项目环境管理绩效分析

基于耗散结构原理,构建了梯级开发项目环境管理绩效耗散结构模型,对水电梯级开发项目环境管理绩效水平进行耗散分析。根据项目管理中的＂管理熵＂原理,建立了水电梯级开发项目环境管理正熵流及负熵流指标体系。根据＂熵值法＂原理,分别计算出正熵值＂dis＂和负熵值＂des＂,对二者求和得到表征环境管理绩效水平的总熵＂ds＂。ds〈0,表示系统耗散结构形成,环境管理绩效水平较好;ds=0,表示管理绩效暂时处于稳定水平;ds〉0,表示环境管理绩效水平较差。最后通过算例对该模型进行了验证。     

基于广义多能流模型的综合能源系统多阶段规划

综合能源系统打破了不同能源子系统之间的壁垒,提高了供能可靠性和能源利用效率。在工程中,综合能源系统规划周期较长,并以单阶段规划方法为主。但该方法易造成规划前期设备利用效率不高、规划后期设备容量不足与供能可靠性下降等问题。针对单阶段规划方法的不足,提出了一种基于广义多能流模型的综合能源系统多阶段规划方法。首先建立了广义多能流(multi-energy flow,MEF)模型;其次以全生命周期成本最小为目标、以广义多能流网络方程为约束,建立了综合能源系统多阶段规划模型,采用混合整数线性规划算法对其进行求解,从而得到各规划阶段的设备和线路配置方案;最后,以华北某待建园区综合能源系统为例进行了仿真分析,验证了多阶段规划的有效性和经济性。     

电力系统电源规划模型的初步探讨

本文针对地区性水火电联合电源系统的长期规划问题,运用分解协调的方法,提出了由电源扩展规划的GEP模型和长期运行模拟的SOC模型组成的GS电源规划数学模型。 GEP扩展模型中提出了电源设备的无限重置,规划期后运行费及已建电站退役等一系列问题的处理方法,从而用理想负荷状态下无限长时期内电源扩展解法来处理规划期内已建、待建水火电系统联合规划问题。 SOC运行模型中,引入了水库调度内容,提出负荷的递增表示法,处理了动态水电结构,反映了无调节电站的工作状态,较全面地反映了水电站运行中其它水利部门的要求。由于上述特点,GS规划模型曾用于待建水电比重较大的华中地区长期电源规划,并得到了较为满意的结果。     

基于系统熵变特征分析的电网关键线路辨识方法

针对电力系统线路故障对系统的冲击与系统对故障消纳的耦合动态行为，提出了基于电力系统熵变特征分析的关键线路辩识模型。定义了考虑系统结构与状态变化特征的电力系统熵变及其数学表达，包括基于线路热稳容量裕度变化情况的线路功率裕度熵变（正熵流）和基于系统对故障冲击能量消纳能力的线路潮流冲击熵（负熵流）；建立了基于系统熵变模型的关键线路辨识思路及流程，并给出了基于后评估检验的线路关键性校验指标。最后，通过IEEE-39节点系统和IEEE-118节点系统仿真计算分析，验证了所提思路和模型的合理性和有效性。     

基于梯级水电和高载能负荷功率变化主动响应能力的风光容量优化配置

为有效解决高比例风光消纳问题,提出一种基于梯级水电与高载能负荷功率变化主动响应能力的风光容量优化配置方法。设计高载能负荷配合梯级水电平抑风光出力波动的协调框架;通过刻画基于水头变化的不同时刻间梯级水电的功率调节规律以及基于生产过程的冶炼类高载能负荷功率调节特性,构建考虑系统调节能力约束的风光容量最优配置模型,以风光电站投资建设成本、水火电站运行成本、高载能负荷调度成本以及弃风弃光惩罚成本最低为目标确定风光装机容量。湖南某地区仿真结果表明,所提方法能够更好地应对净负荷功率波动,增加风光并网容量。     

基于连续线性规划的梯级水电站优化调度

梯级水电站优化调度是一个多时段、多变量和多约束条件的大规模优化问题,其求解过程非常复杂。文章尝试采用连续线性规划的优化方法来解决梯级水电站长期优化调度问题。通过采用泰勒级数一阶描述形式,对优化调度目标函数和约束条件中的非线性约束进行线性化处理,建立了基于连续线性规划算法的优化调度数学模型,提出了用连续线性规划技术求解梯级水电站优化调度问题的算法,并采用迭代步长的动态比例缩减因子保证算法能快速准确地收敛到优化问题的最优解。利用Matlab7.0编制连续线性规划梯级水电站优化调度程序,一个两级梯级水电站群的仿真分析结果表明,该算法可用于求解梯级水电站优化调度问题,并可快速得到非线性问题的最优解。     

基于半不变量及最大熵的概率谐波潮流算法

针对电力系统中谐波分布的不确定性,提出了一种结合半不变量、线性化谐波潮流方程以及最大熵模型的概率谐波潮流算法。首先,根据谐波电流的样本获取高阶矩和半不变量等数字特征,根据电网基础数据构建谐波潮流方程并在基准运行点处线性化,计算谐波电压数字特征,进而建立最大熵模型拟合其概率分布。所提方法具有计算量小、编程简单、结果客观准确等优点。最后,使用所提方法在4节点系统上与卷积法比较,以及在IEEE 57节点系统上与蒙特卡洛法比较,均验证了该方法的有效性。     

基于机会约束的多能源枢纽电气互联综合能源系统日前经济调度

集生产、转化、储存和消费于一身的能源枢纽使电网和天然气系统的协同规划与运行成为可能,同时多种不确定性是电气互联系统调度面临的最大问题。为此构建了一种含多个能源枢纽的电气互联综合能源系统机会约束规划。首先,充分挖掘气管网的储能特性,在分别对能源枢纽、电力系统和天然气系统精细建模的基础上,考虑风电和负荷不确定性,建立了含机会约束的日前调度模型。然后,将气网潮流线性化,采用Bernstein近似将此模型转化为确定性整数混合线性凸优化问题,可利用商业软件有效求解。最后,在一个含3个能源枢纽的IEEE RST24电力系统和比利时20节点天然气系统的耦合系统中进行仿真,结果表明,气网动态特性能为综合能源系统调度提供缓冲,同时此种确定性转化方法能有效体现机会约束规划的鲁棒性。     

水电站群动能规划辅助决策支持系统研究

水电站群动能规划工作量庞大而且繁琐，在新的形势下为了高质量高效率的完成规划设计工作，本文依靠先进的计算机科学技术和一般的决策支持系统（DSS）理论，研究开发了水电站群动能规划辅助决策支持系统。系统由水电站群规划数据库、水电站群规划专业模型库、水电站群组合规划计算中间数据生成模块及对话单元组合而成。本文主要介绍了水电站群动能规划辅助决策支持系统的结构设计，各模块的设计原理和功能。系统结构设计中充分体现了软件系统所要求的可扩展性、安全性、实用性、可靠性和可维护性等基本原则。水电站群动能规划辅助决策支持系统能够满足水电站群任意组合规划计算，具有较高的实用价值，值得进一步完善和推广。     

二滩水电站水库径流描述与优化调度模型研究

针对二滩水电站的实际径流特性,提出了有、无时段径流预报相结合的马氏性径流描述模型;以兼顾保证出力要求的发电量最大为目标函数,建立了优化调度模型,并研究求解过程中的递推方程建立、保证出力约束的考虑、预报误差影响分析等相关问题;应用二滩电站的历史径流序列进行模拟优化调度,研究结果表明该模型比传统的有预报或无预报的马氏性随机径流描述方法能更好地描述径流,并且可作为进一步改进径流描述模型的比较基础.     

面向工业园区的供水-供能耦合系统鲁棒规划方法

随着可再生能源的持续开发利用和高效能源转换技术的不断涌现,电、天然气、热等能源系统之间的相互依赖性不断增强,使得供能系统呈现多能耦合发展趋势。水是能源生产和转化过程中最必需的物质之一,而供水系统中水泵的运行依赖于电能驱动,使得供能系统和供水系统存在双向耦合关系。以工业园区为对象,综合考虑其水资源及多种能源需求,针对工业园区供水-供能耦合系统规划开展研究,采用典型场景建立了基于多场景的水-能耦合协同规划模型。同时,考虑园区中分布式光伏发电出力的不确定性,提出了供水-供能耦合系统的鲁棒规划方法,保障了供能、供水的可靠性。采用列和约束生成算法求解建立的鲁棒规划模型,仿真结果验证了所提出模型和方法的有效性和合理性。该联合规划可有效提升供水-供能联合系统的灵活性,并降低能源和资源系统的规划投资及运行成本。     

高比例清洁能源下水风光消纳能力分析方法研究

建立了基于出库流量和耗水率的水电站水库模型,并考虑了来水衰减因子和来水时延因子的梯级水电站来水关联关系,以提升水电站时序模拟精度。为最大程度消纳水风光等清洁电力,通过考虑水风光出力特性、负荷特性、机组调峰能力以及电网网络传输等约束,建立了清洁能源时序生产模拟模型。建立的模型为混合整数模型,通过分支定界法进行求解。以实际电网参数构建的仿真系统为例,对水风光消纳过程进行定量化分析。计算结果验证了清洁能源时序生产模型以及水库建模的合理性和有效性,对我国清洁能源实际运行和消纳具有积极意义。