考虑最优负荷削减与热负荷惯性的综合能源系统可靠性评估

综合能源系统(integrated energy system,IES)具有灵活调度和多能互济的特点,针对当前综合能源系统供能可靠性研究尚不充分的问题,提出一种考虑最优负荷削减与热负荷惯性的综合能源系统可靠性评估方法。首先,建立了综合能源系统总停供损失期望指标,充分体现了综合能源系统停供能造成的经济损失;其次,考虑能源品位、负荷重要度、热负荷惯性,建立了故障场景下综合考虑运行成本最小与加权停供负荷量最小为目标的综合能源系统最优负荷削减模型,采用CPLEX软件求解获得电热负荷削减功率和元件设备出力;然后,基于序贯蒙特卡洛模拟原理,设计了综合能源系统可靠性评估方法和流程;最后,通过算例仿真进行验证。算例分析表明,采用最优负荷削减策略和考虑热负荷惯性能够有效提升综合能源系统的可靠性水平。     

考虑多能流传输与热惰性的综合能源系统序贯模拟可靠性评估

为提高综合能源系统可靠性评估的精度和实用性,提出一种考虑多能流传输与热惰性的综合能源系统序贯模拟可靠性评估方法。以冷热电三联供机组为核心构建综合能源系统结构模型,并进行计及损耗的综合能源多能潮流计算;在系统状态分析中考虑负荷重要程度和运行经济性,建立负荷削减优化模型;计及热网惰性及传输延时特性,对供热可靠性指标进行修正。基于运行模拟和序贯蒙特卡洛模拟方法对20节点综合能源系统进行可靠性评估,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

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。     

计及多能存储和综合需求响应的多能源系统可靠性评估

提出一种计及多能存储和综合需求响应的多能源系统可靠性评估模型。首先,将电、热等负荷分为柔性负荷和非柔性负荷,建立多能源系统的综合需求响应模型;其次,以能源购买成本与负荷削减成本之和最小为目标函数,建立计及多能存储和综合需求响应的最优负荷削减模型;然后,基于时序蒙特卡洛模拟法,对计及多能存储和综合需求响应的多能源系统进行可靠性评估;最后,基于构建的含有储热、储电、储气等多能存储的多能源系统进行算例分析,评估了9个不同场景下多能源系统的可靠性。算例表明多能存储和综合需求响应可协同优化各时段能源供给和柔性负荷需求,减少元件故障导致的失负荷量,进而显著提升多能源系统的可靠性和经济性。     

综合能源系统运行可靠性评估评述Ⅰ:模型驱动法

综合能源系统运行可靠性更加关注系统在实时运行条件下的时变可靠性。对综合能源系统进行运行可靠性评估,不仅能实时反映系统运行状态,还能在考虑多重运行不确定性因素的前提下对未来短时段内的系统运行风险进行预测。综合能源系统涉及多个能源环节,存在不同供能子系统间的耦合问题,影响运行可靠性的因素极为复杂多样。为了规避短期运行风险,提升系统的安全性与可靠性,综合能源系统运行可靠性的建模及评估工作具有重要意义。该文首先对基于模型驱动的综合能源系统设备运行可靠性建模的研究现状进行阐述与总结;然后,从系统状态生成与选取、系统状态分析与评估、可靠性指标建立与计算三方面详细介绍了模型驱动的综合能源系统运行可靠性评估的研究现状;最后,系统归纳了现有研究存在的不足,以便后续研究进行参考和改进。     

多能信息交互支撑的综合能源协同优化调度对综合供能可靠性影响分析技术

多能信息互联打通了不同能源系统间的信息交互通道,使跨系统的能源综合调度成为可能,进而可实现紧急状态下的多能相互支撑,为综合能源系统整体供能可靠性的提升提供了新的手段。以能源集线器(energy hub,EH)作为信息集成与多能交互的核心,建立多能信息互补优化方法,对多能协同过程进行精准刻画与通用计算;在此基础上提出了基于影响增量的可靠性评估方法,整合事故发生概率与负荷削减信息,得到量化可靠性指标;进而,提出了协同优化、多能互补对系统供能可靠性的影响分析技术。在算例分析中验证了所提方法的精度和效率,合理的多能协同模式能够提升系统可靠性,还可促进可再生能源的高比例接入。     

综合能源系统混合时间尺度运行优化

综合能源系统融合电、气、热等多种能源子系统,不同能源网络动静态特性与设备控制特性差异显著。为实现电、气、热异质能流网络和设备协同运行,建立综合能源系统混合时间尺度运行优化框架,包含混合分辨率建模与混合指令周期调度。混合分辨率建模采用与气网、热网动态过程相匹配的模型分辨率刻画能流动态过程,平衡模型的精确度与问题的复杂度,实现电气热多能网络动态过程的协同优化;混合指令周期调度立足于多种异质能流的传输特性差异和多类型设备的控制特性差异,兼顾源/荷多重不确定性,确定各子系统的最佳调度指令周期,实现多能子系统间的协调运行。算例结果验证了所提方法的可行性。     

面向能源互联网的多能流静态安全分析方法

多能流是能源互联网的重要特征之一,涵盖电、热、冷、气、交通等多个能流子系统,带来诸多效益的同时也使系统更加复杂,安全问题更加突出。提出了面向能源互联网的多能流静态安全分析的概念和方法。多能流系统需要根据能流子系统之间的耦合程度确定合适的边界,其组成可分为耦合元件和非耦合元件。多能流系统静态模型的共性表现为网络拓扑约束和广义基尔霍夫定律,个性表现为支路特性和耦合元件特性。多能流求解方法可以分为联合求解和解耦求解。给出多能流静态安全分析的安全运行约束、运行状态分类、预想事故集和流程。电-热耦合算例验证不同能流子系统之间的相互影响,说明开展多能流静态安全分析的必要性。     

考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估

气电联合系统是能源互联网的重要组成部分,其可靠性评估对系统安全运行具有重要意义.因此,提出一种考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估方法.首先建立气电联合系统负荷削减优化模型,利用泰勒级数展开法对考虑气网潮流方向和天然气管道运行状态的天然气潮流约束方程进行线性化处理;其次引入电、气负荷综合需求响应以提升系统可靠性,并对可中断和可转移电、气需求响应负荷进行建模;然后提出考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估指标,并基于序贯蒙特卡洛模拟法获取系统设备元件的运行状态,评估考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性;最后对IEEE 24-NGS 12气电联合系统进行算例分析,评估了7种不同场景下气电联合系统的可靠性,仿真结果验证了所提方法的有效性.     

一种计及能量枢纽不同运行模式的综合能源系统混合能量流求解方法

综合能源系统的混合能量流求解是后续能量综合管理与调控的基础环节。为避免传统统一求解能量流时可能存在的模型维度高、收敛性差等问题,同时充分考虑能量枢纽（energy hub,EH）在不同运行模式下对系统能流分布的影响,提出了一种计及EH不同运行模式的综合能源系统混合能量流求解方法:基于EH建模以及建立电、气、热各能源子系统的能流独立求解模型,划分典型运行模式,利用EH单元输入输出的钳制约束对各能源子系统的能流独立计算结果进行迭代校正,实现EH在不同运行模式下的能流流程化求解。算例结果表明,此算例适用于不同运行模式的混合能量流计算,且具有较好的收敛性与合理性。     

基于先进绝热压缩空气储能站的电-热综合能源系统优化运行方法

为加强先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)与综合能源系统(integrated energy systems,IES)的多能互补协同,提高系统运行效率,文中提出了一种含AA-CAES能源站的电-热综合能源系统优化运行方法。首先,构建了含AA-CAES能源站的IES基本调度架构;其次,详细分析了AA-CAES装置在压缩和膨胀工况下的储热、换热及供热等特性,建立了AA-CAES电热联供联储运行模型;接着,基于热网管道传热延迟和损耗等动态特性,建立了考虑供热网储热惯性的热网方程;在此基础上,考虑了用户侧可调度资源,提出了计及综合需求响应的含AA-CAES能源站的IES日前优化运行模型;最后,在修改的IEEE33节点配电网和巴厘岛32节点区域供热网进行算例分析。仿真结果表明,所提方法可有效降低IES运行成本,提高IES可再生能源消纳能力。     

基于电热分时间尺度平衡的综合能源系统日前经济调度

综合能源系统能够提高能源利用效率、促进可再生能源消纳,已成为能源领域的重点研究方向。如何实现多能源的联合规划、协同运行是综合能源系统运行的重要问题。在热电联供型综合能源系统中,电能可实现实时调度;而热能具有热惯性,其供需可能不满足实时平衡,可依据某一调度时段内的总量平衡进行调度。基于此,提出了考虑电-热分时间尺度平衡的综合能源系统优化模型,寻求最优热调度时间尺度以满足用户舒适度及系统运行经济性双重要求。所提模型中电能为实时平衡,热能为调度时间尺度内的总量平衡,通过电-热分时间尺度平衡提高了机组运行的灵活性。用户舒适度采用国际ISO标准热舒适模型,可更加人性化地反映供热效果。以某省某区域冬季典型日为例进行仿真分析,结果表明所提模型能够得到最优的热调度平衡时间尺度与调度计划,在满足用户舒适度的同时提高了系统的运行经济性。     

输配一体化综合能源系统的运行多指标评估方法

为量化风电波动和设备随机故障等多重不确定因素对综合能源系统的影响,提出了一种输配一体化综合能源系统的运行多指标评估方法。在模型上,建立了含上层输网级能源网架和下层配网级能源枢纽的统一架构,精细刻画电/气/热等多种能源在发输配用全流程的耦合特性;在方法上,通过状态空间分割分别处理风电波动和设备故障场景,提出混合等分散蒙特卡洛抽样法改善评估收敛特性,并采用连续线性化方法求解最优多能流问题以平衡算法精度和速度,进一步提升评估效率;在指标上,面向低碳运行环境,建立计及运行经济性、系统可靠性、风电消纳性、能源环保性等在内的多指标评估框架,全面描述多重不确定因素对系统运行的影响。通过对包含17个能源枢纽的RTS79-40Node综合能源测试系统进行分析,验证了所提方法的有效性与合理性。     

数据中心综合能源系统优化运行研究综述

作为数字基础设施的重要载体,数据中心的数量和规模不断增长,导致系统能源消耗与日俱增,运行成本成倍上升。而综合能源系统(integrated energy system, IES)是以电力系统为核心,涵盖供电/气/冷/热等能源产供销一体化的复杂系统,其优化运行可实现对多种能源的综合管理和经济调度,采用IES替代数据中心的供能系统将是降低数据中心运行成本的有效方案。目前对IES的典型架构尚未明确定义,对基于数据中心的IES优化运行问题鲜有研究。首先介绍了IES以及基于数据中心的IES典型物理框架;其次分析了系统中耦合型运行设备的物理模型和能源集线器(energy hub, EH)及其扩展模型在系统中的应用;在此基础上,总结和梳理了国内外IES及基于数据中心的IES的优化运行现状,并提出了基于数据中心的多能源输入-多能源耦合-多能源输出的运行方式;最后,对基于数据中心的IES中能源不确定性及负荷预测、能源动态建模、优化调度策略及效益评价等重点发展方向和潜在的可研究内容进行了展望,以期为未来相关的项目落地、仿真研发等提供参考和借鉴。     

数据中心综合能源系统优化运行研究综述

作为数字基础设施的重要载体,数据中心的数量和规模不断增长,导致系统能源消耗与日俱增,运行成本成倍上升。而综合能源系统(integrated energy system, IES)是以电力系统为核心,涵盖供电/气/冷/热等能源产供销一体化的复杂系统,其优化运行可实现对多种能源的综合管理和经济调度,采用IES替代数据中心的供能系统将是降低数据中心运行成本的有效方案。目前对IES的典型架构尚未明确定义,对基于数据中心的IES优化运行问题鲜有研究。首先介绍了IES以及基于数据中心的IES典型物理框架;其次分析了系统中耦合型运行设备的物理模型和能源集线器(energy hub, EH)及其扩展模型在系统中的应用;在此基础上,总结和梳理了国内外IES及基于数据中心的IES的优化运行现状,并提出了基于数据中心的多能源输入-多能源耦合-多能源输出的运行方式;最后,对基于数据中心的IES中能源不确定性及负荷预测、能源动态建模、优化调度策略及效益评价等重点发展方向和潜在的可研究内容进行了展望,以期为未来相关的项目落地、仿真研发等提供参考和借鉴。     

基于改进时间约束Petri网的综合能源系统运行优化及可靠性评估

综合能源系统包含的设备和负荷类型众多,设备之间的耦合方式多样,在实际综合园区建设过程中,对不同供能方式的经济性和可靠性评估显得尤为重要。首先,通过构建冷热供能系统的时序模型、耦合设备和储能装置的通用模型,并结合时间约束Petri网基本建模原理,建立了系统的运行优化模型;然后,对系统中元件两状态模型进行分析,建立系统的状态空间模型;并通过系统状态进行随机抽样并计算相应的供能可靠性指标。最后,通过对含有储热、储电、储气等多能存储的实际综合园区进行算例分析,评估不同运行方式下多能源系统的可靠性和经济性,从而为实际园区建设提供理论分析依据。     

基于改进时间约束Petri网的综合能源系统运行优化及可靠性评估

综合能源系统包含的设备和负荷类型众多,设备之间的耦合方式多样,在实际综合园区建设过程中,对不同供能方式的经济性和可靠性评估显得尤为重要。首先,通过构建冷热供能系统的时序模型、耦合设备和储能装置的通用模型,并结合时间约束Petri网基本建模原理,建立了系统的运行优化模型;然后,对系统中元件两状态模型进行分析,建立系统的状态空间模型;并通过系统状态进行随机抽样并计算相应的供能可靠性指标。最后,通过对含有储热、储电、储气等多能存储的实际综合园区进行算例分析,评估不同运行方式下多能源系统的可靠性和经济性,从而为实际园区建设提供理论分析依据。     

计及综合能源系统接入影响的配电网可靠性评估方法

配电网与综合能源系统(Integrated Energy System, IES)的互联运行是未来配电网重要的发展方向,这将对二者供能的可靠性产生深刻影响。为更加准确地评估配电网可靠性,提出一种计及IES接入影响的配电网可靠性评估方法。首先,对IES-配电网联合系统建模;其次,分别建立IES和配电网的负荷削减 模型;然后,采用目标级联法(Analysis target cascading, ATC)分布式求解联合系统的负荷削减 问题,基于马尔科夫链蒙特卡洛,计算IES-配电网联合系统的可靠性指标;最后,在多种运行场景下对改进的IEEE RBTS-BUS6系统进行可靠性评估。算例结果表明,在合理的运行策略下,IES接入后可以大幅改善配电网可靠性,且热电联产机组对配电网可靠性的重要度最高。