面向能源互联网的新型能源子网系统研究

提出面向未来能源互联网的以新型全可控柔性配电装备:电能交换器和电力集能器为核心的能源局域网与能源子网层次化配用电侧灵活配电系统架构,在此基础上,结合信息物理系统对以电力集能器为核心的能源子网进行了较详细的研究,并详细设计了电力集能器的系统结构,给出了其核心模块的主电路拓扑,同时提出了适用于当前应用场景下的能源子网组网模型,并对各种运行工况和暂态过程下的能源子网进行计算机仿真分析,论证其可行性和有效性。     

综合能源并网CPS模型及信息化安全防护方案研究

大量分布式综合能源接入配电网,给配电网安全运行带来了新的问题与挑战,随之产生了对自动化数据接入及信息安全技术应用的新需求。综合能源并网系统是一个典型的信息物理系统。针对综合能源并网信息互联网化接入带来的信息安全问题,提出满足综合能源侧数据采集及电网主站侧应用的信息物理建模需求,并建立了其五元组信息物理模型,进而采用马尔可夫决策过程模型,设计了基于信息物理模型的安全防护方案,以满足面向综合能源的互联网信息接入和业务应用要求,算例分析结果证明了设计的综合能源并网信息物理模型和安全防护方法的有效性。     

主动配电网中以数据为中心的能源生态系统（英文）

近年来随着一些新兴技术的涌现,现代配电系统不断集成大规模分布式能源、先进通信技术、计算与控制技术,并快速演变成为复杂的物理-信息系统,即为"主动配电网"。本文对构建主动配电网中面向数据的能源生态系统进行了展望,给出了能源生态系统的定义与关键特征。为支撑能源生态系统的构建,特别提出了一个分布式、面向数据的信息-物理基础设施,同时讨论了该基础设施能够向主动配电网提供的多维度服务模型和交互环境。最后,本文提出了可构建在信息-物理基础设施之上的数据应用,这些可作为未来的研发方向。     

主动配电网电能质量实时监测系统设计与实现

设计并实现了一套面向服务的浏览器/服务器(B/S)模式主动配电网电能质量实时监测系统,提供主动配电网逐层消纳分布式电源过程的电能质量实时监测功能,重点观测潮流方向变化对电能质量水平的影响。该系统基于IEC 61850标准建立电能质量信息模型,通过制造报文规范(MMS)将现场电能质量实时监测数据上传到主站解析并存入实时数据库;采用Silverlight技术对主动配电网主接线进行建模和绘制,客户端通过Windows通信基础(WCF)服务与服务器端通信,获取实时监测数据,并结合主接线图实现主动配电网电能质量全局实时监测功能,达到数据图形一体化展示效果。该系统在广东某地区主动配电网示范工程中正常运行使用,为主动配电网控制策略制定及电能质量问题分析治理提供了有效数据支持,证明了系统的可靠性和实用性。     

网络化多通道电能质量监测与分析系统的研制

为实现大型企业配电网电能质量的统一集中监控,设计并研制了一种基于网络的分层分布式多通道电能质量监测与分析系统,系统由单独多通道电能质量采集与分析下位机、数据显示与统计上位机和基于网络的分层分布式组网设备组成。下位机采用数字处理器TMS320F28335以实现采用瞬时无功功率法和改进负序电流电压计算法对电网中的谐波、无功、负序等电能质量参数的计算,同时具有越限报警保护功能。上位机主要完成数据显示和报表统计功能,并提供良好的图形用户界面。通过先进的分层分布式组网技术,将单独电能质量监测与分析装置进行组网,从而实现了配电网电能质量的统一集中管理和对全网范围内电能质量治理设备的协调控制。现场应用结果证明了系统的实用性。     

基于动态电价机制的用户侧分布式储能电能交易策略

用户侧分布式储能具备优化用户电力负荷曲线和协调消纳系统侧可再生能源发电的能力。提出一种基于动态电价机制的配电系统用户侧分布式储能电能交易策略。首先,该策略在充分考虑新能源出力和用户电能需求不确定性的基础上,构建用户侧分布式储能和配电系统的日前电能调度模型;然后,根据动态电价机制对用户侧分布式储能调度计划和系统侧可再生能源消纳水平的影响,建立基于主从博弈的配电网运营商和用户侧储能运营商的电能交易模型,并采用启发式算法获取博弈模型的均衡解;最后,通过算例验证了所提电能交易策略可有效提升配电网运营商的经济效益与新能源消纳水平,并降低用户侧的运行成本。     

基于主从博弈的配电网与多微网双层优化研究

针对配电网与多微网系统（multi-microgrids,MMG）间的电能交互和能源协调问题,提出了一种配电网运营商（distribution system operator,DSO）设定电能交互价格的方法,以协调MMG系统的能量交易。构建了DSO与MMG的电能交易框架,分析了两者的主从博弈关系,并引进P2G与CCS联合装置（P2G-CCS）改进传统CHP机组,以降低碳排放;建立了基于Stackelberg理论的DSO与MMG主从博弈优化模型,通过上层DSO设定电能交互价格,引导下层MMG系统运行优化,使其对DSO的决策进行响应;利用二分法分布式优化算法结合CPLEX求解器对所建立模型进行求解。结果表明,该文提出的博弈模型有效地协调了MMG的优化运行,在碳排放方面,证明了CCS-P2G的引入,有效减少了微网运行过程中的碳排放量。     

清華大學能源互联网研究院能量管理与调控研究中心

正清华能源互联网研究院成立于2015年4月,致力于发挥清华大学在电气、材料、热能、核能、水利、信息、环境、建筑等多学科交叉的综合优势,建设能源互联网领域的人才培养中心、科技创新中心。清华能源互联网研究院下设的能量管理与调控研究中心面向能源互联网的安全可靠与高效运行,旨在开创和引领未来能源网络能量管理与运行控制的基础理论与应用技术研究,方向涵盖多能协同调度、可再生能源、信息物理融合系统、主动配电网与微网、需求侧响应等。     

高渗透率分布式电源按节点关键性接入配电网的运行风险评估

负荷出力波动性、分布式电源高渗透性和电力电子装备多样性使得配电网安全稳定运行分析的难度增加。为此,提出一种基于复杂网络理论和效用风险理论的配电网关键节点辨识方法,并进行了高渗透率分布式电源按节点关键性接入配电网的运行风险分析。考虑网络动态性和负荷时序性,计算不同时刻的线路电气介数,实现配电网加权拓扑动态建模;考虑配电网安全性、经济性和网络结构稳定性,建立多角度关键节点辨识指标体系,基于改进网络分析法和改进熵权法分别计算辨识指标主客观权重,结合逼近理想解排序法实现了不同时间断面的节点关键性综合评估与排序。最后,基于某地区实际配电网历史运行数据和设备参数建立仿真模型,进行高渗透率光伏电源按关键节点集合接入配电网的仿真分析,验证了所提方法可以有效提高配电网电压稳定裕度,降低支路负载率,推动复杂网络理论在城市能源互联网中的应用。     

基于电能质量态势感知的分布式发电主动运行决策方法

可再生能源的随机性和不确定性使得电网运行环境异常复杂,对配电网电能质量产生很大影响。为解决配电网电能质量问题,首先利用态势感知技术,在广域时空范围内,对涉及配电网电能质量变化的各类信息元素进行采集、理解与预测,准确有效地掌握电能质量变化态势;其次,在精准预测电能质量未来变化趋势基础上,通过对微电网变流器主动运行决策模式的控制,来改善配电网电能质量。文中提出了电网与微电网变流器之间的信息交互架构,利用马尔可夫决策过程建模知识,建立了变流器态势感知与主动运行决策马尔可夫决策模型,并提出先进变流器控制策略,以实现对配电网的态势感知与最优运行模式决策,为解决电网电能质量控制提供了更多有效的手段,保证了配电网的安全可靠运行。     

国内外能源转型比较与启示

当前全球能源转型正处于加速推进时期,各国转型进程呈现出一定的差异化特征。基于对能源转型发展方向的剖析,提出涵盖能源结构、能源效率、能源安全、能源价格4个维度的能源转型评价指标体系。在此基础上,对中国、美国、德国、法国、日本、韩国等主要国家能源转型情况进行对比分析,进而提出对中国能源转型的结论与启示。     

城市能源面域利用的发展与展望

回顾了能源面域利用的发展历程及其在不同发展阶段所呈现的系统形式和内涵特性;同时,从节能效益,社会和经济效益,以及对未利用能源的活用等多个角度全面阐述了城市能源面域利用的潜在效果.此外,结合物联网技术、云计算等现代信息技术的发展,提出了未来城市能源面域利用所呈现的一体化、智能化、人性化的发展态势.     

清洁和可再生物质能源发展的思考

作为战略新兴产业的清洁和可再生的生物质能源,虽有替代化石能源、保护环境、促进现代农业和农民增收等社会需求和《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源中长期发展规划》等法规条例的推动~([1-2]),但发展一直不尽人意。以我国出台的《大气污染防治行动计划》为背景,阐述了我国发展可再生物质清洁能源替代煤炭、化石能源已具备的成熟时机和条件,通过对比分析,得出以生物质为原料获取天然气是实施气代煤的最佳途径。     

多接口能源路由器主回路结构及功能仿真

能源路由器是构成未来能源互联网的重要设备。在分析基于能源路由器的分布式能源共享方式的基础上,分析了能源互联网对能源路由器的基本要求,并提出了一种基于电力电子变换器的模块化多接口能源路由器主回路结构,包括储能及其变换器,公共直流母线和能源接口,其中能源接口根据其用途可分为网络能源接口和本地能源接口。简要介绍了能源路由器各个模块的控制策略,在相应控制策略下,能源路由器一方面能够满足本地分布式电源的接入和负荷的供电需求,另一方面能够控制其多个网络能源接口的交换功率,实现多个能源路由器之间或与外部电网之间能量的点对点传输,即能源路由功能。提出了一种能源路由器储能和各网络能源接口之间的能量管理策略,能够实现分布式电源就地消纳及能源的网络共享。在MATLAB/Simulink环境下建立了能源路由器仿真模型,对能源路由器的动态响应特性和能量管理策略进行了仿真,结果验证了所提出的能源路由器主回路结构及控制策略的正确性和有效性,验证了能量管理策略的可行性。     

考虑农业-气象-能源耦合的农业能源互联网理论及应用

在中国大力发展能源互联网和建设设施农业背景下,气象是影响农电负荷侧季节性和农业新能源发电侧不确定因素,为了给新能源和农业发展相互促进提供新思路,有必要对农业-气象-能源耦合的农业能源互联网进行研究。在能源气象、农业气象和农业能源互联网的研究现状的基础上,总结了农业、能源、气象三者的耦合机理,研究了三者耦合所带来的影响,阐述了农业能源互联网体系架构下应对能源气象和农业气象影响的重要技术的应用场景,从3个层面对农业能源互联网进行剖析。     

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。     

A review and future prospects of renewable energy in the global energy system

Global energy consumption in the last half century has rapidly increased and is expected to continue to grow over the next 50 years,however,with significant differences.The past increase was stimulated by relatively "cheap" fossil fuels and increased rates of industrialization in North America,Europe and Japan;yet while energy consumption in these countries continues to increase,additional factors make the picture for the next 50 years more complex.These additional complicating factors include China and India's rapid increase in energy use as they represent about a third of the world's population;the expected depletion of oil resources in the near future;and,the effect of human activities on global climate change.On the positive side,the renewable energy(RE) technologies of wind,bio-fuels,solar thermal and photovoltaics(PV) are finally showing maturity and the ultimate promise of cost competitiveness.     

工业企业能效审计及相关建议

能源审计是能源管理的重要手段和先导环节,对规范有效地开展工业领域的电力需求侧管理工作具有重要意义。从企业能效审计的范围、典型的程序和方法、审计报告等方面进行分析,并针对我国目前工业企业开展能效工作的现状,提出培育专业能效审计队伍、建立能效审计机制等工作建议。     

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。     

电力营销管理中电费电价分析方法的探讨

目前电力营销管理工作进一步深化，对电费、电价的分析要求也更深入、更细致。结合统计学的理论分析原理，介绍了如何将其有效地应用到实际分析工作的方法。