面向园区微网的综合能源系统多目标优化设计

考虑到园区综合能源系统的输入能源及能源转换设备的选择多样性,以及当今社会对综合能源系统的环保性及节能性的高度重视,提出了一种面向园区微网的综合能源系统多目标优化设计方法。首先建立系统的基本架构;然后以年总费用、年污染排放和年能耗为优化目标,运用两阶段优化方法对系统进行优化;最后采用基于证据推理的决策方法得到最优的系统方案。算例结果表明,所提园区综合能源系统在经济、环境和能源3个方面的效益都高于单供系统和"以热点电"运行策略下的联供系统;而"以电定热"运行策略下的联供系统虽然具有更好的环境和能源效益,但其经济效益远低于园区综合能源系统;因此,所提园区综合能源系统的综合效益最高。结果还表明,太阳能可有效提高系统的综合效益;而系统与电网的联网方式也对系统具有较大影响。     

太阳能冷热电联供系统的策略评估和优化配置

冷热电联供(CCHP)系统相比于分供(SP)系统而言,具有能效高、污染少,可以实现能源的梯级利用等特点,成为未来分布式供能系统的发展趋势。文中将太阳能与CCHP系统相结合,设计了光伏光热一体化联供(PVST-CCHP)系统和太阳能综合利用联供(PVCU-CCHP)系统,并构建了以热定电和以电定热两种运行控制策略。基于全寿命周期法,建立了能源、环境、经济和综合评估的多指标评价体系。以SP系统作为参考,利用算例对PVST-CCHP和PVCU-CCHP系统的运行策略进行了评估。在此基础上,采用粒子群优化算法对最优联供系统的机组台数和燃气轮机容量进行了优化配置,实现了联供系统的综合效益最大化,为太阳能的综合应用提供了参考。     

有源配电网下多能互补协调优化策略研究

首先以冷热电联供系统和有源配电网为基础,以经济调度为目的,建立了一种新型的综合系统。该综合系统加入了风力、光伏等分布式能源。研究了综合系统的协调优化调度方法,基于用户的冷-热-电负荷特性,利用以电运行和以热运行策略混合使用,结合联供系统的运行成本、配电网的网损最小为优化目标,建立了多目标联合优化模型,考虑了电网的分时电价与天然气的费用,对联供系统热电运行出力进行了综合优化。以山东省某示范园区的夏季负荷为例进行分析,验证所提方法能够有效提高联供系统的效率以及能源的利用率,显示了多种清洁能源互补发电的作用和经济优势。     

基于线性规划的太阳能辅助热电联供机组运行优化研究

引入太阳能分担热电联供机组热负荷,是提升机组调峰能力及可再生能源消纳的有效措施。本文基于线性规划方法,以太阳能辅助热电联供机组运行收益最大为目标,建立了包含太阳能集热场、储热系统和热电联供机组在内的太阳能辅助热电联供机组运行优化模型,并采用GAMS软件和CPLEX求解器进行求解。以河北某330 MW热电联供机组为例,根据典型日和供热季逐时气象数据和负荷条件进行算例分析,得到太阳能辅助热电联供机组总运行收益和关键设备的逐时出力分配。结果表明:优化后的太阳能辅助热电联供机组能够满足用户负荷需求,且相较于独立燃煤热电联供机组在可再生能源消纳、节煤和经济性方面优势明显。     

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。     

基于粒子群算法的冷热电联供系统优化调度

近年来随着用户对供能形式的需求不断丰富,传统的以单一电能为形式的供能系统已经无法满足能源用户的需求。考虑了冷热电联供系统(combined cooling heating and power,CCHP)对不同能源协同供应的特点,对以风能、太阳能、天然气和储能协同供能的冷热电联供优化问题进行研究。综合考虑不同费率结构以及可再生能源带来的功率波动,以经济成本和环境成本为目标,构建了含燃气发电机、燃气锅炉、电制冷机、蓄电池组等机组的冷热联供能源协同优化模型。采用粒子群算法对多目标进行求解优化,结果表明该算法能够同时满足系统的经济性和环保性,对促进各种能源的综合利用具有实际意义。     

氢电综合能源供应微电网的优化调度

利用可再生能源进行制氢和供电是提高微电网经济效益的手段之一。对氢电综合能源供应微电网进行优化调度,可提高系统供能可靠性和可再生能源利用率。建立了氢电综合能源供应微电网的系统结构,利用可再生能源电解水制氢供应氢负荷需求,通过储氢罐存储剩余氢能,采用燃料电池补充电负荷的不足。分析了可再生能源和负荷变化下的微电网运行模式,提出了保证供能可靠性的微电网综合协调调度策略。建立了以系统运行收益最大化为目标函数以及负荷失电和失氢率、弃风与弃光率等为约束条件的微电网优化调度模型。案例分析表明,提出的优化调度方法能够实现氢和电负荷的可靠供应,微电网可以获得较高的收益,同时可再生能源的利用率得到提高。     

基于需求侧综合响应的热电联供型微网运行优化

热电联供型微网具有能源利用率高、灵活可靠的特点,成为实现能源生产和消费转型、解决环境问题的重要手段。热电联供型微网热、电紧密耦合,给其运行的灵活性和经济性带来了不利影响,为此提出基于需求侧综合响应的热电联供型微网运行优化方法。需求侧综合响应包含热负荷响应和电负荷响应,可为热电联供型微网的热、电生产提供优化空间。热负荷响应建模根据建筑物热工模型,建立供暖功率与室内温度的关系方程。电负荷响应考虑可转移负荷。在此基础上建立热电联供型微网运行优化混合整数线性规划模型,采用CPLEX软件进行求解。算例分析结果表明,需求侧综合响应的应用提高了热电联供型微网热、电生产的灵活性,同时给系统运行带来了可观的经济效益。     

含光伏蓄电池的冷热电联供系统运行模式评估

冷热电联供(CCHP)系统以其高效、清洁的特点而受到广泛的关注。将作为清洁能源和可再生资源的太阳能加入联供系统,可以进一步缓解能源危机和环境污染问题。为了提高分布式电源并网的稳定性,设计了一种可以平滑输出功率的光伏蓄电池系统,并将其与传统的CCHP系统相结合构建了一个综合型的联供系统。在热跟随(FTL)和电跟随(FEL)两种运行模式下,考虑电动汽车充电负荷的影响,评估环境成本和全寿命周期成本两个指标。     

太阳能冷热电联供系统的综合性能评价与研究

为了高效利用丰富的太阳能资源,同时满足用户多样化能源的需求,可以采用太阳能实现冷热电联供。当太阳能作为热源或辅助电源时,系统较为稳定且控制方法简单。但是当两种形式同时存在时,会导致太阳能的能源利用率降低且成本升高。因此,需要一种方法对太阳能冷热电联供系统(PV/T-CCHP)的优劣进行评估。提出采用基于Fuzzy-AHP的多目标决策法(MCDM),建立PV/T-CCHP系统指标体系。以传统的分供系统作为参考,从四个角度分别评估了PV/T-CCHP系统运行性能、不同控制策略下的运行性能以及综合运行性能。研究结果可以为PV/T-CCHP系统的设计运行提供参考。     

太阳能综合利用的冷热电联供系统控制策略和运行优化

随着节能减排观念日益深入,利用太阳能等可再生能源成为解决目前严重的化石能源危机和环境污染问题的有效途径,而冷热电联供(CCHP)系统以其能效高、污染少、可以实现能源的梯级利用等特点,成为未来分布式供能系统的发展趋势。在此背景下,将太阳能与CCHP系统相结合,设计了一种能够实现太阳能光伏光热综合利用且同时满足冷热电负荷需要的联供系统。分别建立了能源、环境、经济评价3个方面的评估指标,并利用判断矩阵法将上述3个指标形成了一个综合评估指标,同时设定了系统以热定电和以电定热2种运行方式,并分别设计了3种不同控制策略。通过算例分析了系统的电制冷机最优制冷比、太阳能光伏发电最优容量和运行控制策略的评估,验证了所提模型和控制策略的有效性和可行性,为太阳能综合应用于CCHP系统提供了参考。     

冷热电联供系统多目标优化研究

在研究冷热电联供系统发展现状与运行原理的基础上,以冷热电联供系统相对于分供系统节约的能源消耗和二氧化碳排放作为约束条件,以联供系统和分供系统的投资差值为目标函数,构建了一个惩罚函数,并以某地区为实例研究冷热电联供系统与分供系统在满足节能减排效果的条件下,达到最优经济效果的状态。研究结果表明,在文中所给定的系统状运行态下,联供系统的节能减排效果优于分供系统,在电气价格比大于0.13时,联供系统投资小于分供系统。     

考虑风光不确定性的含储能CCHP微网市场环境下两阶段鲁棒优化运行策略

冷热电联产(combined cooling, heating and power,CCHP)微网系统能够实现能源的梯级利用,在提高能源利用效率的同时可以促进可再生能源消纳。文章综合考虑CCHP微网在电力市场环境下运行的特殊性和风光可再生能源出力的不确定性,建立两阶段鲁棒优化模型,提出了一种计及储电和储热综合储能系统的CCHP微网调度策略。算例结果表明考虑不确定性的鲁棒优化运行策略可以有效降低可再生能源出力偏差,提高CCHP微网运行成本的风险,并且可再生能源的预测与实际出力偏差越大,效果越明显。     

考虑CCHP的工业大用户综合能源系统扩展规划

工业大用户是一个多能源综合供给系统,传统的工业大用户综合能源系统(integrated energy system,IES)规划忽略了多种能源的参与。计及冷热电联供系统(combined cooling, heating and power,CCHP),考虑多能梯级利用及其与可转移生产任务的耦合关系,文章建立了工业大用户综合能源系统扩展规划模型。目标函数为系统综合成本最低,其中包括与售电公司交互成本、大用户自发电成本及生产任务转移成本,模型中考虑了多能耦合平衡约束、发电设备技术约束、可转移生产任务负荷调度约束等约束条件,优化CCHP的容量配置。该模型是一个混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)模型。最后通过算例对所提模型进行验证,结果表明在工业大用户综合能源系统规划中考虑CCHP能够提高用户用能的灵活性,有效降低综合成本。     

微燃机冷热电联产系统的经济优化

微型燃气轮机(简称微燃机)冷热电联产系统(combined cooling,heating and power,CCHP)具有极高的能源利用效率,其经济效益明显。首先建立了基于微燃机的冷热电联产系统的仿真模型及经济优化模型,分别分析了冷热电负荷比例、燃料价格、剩余电力上网政策、购电电价等对系统经济性的影响。在分析电价的影响时,分别按固定电价和实时电价进行了分析。算例分析表明微燃机CCHP系统的运行成本不仅跟冷热电负荷的需求有关,还与电网电价、微燃机燃料价格和锅炉燃料的价格有关。     

燃气内燃机冷热电联供系统节能经济性分析

针对华北地区面积为6 000 m2的办公楼,建立了燃气内燃机冷热电联供系统的供能方案并制定了运行策略。在系统发电上网的条件下,对供能方案的能源利用率和经济性进行了分析。与用市电、电制冷、燃气锅炉供热或热电联产集中供热的两种常规供能方式进行比较,并分析了天然气价及电价对系统经济性的影响。结果表明:燃气内燃机冷热电联供系统一次能源利用率可达70%以上,明显高于传统分供系统;当天然气价小于3.3元/m3时,或者电价大于0.65元/kW·h时,三联供系统经济性优于传统分供系统。应结合建筑的具体情况和当地能源价格,合理选择供能方式。     

基于混沌自适应粒子群算法的冷热电联供系统优化

在研究冷热电联供系统优化运行的过程中,为了更好地优化调度冷热电联供系统中各设备的出力,提出了基于Tent映射的混沌搜索和非线性自适应粒子群算法相结合的优化算法。建立了一个包含风机、光伏、微燃机和燃气锅炉等主要设备的冷热电联供系统模型。以联供系统的运行成本、污染物排放量和能源利用率为目标,建立了多目标优化模型。在满足设备出力、功率平衡等约束条件下,利用Matlab进行了优化求解。仿真结果表明,所提出的冷热电联供系统优化方法,可以有效地提高经济效益,减少污染排放,提高能源利用率。     

微电网经济优化运行研究综述

优化运行是微电网实现经济效益和环境效益的关键,而对储能系统灵活控制是实现优化运行的核．对微电网经济优化运行研究进行综述,主要讨论了动态优化中的多种目标函数及其处理方式;阐述了微电网系统和冷热电联产系统的各种约束条件;重点探讨了微电网中储能系统模型及其优化策略;分析了考虑需求侧管理的微电网经济优化运行;研究了电动汽车作为需求侧资源引入到微电网中对经济优化运行的影响;最后对未来研究进行了展．     

考虑电能交互的冷热电多微网系统日前优化经济调度

多个冷热电联供型微网接入同一区域配电网,形成以配电网为核心的冷热电联供型多微网系统。当冷热电联供型多微网间通过联络线进行电能交互时,给传统的多微网系统优化调度问题带来了挑战。在分析典型冷热电联供型微网供能结构的基础上,研究供用储设备间的冷热电能流动关系和设备的数学模型,建立考虑微网间电能交互的冷热电联供型多微网系统优化经济调度模型。通过天津中新生态城算例,分析各个冷热电联供型微网中设备出力和冷热电负荷平衡情况,与多微网间不存在电能交互时的优化调度进行经济成本、CO₂排放量和各微网与电网交易电功率值的比较,与传统冷热电联供系统“以热定电”和“以电定热”运行方式下多微网系统的总运行成本进行对比,验证所提模型的经济性、环保性和有效性,并对微网间交易电价的制定做进一步研究。