考虑电网气网与城市废物处理协调的多能源系统优化模型

针对"无废城市"发展模式下的城市垃圾减量,及高比例可再生能源城市多能源系统中电网气网调节能力弱的问题,提出了考虑电网气网与城市废物处理协调的多能源系统优化模型。首先,建立了满足城市多时间尺度废物处理需求的废物处理设施能量消耗与产出模型,并提出了减废多能源系统(wastereductionmulti-energy system,WRMES)拓扑结构模型;然后建立了满足废物减量和运行成本最优的WRMES协调优化模型,并基于分解的多目标进化算法求解;最后,以我国东北某城市实际垃圾废物堆存量与多能源运行数据为基础,建立了WRMES优化仿真模型。仿真结果表明:所提模型在实现城市废物的快速减量的同时,可有效削减多能源系统的运行成本,提高电网气网调节灵活性。     

“无废”电–氢充能服务区多源微网优化运行模型

针对具有电、氢充能需求的高速公路服务区内的多能源负荷需求及服务区与周边生活垃圾处理需求,提出一种全可再生能源供能的"无废"电-氢充能服务区多源微网模型。首先,在电制氢、燃料电池、热解炉等多能源转换与存储设备的能量输入输出特性模型基础上,建立无废充能服务区多源微网(zero-waste charging service area multi-energy microgrid,ZWSA-MEMG)模型;其次,研究ZWSA-MEMG中多种能源转换、存储特性及多能流协调关系,建立基于高速公路充能服务区多源微网功率平衡、充能时间、多源负荷供能可靠性、可提供的电网调节性能等约束下的运行成本优化模型及其求解方法。最后,以我国西北某高速服务区实际多能源运行数据为基础,建立"无废"电-氢充能服务区多源微网优化运行仿真模型,算例仿真结果表明,该文提出的ZWSA-MEMG优化运行模型可有效提升具有垃圾处理能力的电-氢充能多能源系统的经济性,并可为电网提供较好的调节特性。     

考虑生物质废物分类处理的微能源网运行优化模型

针对"无废城市"与能源互联网背景下不断提高的微能源网自治能力和多运行模式调节需求,建立含生物质废物处理设施的电?热?氢?气微能源网优化模型.首先,分析不同生物质废物分类处理方法,针对干垃圾建立热解气化发电模型,针对湿垃圾和粪污建立发酵制气模型.其次,建立以微能源网运行成本最低和生态效益最大为目标的多目标运行优化模型.考虑到微能源网的多能源源荷不确定性以及废物产生量的不确定性,提出一种微能源网鲁棒多目标优化算法.算例结果验证了所提出考虑生物质废物处理设备供能的微能源网优化运行模型在提高多能源微网运行经济性的同时,能够提升城市的废物处理能力,实现能源消费与环境治理的有效融合.     

垃圾能源利用与城市多能源系统协同优化模型

随着城市级多能源系统的快速发展和城市垃圾处理设施供能规模的不断扩大,考虑垃圾处理过程的多种能源供能协调优化,并将其与城市多能源系统协同优化进行综合考虑,是提高城市垃圾处理能力和资源化利用水平及综合能源利用效率的重要途径之一.该文将垃圾处理系统等效为一个以垃圾为输入的供能系统,建立城市垃圾能源化利用供能系统(WRESS)、城市多能源系统和城市多源储能系统三者协同优化模型.首先,研究一定时间尺度内可用于供能的城市垃圾产量、最大允许堆存量与其对应的供能种类和供能特性之间的关系,建立垃圾能源化利用供能优化模型;其次,针对垃圾能源化利用可调节特性与多能源系统、多能源储能系统自身协调能力间关系,建立以运行和调节成本最小为目标的城市垃圾能源化利用与多能源系统协同优化模型;最后,以中国某城市实际垃圾处理与多能源运行数据为基础,通过三个场景仿真验证所提模型的有效性.仿真结果表明,该模型在提高城市垃圾处理能力的同时,能够有效降低多能源系统运行成本,并提升系统调节能力.     

考虑废物处理设施供能特性的乡村多能源系统自治优化模型

针对双碳目标下100%可再生能源供能的乡村多种产业垃圾废物处理、能源供需间协调优化问题,提出一种考虑粪污及生活垃圾处理设施供能特性与可再生能源协同的乡村多能源系统优化自治运行模型。首先,研究乡村畜牧养殖业粪污制气设施与垃圾焚烧发电设施的废物处理与能源产出特性,建立乡村废物处理设施的电、气能源供给模型;其次,研究大中型乡镇区域内电、热、燃气等多种类能源负荷的需求特性,建立基于100%可再生能源及废物处理设施供能的乡村多能源系统(villages multi-energy system integrated waste treatment and renewable energy,VMES-WRE)模型;然后,根据VMES-WRE能量输运特性,将其划分为供给侧、能量转换侧和负荷侧3个层次,研究基于3个层次协调的VMES-WRE供能、转换、存储和消费过程的多能量流自治优化运行策略;最后,以我国东北某大型乡村多能源系统及废物处理设施运行数据为基础,建立考虑废物处理供能与可再生能源协调的乡村多能源系统自治优化运行仿真模型,仿真结果表明,提出的乡村多能源系统自治优化模型能够有效协调废物处理设施供能...     

考虑新能源发电与储能装置接入的智能电网转供能力分析

可再生能源发电和新型储能系统接入电网后使得N 1重构路径的选择更为复杂,为解决此背景下智能电网转供能力的计算问题,在对二者时变运行特性分析的基础上,提出基于智能电网转供能力指标体系的N 1恢复模型,通过对转供能力指标计算公式线性化处理,并结合基于拓扑模型简化的人工智能(artificial intelligence,AI)优化算法,利用优化调整电网、可再生能源发电、新型储能系统的运行方式,实现电网N 1后转供能力最大。最后,以某实际典型电网为例,分析可再生能源发电和新型储能系统接入电网对提升系统应对N 1故障能力和实现负荷有效转移的作用,验证了转供能力指标对于定量描述智能电网自愈特性的有效性。     

基于农村新型产业结构的“能源–环境–经济”鲁棒优化模型

针对同时汇聚可再生能源发电基地、畜牧养殖业基地、种植业基地和城市垃圾处理基地的新型农村产业结构下乡村多能源供需特性,该文提出并建立一种乡村多能源综合体(rural multi-energy complex,RMEC)拓扑及鲁棒协调优化模型。首先,考虑城市周边乡村垃圾填埋场的垃圾堆存量变化特性,建立针对多种类垃圾废物集中化处理供能数学模型,并建立乡村多元产业数学模型。其次,建立全可再生能源供能的乡村能源综合体的能源供给、转换、存储的能量协调模型,并根据外部能源网的调节需求,建立乡村多能源综合体能量供给响应模型。考虑到乡村多能源综合体运行时的不确定性问题,建立乡村多能源综合体两阶段鲁棒优化模型,通过锥松弛和对偶转化将非凸的第二阶段问题转化为凸优化问题。最后,以改进的IEEE39节点配电系统、20节点配气系统和14节点的热力系统进行仿真验证。仿真结果表明,文中提出的乡村多能源综合体能够有效协调可再生能源发电、畜牧养殖和垃圾处理等各产业间关系,可为乡村振兴、新时代美丽乡村产业结构调整及能源转型提供理论支持。     

考虑电/热/气耦合需求响应的多能微网多种储能容量综合优化配置

在多能微网中配置多种储能设备有利于平滑可再生能源波动性,提升供能可靠性和用能经济性。以含风光发电和电/热/气负荷的多能微网为研究对象,研究考虑电/热/气耦合需求响应的微能源网多种储能系统优化配置方法。首先,基于人体对温度的模糊度以及电负荷和气负荷的可转移特性建立耦合需求响应模型。在此基础上,以经济成本和碳排放量最小为目标,建立了基于耦合需求响应的多种储能容量综合规划的多目标优化模型。然后,采用自适应动态权重因子以适应规划场景的灵活多变。最后,通过算例比较了应用耦合需求响应以及配置储能系统前后多能微网的经济性以及碳排放量,从而验证了所提方法的有效性。     

考虑不确定性的区域能源互联网源荷储协调优化

能源互联网概念的提出,为综合能源利用方式提出了新的思路。计及可再生能源出力和负荷预测不确定性,考虑区域内发电、储能、需求侧多种调度响应资源,采用多场景随机规划方法建立区域能源互联网的源荷储两阶段协调优化模型。日前考虑电价制定,以总社会福利最大为目标,确定第二天电价策略、需求侧响应情况及机组运行计划。日内以总运行成本最小为目标,对日前机组运行计划进行修正。算例证明所提出模型及方法能够充分调动发电侧与需求侧的响应特性,有效实现区域能源互联网系统的协调优化,保证系统的运行经济性和可靠性。     

考虑大规模风电接入的电力系统混合储能容量优化配置

不同储能技术在响应特性、经济成本、容量规模等方面各具特色,适用于不同的应用场景.由2种或多种储能装置耦合形成的混合储能系统往往能够综合各方技术经济特性,显现出更加优异的性能.针对现有电网受可再生能源出力波动性的影响日益严重、促进消纳存在技术瓶颈、调峰压力大等问题,提出了一种由全钒液流电池和先进绝热压缩空气储能组成的混合储能系统,建立了考虑大规模风电接入的系统容量优化配置模型.首先,分析了风电出力的频谱特性,提出了一种基于经验模态分解的风电功率分配策略;然后,基于该策略,构建了混合储能系统的双层容量优化配置模型,上层以规划期内总经济投入最小为目标决策混合储能系统的配置容量,下层以系统运行成本最低为目标决策其日前发电计划;最后,基于某实际电网典型日的风电及负荷数据对所提模型进行了仿真分析与验证.算例结果表明:所提混合储能系统的容量优化配置模型不仅可以满足电网的多性能需求,还能有效提升系统的经济性.     

协调大规模风电汇聚外送的储能配置优化规划

可再生能源富集中心与负荷中心分布上的不均衡,以及风电出力的反调峰特性,导致网络潮流对可再生能源高渗透率地区的大规模风电汇聚外送的约束日益凸显。结合风电汇集区及外送通道的布局特征,计及配置储能前后外送电通道利用率提升的影响,以储能系统配置净收益最大化为目标,建立协调大规模风电汇聚外送的电网侧储能优化配置混合整数线性规划模型,优化决策电网侧储能的选址定容及运行策略。算例分析表明,协调风电汇集区和外送通道空间分布优化规划电网侧储能,可提升外送通道的利用率,促进可再生能源消纳。     

储能在山东电网中的应用前景展望

随着山东电网可再生能源比例不断升高,电力系统面临安全稳定运行压力加大、新能源发电消纳困难、高峰供电不足等问题。储能系统具有高效率、快速充放电、响应时间短等诸多优点,是构建能源互联网的关键技术,是提升电网安全运行能力、提高可再生能源消纳、优化能源传输的重要方法。结合山东地区电力系统现状和当前储能支持政策,从调频、调峰、跟踪计划出力、减少弃风弃光率等四个方面分析适合储能发展的应用模式,研究探索储能在山东电网发展的适用性、经济性和容量配置建议。     

可再生能源发电对电网运行经济性影响分析

随着我国能源结构改革的推进,可再生能源并网电量持续稳定增加,可再生能源发电对电网运行经济性影响越来越大。在详细分析可再生能源发电对电网运行经济性影响因素的基础上,提出一种基于系统动力学的可再生能源发电经济效益模型,并进行系统仿真,仿真结果与实际可再生能源并网运行情况相符,验证了所提模型的可行性。     

多区域含冷热电联供和储能的综合能源系统运行优化

综合能源系统(Integrated Energy System,IES)是增加可再生能源消纳能力、提高能源利用效率、实现可持续发展的关键技术,多区域IES运行优化将各个区域根据负荷特性进行协同优化是重要研究方向。本文建立了含冷热电联共及储能的多区域IES优化混合整数线性优化模型,区域间通过热网交互,并采用场景分析法模拟可再生能源波动性,使用Yalmip和Cplex在MATLAB中进行优化分析。结果表明：考虑风电不确定性的多区域IES优化运行能实现热能的协调分配,提高系统能源利用率,储能设备可解耦热电联系改善系统运行经济性。     

高比例可再生能源电力系统的输配协同优化调度方法

随着可再生能源的高比例接入和主动配电网技术的发展,传统的输配割裂的调度模式容易导致输电网与主动配电网间发、用电计划制定协调性不足,难以充分消纳集中式与分布式的可再生能源。为解决上述问题,提出一种针对高比例可再生能源电力系统的输配电网分层分布式多源协调优化调度体系,充分尊重并利用各利益主体的自主运行特性,实现分散自治、协同优化。输电网层面,利用改进区间法处理可再生能源不确定性,构造能量和备用协调优化模型。配电网层面,设置局部调度层,利用场景法对含储能系统的分布式可再生能源进行联合出力优化,将配电网层子问题构建为动态经济调度模型。在此基础上,利用目标级联法进行输配调度迭代求解,各层间仅需交换部分边界功率信息进行协调,最终获得输配协调的最优调度策略。算例结果表明调度计划的制定兼顾了输、配电网发电资源,有助于提高电网运行经济性和可再生能源消纳能力。     

百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务调度的联合优化模型

电化学储能是高比例可再生能源电网提高灵活性与稳定性的有效资源之一.文中建立含电网侧百兆瓦级大规模电化学储能的多资源多辅助服务联合优化调度模型,在设计储能参与调峰与频率响应双重辅助服务调度原则的基础上,解决多时间尺度协同调度问题,进行频率响应中储能调控参数的影响分析与选择,提出联合调度的简化优化模型.利用迭代思想,将非线性优化问题转化为两阶段主子问题求解.算例结果表明,所提出的百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务优化方法可充分利用储能资源,在提高频率安全水平的同时,增强可再生能源的消纳能力,提升系统运行的经济性.     

含P2G和混合电储能的矿山综合能源系统多目标优化调度

为了提高分布式光伏消纳能力、优化矿山能源利用效率,提出一种基于电转气(P2G)技术和煤层气发电技术的光-储-气-废弃矿井抽蓄多能耦合矿山综合能源系统(MIES),该系统将弃光电量通过电解水制CH4作为煤层气发电的补充,并采用混合电储能平抑光伏出力波动.在对多能耦合MIES进行分析的基础上,构建矿山电、气、热、冷不同能源转换装置的数学模型,并以总运行成本和弃光电量最小为目标,建立MIES协调优化调度模型.不同运行场景下的调度结果表明,所提模型能实现协调调度,提高弃光电量的消纳,降低总运行成本.对不同储能模式下P2G和混合电储能装置之间互补协调能力的分析结果表明,所提模型能提升系统运行灵活性,实现能源最优经济利用.     

考虑制氢储能参与的互联电力系统优化调度研究

在能源互联网背景下,可再生能源发电并网比例快速增长,而由于风电出力特性等因素的影响,风电并网时出现大量弃风,未能实现全消纳。以减少弃风为前提,运行成本和环境成本最小为目标,构建含制氢储能的电–气综合能源日前经济调度模型。通过对比系统中制氢储能单元参与前后的弃风电量、运行成本和环境成本,验证了制氢储能对减少弃风,提高系统经济性和环保性的作用。仿真算例表明:构建的电–气综合能源系统,在很大程度上实现了风电全额消纳,且制氢储能的参与使整个系统的经济性和环保性都有所提高。在能源互联网的背景下,该模型的提出对系统能够经济、环保地运行具有重要意义。     

基于垃圾固废基地的电-气系统规划

随着能源互联网的推进,多能源系统的协同优化问题成为热点。在一个典型垃圾固废基地的基础上,提出了垃圾固废基地的电-气系统规划方法,以垃圾固废基地年费用最小为目标,提升垃圾固废基地中沼气的利用率,并且提高系统运行的经济性。最后在算例中对垃圾固废基地的电-气系统进行验证。结果表明,规划后的垃圾固废基地沼气的利用率和系统的经济效益得到了很大的提升。     

计及经济性的高比例新能源区域电网的不同储能类型的容量配置对比分析方法

随着可再生能源在中低压电网中规模化发展,以锂电池储能和小型抽水蓄能为主的多耦合储能系统在低压区域电网迅猛发展。以含储能的高比例新能源区域电网的经济性为目标函数,综合考虑偏远地区自然资源分布情况,对区域电网的储能系统进行配置优化,并对系统的最优配置进行性能分析。采用多目标优化算法,从系统设备的运行状态、最优配置方案和经济性角度出发,分别对含锂电池储能和小型抽水蓄能的区域电网进行分析。结果表明,风光抽水蓄能系统在经济性、供电可靠性和电能损失方面均优于风光锂电池储能系统。针对两系统最优配置方案各组件运行状态进行分析,可知锂电池储能的调峰能力和能源储存效率高于小型抽水蓄能装置,但其使用寿命较短且安全性较差,从长远角度考虑,使用小型抽水蓄能装置更为合理。