基于社会清洁福利最大化的电热联合双边竞价 市场出清优化策略研究

清洁能源利用和可再生能源消纳是区域电-热综合能源系统研究的重点。基于电-热联合双边竞价市场及其供需侧资源报价策略,提出计及能源碳排放和风机弃风的系统运行环境价值成本概念。同时考虑系统供需侧分布式能源站和多能用户利益,构建以社会清洁福利最大化为目标的市场出清策略模型,确定联合市场交易最优策略。通过算例仿真结果表明,所提市场出清策略模型可以有效促进清洁能源利用和可再生能源消纳,显著降低系统供能过程中造成的环境污染。     

面向多级市场出清的负荷聚合商联合交易策略

在以新能源为主体的新型电力系统发展模式下,电网将面临灵活性资源严重不足的问题,亟需引导用户侧可调控资源主动参与系统的平衡调节服务。提出一种考虑日前主能量市场、日前备用市场及实时平衡市场的多级市场衔接框架,基于负荷聚合商引导终端用户参与至多级耦合市场的市场化调度中。在日前主能量市场与备用市场,提出负荷聚合商可调节负荷状态感知模型及日前电能量与备用联合市场的竞价模型,系统运营商实现日前主辅能量市场的阶段性出清。在实时平衡市场,提出负荷聚合商基于用户侧富余可调节资源的实时平衡市场竞标模型,系统运营商基于实际系统运行需求实现平衡资源的出清与备用资源的调度。最后基于 IEEE 30 节点系统验证了所提出市场框架可有效激励用户侧主动响应电网调控需求、降低系统供需不平衡风险。     

考虑冷热电需求耦合响应特性的园区综合能源系统优化运行策略研究

近年来,为了促进可再生能源消纳、提高能源利用效率,园区综合能源系统得到大力推广及应用,建立精细化的综合需求响应模型是实现园区综合能源系统供需双侧协调优化运行的关键。该文首先构建了能源供需双侧同时存在耦合的园区综合能源系统运行架构,然后基于电力负荷价格弹性响应模型推导建立了考虑冷热电需求耦合响应特性的精细化综合需求响应模型。在此基础上,以综合能源系统运行成本最小为目标,建立了园区综合能源系统优化运行模型,该模型通过优化能源需求侧的售能价格和能源供给侧的设备运行参数等,实现能源供给侧和需求侧的协调优化。最后基于一个典型综合能源系统对所建综合需求响应模型和园区综合能源系统优化运行模型进行仿真计算,计算结果表明,所提考虑冷热电需求耦合响应特性的综合需求响应模型可以准确描述多种用户参与需求响应的耦合响应过程,所提园区综合能源系统优化运行模型实现综合能源系统经济性的提升,促进可再生能源的消纳。     

电力用户侧参与的综合能源系统优化调度

针对传统需求侧响应在热力系统描述方面不能满足综合能源系统应用的问题,提出了用户侧参与下的电、气、热综合能源系统联合优化调度模型。用户侧采用可转移电力负荷分类参与需求侧功率调整;综合考虑系统内部电气热的耦合及分时电价、气价等,并利用储能系统的时移特性;以调度周期内系统运行成本以及负荷调用补偿成本之和最小为目标函数,增设了考虑系统热负荷需求及电锅炉提供电力需求转换的热力平衡方程等式约束。仿真结果表明,相较于用户侧不参与调度的优化模型,用户侧的参与可改变原电力负荷曲线实现削峰填谷,同时降低综合能源系统总成本,保证综合能源系统正常运行及实现系统内源、储、荷协调互动。     

基于分段竞价的售电侧需求响应策略

需求响应可以有效改善负荷曲线,提高系统可靠性。在分段竞价模式基础上,提出了用户可平移负荷参与需求响应的方式。根据发电成本随连续生产时间的增加而有所降低的特性,建立了负荷段组合优化模型,提出售电公司将用户不同的可平移负荷组合为长负荷段参与市场交易,以获得较低的发电成本。在此基础上以购电费用最小为原则建立了市场出清模型,计算出清价格。采用合作博弈双边Shapley值方法,解决用户合作后的购电费用合理分配问题。基于某地区实际负荷数据的算例计算表明,通过售电公司对用户可平移负荷资源的优化组合,可有效降低机组发电成本,减少用户购电费用,实现发电企业和用户的共赢。     

基于联合出清机制的电-热综合能源市场均衡分析

随着能源市场化改革逐步推进,综合能源系统中各类能源在物理层面的耦合将逐渐扩展至市场层面。综合能源系统中各自独立运行的能源市场难以协调耦合的多能生产、使用,使得市场参与主体交易意愿难以充分满足,增大了物理系统运行风险。因此,提出了一种电-热综合能源市场出清机制,统一电、热的市场交易,并建立了电-热联合市场竞价双层模型,研究了计及供应侧策略投标的市场均衡。其中上层是电-热供应商,其目标是使自身收益最大化;下层是市场运营商的出清模型,其目标是电、热供需总体社会福利最大化。通过将下层市场出清问题转化为等效KKT条件,供应商的竞争均衡问题转化为带有均衡约束的均衡问题,并采用对角算法求解市场均衡。最后通过算例验证了该方法的有效性。     

考虑综合需求响应的楼宇综合能源系统能量管理优化

针对楼宇综合能源系统（RIES）能量管理时未充分考虑影响室温因素及其对负荷建模的影响和刚性捆绑RIES、用户从而未全面考虑用户舒适度和用能支出的问题,文中提出了冷、热负荷参与阶梯型补贴和电负荷参与电价型综合需求响应的RIES能量管理优化模型及其求解方法。首先,综合考虑影响室温因素,得到离散化的楼宇热平衡方程,建立楼宇的柔性而非固定的冷、热、电负荷数学模型。其次,建立冷、热负荷参与的阶梯型补贴和电负荷参与的电价型综合需求响应机制。然后,考虑RIES向用户售能的收益、从外部购能的成本和支付用户的补贴费用,构建了以最大化RIES运行利润为目标、计及设备和系统运行约束的能量管理优化数学模型,并采用CPLEX对线性化后的模型进行求解。最后,通过算例仿真表明：计及综合需求响应的楼宇综合能源系统能量管理优化能统筹协调供需两侧资源,提升系统与用户的经济效益。     

考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化模型研究

随着我国在“双碳”目标背景下电力现货市场的发展,以风电、光伏等代表的可再生能源将参与到现货市场出清,由于可再生能源的波动性和不确定性,需要通过需求侧响应和储能间的协调,在保证电网调节灵活性的前提下实现市场多主体效益提升,因此开展考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化策略研究。考虑参与日前出清阶段各方的效益,将电网不同峰谷差的调节需求纳入到竞价过程中,提出考虑源、网、荷、储收益分配的现货交易体系;为保证系统低碳运行,考虑供能侧的碳排放权交易,建立基于供能侧、储能侧,电网侧、需求侧多方效益协调的电力现货市场出清优化模型,通过算例仿真分析验证所提模型的有效性和优越性。     

源荷联动调峰辅助服务市场两阶段模型

新能源大规模并网给电力系统调峰带来巨大挑战,在电源侧深调空间逐步用尽的背景下,亟需高效的市场化机制引导用户侧可控负荷主动参与新能源辅助消纳.文中提出一种负荷聚合商参与的源荷联动调峰辅助服务市场框架,通过构建两阶段决策模型以实现考虑源侧深度调峰的用户侧调峰资源的市场化供给.其中,负荷聚合商测算其签约用户的需求侧响应容量及成本,基于边际效用进行竞价投标;火电机组测算其机组深度可调节能力,基于边际成本进行竞价投标,系统运营商建立采用随机机会约束规划方法的出清模型,实现源荷联动调峰市场出清.此外,进一步对市场的交易流程、出清规则及调控手段等关键问题进行了分析及探讨,算例结果验证了所提市场框架的有效性.     

基于需求响应的电-热-气耦合系统综合直接负荷控制协调优化研究

传统能源系统运行、规划局限于电、气、热(冷)等单一能源形式系统,无法充分发挥它们之间互补优势和协同效益。对电–热–气多种能源的优化调度研究,可以实现统筹优化配置,提高多种能源互补利用效率;同时直接负荷控制参与多能源的优化调度为多能源协同调度提供新思路。首先构建了一种电–热–气多源耦合系统结构,分析了供给侧多源耦合系统的特性及需求侧直接负荷控制参与多种能源负荷的特性,其次建立了基于多种能源的直接负荷控制参与电–热–气耦合系统的综合经济优化调度模型;然后仿真分析了电–热–气耦合系统多源互补协调优化调度的场景,以及直接负荷控制参与的电热气耦合调度的特性。结果显示:供应侧多种能源的互支持和备用对于保证多能源系统的安全运行具有重要意义;需求侧调度使供需更趋于平衡,综合直接负荷控制对电–热–气耦合系统需求侧的优化,能够降低峰值负荷,增加需求侧的弹性。     

中国实现可持续能源供应的战略选择

论述我国实现能源可待续供应面临的挑战和可能的解决方案．特别是对能源可供应能力作了重点分析。由于工业化和城市化的驱动．未来20a我国能源需求预计将显著增长。我国能源消费的特征为需求绝对量巨大、人均水平低和能源强度高。如果能源消费的模式不加以根本改变．未来的能源供应将会是不可持续的．提出了能源效率优先．整体强化洁净煤、核能和可再生能源的战略。介绍我国实现能源可持续供应技术创新的机遇．能源可供应能力在很大程度上取决于能源高效利用、洁净煤发电、运输替代燃料、核电和可再生能源等领域的技术突破。     

可再生能源,未来能源之星

可再生能源是清洁能源,是自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源.一旦建成,不必再有原料的投入.它对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用.可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等.对太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等可再生能源概念、特点、能源利用历史、现状和未来发展进行了综述,从而得出结论:有了可再生能源,我们的文明方有永续的可能.     

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。     

我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究(续)

从可持续发展看,化石能源终将耗竭.二十一世纪上半叶,能源结构的调整过程已经开始,需要发展大规模非水能的可再生能源,主要是风能、太阳能与生物质能,并大力推进荒漠地区基地和氢能的发展.中国科学院学部组织有关院士及专家进行了我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究.本文简要叙述了有关结论与建议.     

能源互联网未来发展综述

融合了电力、互联网、信息等学科的能源互联网可依照Internet理念组网。阐述了能源互联网的概念、特点、框架等内容;简要介绍了其关键组成部分,包括分布式可再生能源、储能装置及能源路由器等;总结了国内外能源互联网的发展状况。在此基础上对分布式能源并网影响、高效储能技术、接口标准、信息互联系统建设、电力市场与服务完善等若干未来能源互联网发展中可能遇到的问题进行了说明和分析。     

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.     

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。     

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。     

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。     

中国能源战略调整和能源政策优化研究

针对中国现阶段城市化、工业化加速发展阶段能源需求刚性特征以及能源稀缺(能源价格走高)和环境问题(应对气候变化)日益凸显,提出中国需要通过调整能源战略(改变以前简单地从能源供给侧考虑满足能源需求,将节能作为满足能源需求的一个组成部分;改变仅受资源约束的能源供需增长和能源结构战略规划,将CO2排放作为满足能源需求的约束;改变仅从能源供给侧考虑能源安全;各能源行业的战略规划必须站到整体能源的高度,改变以往各行业单独进行战略规划。)和优化政策选择(依据实际制定节能减排目标;正确把握能源需求这一有效能源战略规划的起点;重视中国低碳经济发展成本问题;兼顾能源强度和碳强度目标),以实现现阶段经济发展可以接受的能源结构和能源成本目标。