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。     

考虑可再生能源消纳的CCHP微能源网优化配置模型

微能源网中电、气、热等多种能源相互耦合,其容量与运行协调优化是促进可再生能源消纳和提高能源利用率的关键。针对含冷热电联供系统(CCHP)的微能源网优化配置问题,首先分析了含电、气输入和电、热输出耦合的微能源网系统构架和能量流,提出考虑促进可再生能源消纳和提高能源利用率的运行策略,建立基于能量流的供热可靠性指标,然后建立考虑投资费用、一次能源消耗、CO2排放、供能可靠性的综合评价指标的含CCHP的微能源网系统容量和运行策略的优化配置模型。算例仿真结果表明,所建立的模型在保证系统供能可靠性下能够促进可再生能源的消纳并提高系统的经济性。     

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...     

考虑直接负荷控制不确定性的微能源网鲁棒优化运行

通过迅速发展的能源互联网技术,微能源网能够提供电、热、气等多类型的能源,实现多种能源的统一调度。直接负荷控制作为一种重要的需求响应方式参与微能源网优化运行,但风光出力和受控负荷响应直接负荷控制的不确定性会对优化运行结果产生重要影响。建立了考虑受控负荷响应功率不确定性的直接负荷控制模型,使用(p,w)-norm不确定集刻画响应直接负荷控制的负荷功率和风光预测出力的不确定性,建立微能源网鲁棒随机优化调度模型,通过(p,w)-norm不确定集下的鲁棒线性优化理论,实现随机优化模型向确定优化模型的转化。算例结果验证了直接负荷控制参与微能源网优化运行的作用和考虑直接负荷控制不确定的必要性,以及鲁棒性指标和波动量指标对经济性和鲁棒性的协调作用。     

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.     

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。     

基于改进加权模糊法的微能源网多目标优化运行

为协调微能源网运行的经济性、节能性及环保性,以日运行成本、碳交易成本和能源消耗成本为目标,建 立微能源网多目标优化调度模型;并提出改进加权模糊法,将微能源网多目标优化问题转化为单目标优化问题,采用 粒子群算法进行求解.所提出的改进加权模糊法可在一定程度上提高多目标之间的综合协调性和算法的鲁棒性,优化 微能源网中各设备的出力,实现能源、环境和经济效益的协调发展.     

基于源荷不确定性状态感知的无废城市多能源协调储能模型

针对"无废城市"中生活垃圾发电设施与城市多能源系统间的能源耦合互补特性,将无废城市多能源系统等效为一个具有电能和天然气能储放外特性的"无废城市多能源协调储能",实现对城市多能源系统经济性、垃圾处理能力和可再生能源利用率的有效提升,并同时能够为电网气网提供较大的调节能力。首先,研究生活垃圾发电系统的能源输入输出特性及其与城市多能源系统中可再生能源发电系统、能源存储与转换装置及电网气网间的能源耦合关系,建立基于无废城市多能源系统协调运行的无废城市多能源协调储能模型;其次,以无废城市多能源协调储能综合运行成本最小化为目标,研究基于源荷不确定性状态感知的无废城市多能源协调储能系统运行优化模型及求解方法;最后,进行仿真验证。结果表明,该文所提出的无废城市多能源协调储能模型及其运行优化方法能够有效提升城市多能源系统的经济性和灵活性。     

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。     

基于改进PSO算法的风-光-储一体化微能源网优化运行研究

微能源网可实现多种能源的转换,有效解决能源供需匹配和可再生资源利用问题,满足用户对电能、热能和冷能的需求,是能源互联中的重要发展单元,实现能源体系向清洁低碳转型,具有推广价值。在分析各类设备的运行特性的基础上,建立微能源网的系统模型,提出以经济性、环保性和能源利用率为目标的联合优化策略,使微能源网系统综合效益最大化。求解算法方面,提出基于轮盘赌算法的改进PSO算法,实现粒子搜索机制的多元化,提高计算准确度的同时,确保PSO算法实现全局最优。选取某工业园作为仿真分析对象,算例数据表明,包含风-光-储设备、冷/热/电联供和电/气转换设备的微能源网系统能实现能源均衡配置。多目标联合优化后,综合协调经济性、环保性和能源利用率三个目标达成系统运行最优,使系统综合效益最大化。     

考虑市场计划的微能源网双层优化配置方法

微能源网多能协同运行、消纳清洁能源发电的作用在“双碳”目标和新型电力系统背景下具有广泛的应用价值。但是随着风光接入规模日益增大，风光出力的不确定性势必会影响微能源网运行的稳定性。为此，本文充分考虑风光出力不确定性与相关性，提出了一种考虑市场计划的微能源网双层优化配置方法。首先，基于Wasserstein距离指标将风光概率分布最优离散化处理，采用Frank-Copula函数建立风光出力联合分布函数，生成典型日出力场景；然后，考虑电力市场与天然气市场计划经济性，建立微能源网双层优化配置模型，实现设备配置与系统运行的紧密耦合；最后，基于某地区微能源网实测数据生成典型风光出力场景进行优化计算，算例结果表明，双层优化配置方法可以降低微能源网的年化成本，增加对风光极限信息的包容性，提高系统运行的经济性与稳定性。     

基于多能源协同的微能网群能源转供优化模型

微能网针对用户的用能需求特点和本地资源条件,可实现分布式能源生产的互补利用。为实现微能网群的高效运行,建立了一种基于多能源协同的微能网群能源转供优化模型。首先阐述了微能网群的概念并建立基于外部能源集线器互联的微能网群基本架构。其次建立了基于内部能源集线器的微能网模型,并在其基础上进一步建立了微能网群的能源转供优化模型。然后将该模型进一步细分为2个运行阶段:微能网内部的多能源转供优化和微能网之间的多能源转供优化。第1阶段是在单个微能网层面解决某种特定能源的短缺问题,而第2阶段是在第1阶段未能完全解决能源的短缺问题时,通过多个能源集线器的协调,从微能网群层面解决多种能源的短缺问题。最后,以一个包含电、气、热/冷负荷和外部能源集线器的系统对所建立模型进行了验证。     

考虑多种储能的微能源网多时间尺度协同调度

为应对含不同类型储能微能源网在实际运行中面临的多种不确定因素,在给出考虑储电、储热、储气设备参与的微能源网日前经济调度策略的基础上,以跟踪日前微能源网与外网交互功率及储能设备能量状态优化结果为主要目标,并尽可能提高可再生能源利用率,基于模型预测控制方法建立了微能源网多时间尺度协同调度模型。算例结果表明,所提方法能有效应对间歇性可再生能源出力波动与负荷预测误差,在保证各储能设备日运行能量平衡的前提下,提出了可控元件的日内平滑出力策略,并提高了微能源网对风电、光伏的消纳能力。     

考虑可再生能源不确定性的热-电耦合微能源系统多目标鲁棒规划方法

由于可再生能源出力具有高度随机性和间歇性,其大规模并网会严重影响电力系统的安全稳定运行。为促进可再生能源消纳,可通过大力发展热-电耦合微能源系统解决此问题。为此,提出一种考虑风电不确定性的热-电耦合微能源系统多目标鲁棒规划方法。以投资运行成本最小及系统峰谷波动最小为目标,构建热-电耦合微型综合能源系统多目标鲁棒规划模型。采用NSGA-II和TOPSIS相结合的求解算法实现多目标问题求解。仿真结果表明,该方法可以提高风电利用率和系统经济性,对于工程应用有一定的参考价值。     

考虑运行风险的主动配电网分布式电源多目标优化配置

考虑配电网运行中的不确定性,文章通过改进蒙特卡洛法生成大量预想事故集,利用潮流计算和拓扑分析得到接入分布式电源后系统运的行风险。提出一种考虑主动配电网运行风险的分布式电源多目标优化配置模型,将主动配电网运行带来的运行风险RL与分布式电源运行成本CDG作为目标函数,采用改进的粒子群算法对多目标优化模型进行求解,获得分布式电源安装位置和安装容量以及运行风险与运行成本之间的权衡关系。仿真算例表明,所提出的考虑主动配电网运行风险的分布式电源多目标优化配置方法,与单一只考虑经济性或者可靠性的优化模型相比更加合理,适用于分布式电源的优化选址和定容,验证了该模型的可行性。     

计及能源利用效率的含生物质沼气发电农村能源系统优化运行

农村能源是中国能源体系的重要组成部分,随着生物质沼气发电的推广应用,农村综合能源系统的应用前景更加广泛。以农村地区综合能源系统为研究对象,重点构建了含生物质沼气发电的能源系统模型,采用机会约束对负荷及可再生能源出力不确定性进行描述,提出综合考虑系统经济性与能源利用效率的优化运行模型。经济优化运行考虑了系统购售电购气费用最低。能源利用效率考虑了标准煤能效指标。为综合考虑经济性与能源利用效率,通过定义目标隶属度函数,利用最大化满意度指标法将多目标问题转化成单目标进行优化求解。仿真结果表明所提方法能够统筹兼顾系统经济性与能源利用效率。