应用于分布式能源系统的设备选择和容量配置模型

提出了一种通用的分布式能源系统设备选择方法,建立了分布式能源系统中常用设备的数学模型,以年总费用最优为目标,利用GAMS软件对模型中的设备容量进行求解,对有无蓄能设备的分布式能源系统进行经济性分析。以天津市某办公楼为实例验证了模型及求解方法的有效性,结果表明:系统规划时考虑蓄能设备可以优化供能设备的容量配置,使系统的初投资降低9. 13%;在分时电价体系下,增加蓄能设备的系统可使年总运行费用降低4%。     

综合能源系统运行优化设计与运行策略研究

综合能源系统能整合协调各异质能源，是提高能源利用率和降低运行费用的有效途径。提出了两种运行策略及一种基于穷举法的优化策略方法，建立了包括小型燃气轮机系统、地源热泵、电制冷机、吸收式制冷机、换热器的综合能源系统能量转换模型。在案例研究中，提出了以典型日费用最小为目标的综合能源系统优化方案，对以电定热、以热定电两种运行策略下的场景进行了优化分析，确定设备的最佳容量和运行参数，给出了运行策略对比分析结果。结果表明：以电定热策略的整体经济性优于以热定电策略约10%;与传统供能系统在经济性上的适用性进行对比发现，综合能源系统成本节省比例在5%～30%之间。     

高铁客运站分布式多能源系统供能协同优化策略研究

为解决传统高铁客运站供能系统中能源利用率较低的问题，以日运行购气费用和购电费用最优为优化目标，以系统运行过程中实时能量平衡为约束条件，以可再生能源出力和吸收式制冷占比为优化变量，建立多能源协同供能的分布式能源系统，并将该模型应用于北方某高铁客运站，分析可再生能源的利用率、制冷系统中可再生能源电出力的电制冷占比以及电网出力的节电率。仿真计算结果表明，分布式能源系统的使用提高了可再生能源的利用率，其中风电机组出力占其出力极限的96.5%，光伏机组出力94.7%；相比于参比系统，分布式能源系统的成本节约率为12.5%；电制冷占比为13%；电网的节电率为53.9%。     

基于热电互动的分布式能源系统优化研究

  [目的]  为实现分布式能源系统经济、高效的为工业用户供能,基于工业园区电、热负荷的耦合特性,建立了分布式能源系统供能单元的性能模型,提出了优化运行策略。  [方法]  以广州某工业园区为研究对象,结合实际负荷数据,合理确定优化参数,计算了年发电量、年耗气量和一次能源利用效率,并对负荷增量的影响进行了研究。  [结果]  结果表明:机组启动热负荷对分布式能源系统的年发电量影响较大,采用优化运行策略,年发电量提升约18.7%,可以提高园区自供电比例,一次能源利用效率在85%以上。  [结论]  该优化运行策略是正确并有效的,可应用于热电耦合分布式能源系统的优化,有效提升分布式能源系统的供能,同时维持较高的一次能源综合利用效率。     

与需求响应联合优化的联网型微电网储能容量随机规划

针对含分布式电源、需求响应资源的联网型微电网，提出一种与微电网内多类型需求响应资源联合优化运行的储能系统容量配置优化规划模型。模型以微电网用能成本与储能设备年投资成本之和最小为目标函数，考虑需求响应资源可柔性调节区间、储能设备的荷电状态、微电网与主网间变电容量等约束条件，并计及分布式电源出力的不确定性影响，建立储能容量随机优化规划模型，利用混合整数线性规划算法求解。对某实例微电网仿真分析优化配置储能容量对提高微电网运行和规划的经济性的影响，结果表明模型可实现微电网储能系统最佳容量配置决策，同时优化需求响应资源和储能系统的运行策略。     

一种计及无功补偿的分布式电源优化配置方法

可再生能源以分布式电源的形式接入配电网是消纳可再生能源的重要手段,为进一步提高可再生能源的利用率,本文在分布式电源优化配置过程中考虑无功补偿设备以及储能系统的配置,建立了分布式电源、储能系统、无功补偿设备建设成本最小,系统网络损耗最小,系统电压稳定指标最优的多目标优化模型,并提出基于概率分布策略的改进遗传算法用于优化模型的求解。最后,以IEEE-33节点配电网系统为例,表明本文提出的配置方法可以改善分布式电源的波动性对配电网的不利影响,在保证系统稳定的前提下,进一步提高可再生能源利用率。     

分布式电源接入变电站网架结构优化

研究了遗传算法及模糊决策下微电网中分布式能源接入变电站的网架优化问题,以减小节点电压偏移、线路损耗、运行成本、安装成本和充分利用可再生能源五大目标作为多目标函数,优化了分布式发电的变电站容量和位置,并做模糊决策隶属度分析选取最优解。根据变电站的定容定址最优解,将配电网进行分区后,采用剪枝最小生成树算法优化网架结构,以此达到分布式能源小范围送电的优势,并对每个供电分区进行网架结构弱联系,以防在某变电站故障时,其区域负荷依然可以有电力来源。结果表明,在微电网中,这样的网架结构优化不仅发挥了分布式能源容量较小靠近负荷点送电的特点,而且是有效可行的。     

基于遗传算法的分布式电源综合效用优化问题研究

鉴于分布式电源的接入会对电力系统运行产生重要影响及优化电力系统中分布式电源的位置和容量对发挥分布式电源的技术和经济效用具有重大意义,通过对比分布式电源引入前后系统属性的变化比率确定了相应的指标体系,建立了包含各指标在内的综合效用目标函数,应用遗传算法对多目标问题进行优化,确定了综合效用最优时分布式电源的位置和容量,并通过算例进行了验证分析。结果表明,采用遗传算法能获得位置和容量较合理的分布式电源优化方案,同时获得了最优方案对各指标的影响程度。     

一种考虑线损最优的配电网新能源聚类规划方法

当前以风电、光伏为代表的分布式电源在配电网中的占比越来越大，其对电网规划的合理性及可靠性也提出了较高要求。该文提出一种基于k-medoid聚类的配电网分布式发电规划方法，采用轮廓系数法确定最优的聚类个数，以配电网线损最优为优化目标，以配电网线损灵敏度因子作为聚类特性指标，得到分布式发电最优规划位置；并提出基于节点有功变化的部分线损计算策略以获得分布式发电的最优规划容量。最后，以IEEE33节点系统作为测试系统进行了分析。结果表明，所提方法不仅具有较高的计算效率，同时能够一次性给出多个特征指标下的综合最优接入方案，具有较强的实用性。     

渤三联合站分布式能源系统夹点分析

为了解决胜利油田能源消耗较大，余热浪费较多的问题，提出天然气发电和污水余热利用相结合的联合站分布式能源系统。构建了分布式能源系统核心设备的能流模型，利用能流分析的方法对核心设备在不同运行参数下的性能进行分析。以能流分析为基础，利用实际运行参数对渤三联合站分布式能源系统进行夹点分析，确定出夹点位置以及最小负荷。最终，计算得到调优改造后换热网络的节能潜力。结果表明：较优的夹点温差范围为14~18 ℃；当夹点温差为18 ℃时，对应的联合站所需总费用最低，联合站所需要的加热量为8 901.8 kW，与夹点分析优化之前相比所需的热负荷下降了1726.7 kW，其节能潜力达到19.4%。     

基于NSGA-Ⅱ算法的小型分布式能源系统设计优化

以大连市某小型居民建筑为对象,采用DeST软件,得到该建筑的冷、热、电及生活热水负荷。通过确定建筑在工作日、周末的逐时内、外热扰,计算建筑夏、冬季典型日逐时负荷。以年总费用和年CO₂、NO₂排放量为目标函数,以负荷间的能流平衡、设备的性能为约束,得到系统设备容量配置的Pareto最优解集。通过TOPSIS优选法得到最优容量配置。最后与传统分供系统对比,系统最优方案解集具有运行节能和环保优势。     

基于指标关联的分布式电源并网规划策略

为解决新能源并网时的电源规划与风光消纳问题,考虑风光能源功率波动特性并计及储能单元提出一种计及风光协调出力的电网规划策略。综合考虑电压波动、新能源消纳及新能源发电效益建立多指标规划模型,采用引入指标关联策略的粒子群优化方法对模型进行求解,确定分布式电源及储能的位置和容量。进一步分析优化方案在电能质量方面的规划效果,统计对比电压累计概率密度对规划方案进行评价。以某电网45节点配电系统为例,采用所提分布式电源并网规划策略进行仿真,决策风光储并网方案,并验证所提策略的合理性和可行性。     

基于VMD的混合储能容量优化配置

针对光伏发电输出功率的波动性以及混合储能容量优化,以光储联合的发电系统为研究对象,提出一种基于变分模态分解(VMD)的混合储能容量优化配置策略.该策略采用VMD对光伏输出功率进行处理,利用欧氏距离方法将相关模态和非相关模态进行区分,利用滑动平均法提取非相关模态中的持续分量信号,将其与相关模态进行重构作为满足国家标准的并...     

Energy management strategy and capacity optimization for CCHP system integrated with electric-thermal hybrid energy storage system

In order to improve the comprehensive energy utilization rate of combined cooling, heating, and power (CCHP) system, a hybrid energy storage system (HESS) is proposed in this paper consisting of electric and thermal energy storage systems. And the overall optimization design and operation of CCHP system with HESS are the main problems to be solved in application. Therefore, the topology and the energy flow model of CCHP system with HESS are established and analyzed according to the energy conversion characteristics of the component equipment. Moreover, combined with five evaluative restrictions for HESS system, a rule-based energy management strategy is designed to realize the decoupling regulation of electric energy and thermal energy in CCHP system. On this basis, a multi-objective optimization model is studied by taking the indicators of annual cost ratio, the primary energy consumption ratio, and loss energy ratio, and then the capacity parameters are optimized by particle swarm optimization algorithm (PSOA). Finally, a case is carried out to compare the energy allocation situations and capacity optimization results between CCHP system with HESS and CCHP system with single thermal energy storage system (ST). Results show that the capacity of ICE is reduced by 34%, and the annual cost and the primary energy consumption are saved about 7.69% and 18.47%, respectively, demonstrating that HESS has better optimization effect and applicable for small-scale CCHP system.     

考虑制氢效率特性的风氢系统容量优化

针对利用风电制氢导致电解槽间歇式运行的问题,提出了考虑制氢效率特性的风氢系统容量配置优化方法。首先研究了电解槽的制氢效率特性,评估电解槽的最优工作区间;在此基础上,采取电网辅助购电策略,维持电解槽的最优运行;考虑售电收益、售氢收益、投资运维成本和弃风成本,以风氢系统联合收益最大化为目标,计及风氢系统稳定运行约束和风电出力爬坡约束,合理地分配风电上网功率和制氢功率。文章联合风电外送输电工程进行了风氢系统容量配置优化,为风氢系统的容量优化提供新思路。     

基于改进粒子群算法的混合储能独立调频的容量优化研究

新能源与可再生能源在“3060双碳”战略目标下深入构建清洁能源体系,针对储能以独立主体向电网提供调频辅助服务以应对间歇性和随机性功率波动的优化问题,提出飞轮和锂电池混合储能的容量配置策略。首先,以考虑调频里程的储能经济效益最大化建立数学模型;然后采用自适应噪声完备集合经验模态分解将调频指令分解为高频需求和低频需求;最后构建算例,在不同分频参数下嵌入混合储能的充放电功率控制和荷电状态约束,并运用反向搜索前期寻优和变异交叉策略后期寻优的改进粒子群算法求解。结果表明,该方法求解得到的配置方案有效提升了混合储能整体的经济性和安全性。     

Analysis of installed capacity and operation strategy for distributed combined heating and power systems

分布式热电联产系统是一种临近用户的先进能源系统,系统构型、装机容量和运行策略的选择对系统节能性、环保性和经济性有重要影响。本研究以某办公大楼为对象,根据其全年实时运行数据,分析了其热电负荷特征;同时,为该办公楼构建了分别以微燃机和内燃机为动力单元的两种不同CHP系统构型方案,建立了相应的变工况能量平衡模型。进一步探讨了系统在以热定电与以电定热、变工况运行与额定运行、有储热与无储热、24 h连续运行与早起晚停等不同运行策略下动力机组装机容量对该办公楼经济性、节能性和环保性的影响规律。同时运用多目标评价指标来对系统不同装机容量和运行策略下的收益综合评估,并引入了混沌粒子群优化算法来找到系统最大的综合收益,结果表明,该办公楼应用CHP系统后全年的经济性、节能性和环保性较传统的单一功能模式分别提高了22.85%、17.45%、25.06%。     

考虑碳自然循环的离网型风/光-火联合供能系统容量优化配置

针对合理规划离网型风/光-火联合供能系统使其达到碳中和要求的问题,首先考虑风光出力不确定性对新能源为主的离网型供能系统可靠性的影响,提出离网型风/光-火联合供能系统的基本结构;其次,基于自然界可消纳CO₂上限与世界能源需求总量之间的关系,建立供能系统的碳自然循环模型;以系统年总费用值最小为目标,建立供能系统容量优化配置数学模型,并采用粒子群算法求解。基于某实际离网型联合供能系统算例分析表明：所述容量优化配置方法在以较低成本保证供能可靠性的同时,可实现离网型风/光-火联合供能系统CO₂的“净零排放”。