一种基于液态空气储能枢纽站的分布式压缩空气储能系统模型预测控制方法*

再电气化是应对环境污染和气候变化的重要发展趋势。终端能源的深度再电气化,如以电代煤,以电代油,交通电气化等,将大幅提高电能在终端能源利用的比例,提高配电网,特别是城市电网的电力负荷水平,为配电网的运行、安全及可靠性带来新的挑战,储能是智能电网的重要组成部分,是提高供电可靠性和安全性的重要措施之一。本文提出一种基于液态空气储能枢纽站(LAES)的分布式压缩空气储能系统(CAES)模型预测控制(MPC)方法。首先,建立基于液态空气储能枢纽站的分布式压缩控制储能配置方法,其次,在此基础上,提出以日前运行成本最小和实时运行偏差最小为目标的双层优化MPC控制模型,满足配电网及液态空气-压缩空气储能系统安全运行条件,最后,以改进IEEE 30节点测试系统为例,验证了文种所提方法的正确性和实用性。     

综合能源系统中能量和?在管线传输的特征规律

综合能源系统是电力与能源行业发展的重要方向,但其基础理论仍有待深入研究。能源利用效率计算应该基于热力学第二定律()进行,并正在形成相关国家标准。能量和在管线中的传输规律对于综合能源系统的规划、设计和综合优化具有重要的意义。利用能量和传递和转化的普遍化方程导出了电能和电、热能和热、压能和压等在管线中传输的变化规律,给出了能量和损失的数学表达式。这些表达式表明能量和在传输过程中的损耗与管线的几何尺寸及材质有关。管线的尺寸及材质决定了设备投资,数学计算式表明投资越大能量和的损耗越小。本文的研究为综合能源系统的综合优化提供了理论基础。     

考虑电热柔性负荷与氢能精细化建模的综合能源系统低碳运行

在能源转型及“碳达峰、碳中和”目标背景下,构建以氢能为能量转换媒介的综合能源系统(integratedenergy system with hydrogen energy,H2-IES)具有减少环境污染、提高能效水平的重要意义。为充分发挥氢能在综合能源系统中的效用,提出一种考虑电热柔性负荷及氢能精细化建模的H2-IES低碳运行方法。首先,分析了氢能利用机理,建立了氢能利用的精细化模型;其次,考虑电/热负荷柔性用能特征,及柔性负荷参与负荷调节对系统优化运行的影响,建立了电/热柔性负荷模型;最后,综合考虑系统外购能、运维、碳惩罚、柔性负荷调节补偿成本,以总运行成本最低为目标,提出H2-IES低碳优化运行模型。算例结果证明,相对于传统线性化建模及热电联产供能方式,所提H2-IES优化模型及策略能够有效降低运行成本、减少碳排放,具有较高的经济性与环保性。     

基于模糊单神经元PI的微电网频率自适应控制

在采用下垂控制策略的传统微电网中存在母线频率随负载增大而下降的问题,为确保母线频率不偏移标准频率,需要采取频率恢复控制策略。目前实现频率恢复的常用方法是基于比例-积分(PI)的控制策略。由于微电网网络结构和系统参数存在变化,PI控制可能无法满足频率控制快速响应、恢复的需求。为解决该问题,文中提出在第二层控制微电网中央控制器中使用单神经元自适应PI控制算法作为频率恢复算法,实现频率无差控制。为进一步增强系统的鲁棒性、加快频率的恢复,使用模糊控制器对单神经元PI控制器的神经元比例系数进行在线优化,并通过仿真与固定神经元比例系数的单神经元自适应PI控制进行对比,证明了所提改进控制策略可改善频率恢复控制的暂态性能,加快微电网的频率恢复。     

(炯)传递和转化的普遍化动力学方程

能量在传递和转化过程中是守恒的,但不同形式的?在传递和转化过程中有不同程度的损耗,对该过程的深入理解有助于合理而又高效地利用能源。任何形式的能和?都可以被表示为一对基本强度量和基本广延量的乘积。利用基本强度量乘以与其共轭的基本广延量的平衡方程,导出了?传递和转化的普遍化动力学方程。该普遍化动力学方程表示出了任意形式的?在传递过程中与其它形式的?之间的转化关系,由此导出了在工程领域常见的动?、化学?、压?、电?和热?的传递和转化动力学关系式,并给出了系统总?的表述式。这些动力学关系式不仅清楚地反映了系统内部不同形式?之间存在的相互转化关系,而且还定量地反映了各种转化过程的不可逆性。     

求解状态估计问题的内点半定规划法

为更好地进行状态估计,提出了基于内点半定规划求解状态估计问题全局最优解的方法。该方法基于求解状态估计常用的加权最小二乘模型,通过引入辅助变量,将非凸估计问题等价转化为半定规划问题,然后应用原始–对偶内点法求解。根据状态估计半定规划模型的特点,采用基于半定规划的稀疏技术,提高存储效率和计算性能。算例结果验证了该方法的有效性。     

调度中心智能调度业务成熟度模型及其应用

提升调度中心智能调度业务能力是智能电网建设的重要一环,需要一套能指导其发展和评估其发展阶段的模型和体系,即调度中心智能调度业务成熟度模型。文中首先将调度中心的业务归结为感知、预测、评估和决策4个方面,这4个方面构成了调度中心的业务链。然后针对单个业务能力和业务链能力,分别提出了不同阶段的划分标准,最终形成了调度中心智能调度业务成熟度模型;所提出的成熟度模型,具有高度灵活性和可移植性,可作为各地建设智能调度的重要参考。     

输电网运行评估系统在福建电网的实现

为了将指标体系更好地应用于电网运行实践,基于先前提出的输电网运行评估指标体系,以福建电网这一实际电网为依托,从指标选取、硬件架构、软件架构3个方面,详细介绍福建电网在线运行分析与辅助决策系统的实现方法。首先结合福建电网的实际需求,从结果评估和原因评估2个方面,选取该系统中需要采用的指标;然后介绍系统服务器的构成及各自的职能分配、软件体系的构成以及各部分采用的关键技术;最后,选取系统实际运行中的2个典型越限场景,展示系统在电网出现事件时消除事件的过程,说明系统在评估电网运行状态、提供辅助决策这些方面,都是有效的、合理的,有助于指导电力系统的运行实践。     

输电网安全性需求评估指标集的构建

输电网的安全运行是输电网企业的主要需求,输电网运行的安全性事故将造成输电网企业经济和社会效益的严重损失。输电网企业期望输电网运行中能够经受可能的扰动,以保证电网和设备的正常运行,从而不中断输电服务。通过分析输电网利益相关者的需求满足程度,可以评估输电网运行的整体状态。基于输电网运行的随机特性,采用风险评估方法,构建安全性需求评估指标集,提出安全性风险评估指标的计算模型和方法。相比较传统电网安全性研究,引入情景分析方法,将在某种运行方式下输电网发生某种元件故障或不发生元件故障作为一个情景,综合考虑了多种随机因素,建立情景的概率模型;在特定情景下研究电网的各类安全问题,通过安全判据指标综合判断情景的安全性,进而采用最小控制代价衡量干扰对输电网运行造成的后果;通过抽样方法,得到各情景发生的概率和后果,计算风险价值、条件风险价值指标,以评估系统的安全风险。     

碳市场下火电统一碳排放基准与减排效应分析

为提高火电中低碳电源的竞争力,在现有低碳技术与碳市场运行经验的基础上,文章提出考虑常规燃煤、碳捕集燃煤和燃气机组3类火电电源排放强度的统一碳排放基准计算方法,将3类火电电源纳入统一的碳配额分配机制中。以火电燃料成本及碳交易成本的综合成本最小化为目标,对各火电机组发电量进行分配。同时文章分析碳捕集煤电发电比例与未来碳价水平对火电行业综合成本和碳排放量的影响,为实现中国碳减排目标提供合理建议。