基于精细化模型的区域能源互联网运行优化研究

基于某园区能源互联网项目建设的实际情况,设计了以CCHP机组作为清洁能源中枢的区域能源互联网多能耦合架构,以系统运行效益最大为目标函数,建立了该区域能源互联网的最优经济运行模型。文章分析了区域能源互联网的综合效益,制定了支撑区域能源互联网系统的设备运行策略,为系统整体优化运营提供了决策支持。文章还分析了园区运行效益对负荷规模的灵敏度,为进一步吸纳用户负荷提出了指导意见。     

基于标准化矩阵模型的综合能源系统优化方法

针对集成能源系统的优化问题,提出一种标准化的集成能源系统矩阵建模方法并建立了综合能量系统的线性规划模型。在此基础上,实现了综合能源系统的结构优化、设计优化和运行优化。以综合能源效率为目标函数,建立了系统结构优化的数学模型,对区域综合能源系统进行优化结构规划。在满足区域用户总冷、热、电需求的基础上,提出了对同一类型的能量转换设备选择两种或两种以上设备并联运行的建议,进一步提高系统的综合能效和可靠性。针对区域综合能源系统运行优化,以运维成本为目标函数,对区域综合能源系统进行优化运行规划,优化各设备单元的小时运行策略。     

计及多能转化效率的区域综合能源系统协同优化模型研究

园区能源应用过程中会出现单一能源系统在各类型能源之间的利用效率低和运营成本高等问题,亟待构建一套考虑P2G设备、CCHP联供设备和电制冷机等多源系统的综合能源系统。基于设计的综合能源系统多源协同优化运行结构,设定多个优化目标函数,包括投资收益率最大化、碳减排率最大化和弃能率最小化,采用多目标粒子群求解算法对模型进行求解。算例结果表明：当多能能源转换设备参与系统中进行协同运行时,会造成机组的折旧成本不断增加,从而导致园区综合能源系统的净效益有一定的增加;电转换设备能够有效降低弃能量,提高了碳减排率。     

计及源荷不确定性和变工况特性的区域综合能源系统优化调度

为保证系统的经济可靠运行,考虑了荷源不确定性及能源耦合设备的变工况特性对系统运行的影响。首先,基于能源梯级利用原理,建立了包含风电、燃气轮机、电转气（P2G）及多种能源耦合设备的区域综合能源系统（RIES）架构;其次,通过构建动态能源集线器（DEH）模型,分别从能源供需双侧反映设备变工况特性对系统能源耦合的影响。同时,以系统调度成本最小和碳排放量最少为目标,将确定性的系统约束转换为基于可信性理论的模糊机会约束,构建了考虑源荷不确定性和设备变工况特性的RIES模型。最后调用CPLEX求解器对模型进行求解。结果表明,所建模型可以有效描述系统的不确定性风险,促进风电消纳,提升系统的经济性与低碳性。     

新型园区综合能源系统规划方法

为实现生产园区的能源互联网合理规划配置,文章考虑了模型中经济、环境等因素,提出了综合能源系统规划方法。该方法以年费用最小为目标函数(包括建设投资、燃料费用、系统运维、配网电量交易、碳税与环境罚款费用等),综合考虑能量平衡、设备容量约束等建立了混合整数线性规划模型。相比于非线性建模,求解难度得到降低。最后,以中部地区某农业生产园区的数据为基础,仿真验证了所属规划方法的可行性和综合能源系统的经济性。     

电热气氢综合能源系统随机优化调度

首先,分析电解槽以及燃料电池等设备工作特点,计及设备的动态能效,建立氢系统设备的精细化模型;其次,建立各种能源间的耦合关系模型,通过电热氢多种储能实现电热气氢系统的能量平衡;最后,计及电热气负荷的波动与可再生能源的不确定性,以日运行成本最小为目标,建立电热气氢综合能源系统随机优化调度模型。算例分析验证了该优化模型能有效消纳风光资源、降低日运行成本、减少环境污染,具有较好的经济性与环保性。     

考虑冷热电互补及储能系统的多园区综合能源系统协调优化调度

新能源出力和用户负荷的随机性使得综合能源系统的优化调度问题充满挑战,本工作提出一种考虑冷热电互补及储能系统的多园区综合能源协调优化调度方法.首先,引入虚拟电厂技术,将综合能源系统内部资源聚合,考虑园区内的能量储存装置以及园区间的能量传输装置,构建虚拟电厂框架下的多园区综合能源系统结构;其次,建立热电联供单元、储能系统、...     

基于"端-边-云"架构的园区综合能源系统协调优化调度

园区综合能源系统具有供能子系统繁多的特点,亟需对多个供能子系统进行协调优化调度以提高系统运行经济性.为此,提出一种基于"端-边-云"架构的园区综合能源系统协调优化调度方法.该方法考虑园区中相邻供能子系统之间的电、热、气互济互补,在云端建立综合能源系统优化模型,在边缘侧利用同步型ADMM算法求解调度方案,在端侧将最优化调度方案下控至各用能设备.算例结果表明,所提优化调度方法可有提升系统运行的经济性与可靠性,并缓解调度中心的计算压力.     

多能互补的分布式供能系统的超结构模型及运行策略优化设计

为解决多能互补的分布式供能系统(DES)装机容量及运行策略的优化设计问题,以年总成本、一次能源消耗量及碳排放量等指标综合性能最优为目标函数,建立了一个协调能源生产、能源转换和储能等子系统中的能量流动关系和能量平衡约束等的超结构模型,并将该模型应用于某园区的DES最佳装机规模设计和逐时运行策略优化中。结果表明:与传统供能方案相比,采用该模型优化设计的多能互补的DES在经济、能耗及碳排放等指标上具有较大优势,年总能耗可节省18.05%,系统综合能源利用率可提高21.63%。     

基于综合需求侧响应策略的园区多能源系统优化运行

在能源互联网的背景下,计及多类型能源市场价格传导机制的综合需求侧响应策略能够解决传统工业园区能源利用效率低、电能紧缺等问题。文章以园区多能源系统为研究对象,计及电力市场和碳交易市场价格传导机制,基于园区多能源系统模型,以系统运行成本最小化为目标,设计了园区多能源系统综合需求侧响应策略,对深圳某园区进行了实例分析,并运用粒子群算法进行优化求解。结果表明,文章所提出的策略能够提高多能源系统的运行可靠性,降低运行成本。     

考虑效率和效益提升的配网多能源系统投资决策模型

针对配网多能源系统当前能量供给难以适应负荷容量不断增加的问题,文章在研究通过投资建设提升系统可靠运行能力的同时,兼顾投资建设过程后设备的利用效率及收益,利用可再生能源发电设备、储能设备和改造线路在多时空间尺度上对配电网的支撑作用,进行投资容量和选址决策。首先,给出了配网多能源系统拓扑结构,在此基础上分别建立配网多能源系统储能、可再生能源发电和线路改造投资收益模型。然后,对于所需投资设备进行分期规划,建立考虑效率效益双目标的投资时段决策模型;再基于所提出的改进枚举求解方法,对储能设备、可再生能源发电设备和线路改造求解容量和分期投资决策模型。最后,基于某地区多能源电网实际运行数据,建立配网多能源系统投资决策仿真模型,仿真结果验证了所提投资决策模型能够提升配网多能源系统投资的效率和效益。     

考虑需求响应的各季节能量枢纽优化运行

综合能源系统中能量枢纽的优化运行有助于提高能源利用效率,是综合能源系统中研究热点之一。基于能量枢纽结构和运行机制,建立了通用型能量枢纽模型,以运行费用最低为目标函数,采用粒子群优化算法对能量枢纽进行优化运行研究。该方法有效地考虑了能源价格和不同季节负荷特性对能量枢纽运行的影响,并与以热定电和以电定热两种运行模式进行对比分析。算例仿真表明,能量枢纽的优化运行不仅更具有经济效益,而且还有利于电网安全稳定的运行。     

园区风光储系统的储能容量优化及运行调控策略研究

本文基于园区风光储系统的发展现状,分析了梯级利用和风光协同两个储能容量优化模型。在运行调控策略方面,分析了基于能量管理和基于市场运营的两种模型。通过实例分析与对比,结果显示两种储能容量优化模型都能够提高系统的能源利用效率和稳定性。而在运行调控策略方面,基于能量管理的模型和基于市场运营的模型各有优势,适用于不同的运行环境和目标。园区风光储系统作为一种重要的可再生能源集成方案,其储能容量优化和运行调控策略的研究具有重要的理论和实践意义。     

基于多元Copula函数的光-火-氢多晶硅园区优化配置

针对多晶硅园区的供能特点和低碳需求，引入光伏制氢，优化传统多晶硅园区能源系统。利用多元Copula函数表征“光-电-氢”源荷相关性，结合系统各耦合环节及生产流程，构建光-火-氢多晶硅园区双层优化配置模型。上层是以园区设备投运成本最优为目标的规划模型，下层是以系统综合运行成本最低为目标的低碳调度模型，通过迭代，确定设备最优容量。以新疆某多晶硅园区为算例，验证了配置结果的有效性，可为多晶硅园区的低碳改造及经济运行提供理论支撑。     

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。     

考虑热惯性的居民楼宇综合能源系统日前运行优化

针对居民楼宇中部分热负荷的热惯性特征,提出了一种考虑热惯性的居民楼宇综合能源系统日前运行优化方法。首先,建立了居民楼宇综合能源系统的典型结构和数学模型,探究能源供给、转换、分配、存储的机理;其次,基于线性能量平衡法,采用微分方程描述楼宇制冷采暖系统和生活热水系统的热惯性特征,并将上述方程差分化;再次,以综合成本最小为目标,考虑购能约束、功率平衡约束、热惯性约束、备用容量约束等,建立日前运行优化模型,并将上述模型转化为混合整数二次规划,通过Yalmip调用Cplex求解;最后,通过实际算例分析热惯性对居民楼宇综合能源系统运行优化的影响。结果表明,利用热惯性能够对冷热负荷进行平移或削减,从而降低运行成本。     

面向分布式发电的配电系统损失最小化模型研究

文章采用理想配电网模型,推导了可再生能源单点接入配电网系统能量损失的数学模型,分析了相对容量、接入位置和运行方式3个因素对配电能量损失的影响。针对可再生能源多点接入后配电网的实际情况,以系统能量损失最小为目标建立模型,并采用改进的粒子群算法进行寻优,得到配电网能量损失最小方案。最后,基于IEEE33节点配电系统模型,验证了所提模型及方法的正确性、有效性。     

基于主从博弈理论的综合能源系统优化运行方法

综合能源系统作为实现智慧能源的关键技术形式,其优化运行问题是一门重要课题。针对综合能源系统优化运行问题,考虑到系统多能互补协调,基于主从博弈理论进行建模。其中:主体博弈模型以多能互补协调计划为博弈策略,以综合能源系统综合运行成本最小化为博弈支付,计及多能互补协调约束等必要约束条件;从体博弈模型以各个形式能源子网的运行计划为博弈策略,以能源子网运行收益最大化为博弈支付,计及分布式供能设备运行约束等必要约束条件。分析得到主从博弈模型的纳什均衡,基于混沌粒子群算法设计模型求解流程。最后通过仿真算法表明,所建立的模型适用于综合能源系统优化运行方案制定,能够显著降低系统运行成本。     

园区级风光储充多能互补设计方案的应用

结合某工业园区实际用能需求及员工绿色出行需求,设计了一套园区级风光储充多能互补综合能源系统,通过交直流耦合微电网,将风力发电、分布式光伏发电等清洁能源发电作为工厂新的电能补充,在一定程度上缓解了变压器负载率较高的运行工况;通过配置一定容量的电储能系统,实现了网内新能源发电波动平滑、系统移峰填谷运行、不间断供电电压支撑等;并研发了一套V2G直流对充充电桩,将光伏发电、储能与充电桩通过直流母线的方式进行连接,以实现新能源的最大化利用。该系统实现了不同能源、储能、配电系统、负荷等的实时状态监测、经济运行优化、调度管理控制等,可保障园区多能互补系统平稳、高效、绿色、经济运行。     

面向可再生能源高比例消纳的综合能源系统优化规划模型研究

为解决"三弃"问题,提高可再生能源消纳能力,文章基于能量枢纽模型,提出了能够提升系统灵活性与可再生能源消纳能力的方案,并以高比例可再生能源消纳与系统综合经济性为目标,考虑典型日系统冷热电功率平衡约束、设备输入-输出耦合约束(能量枢纽模型)、设备出力限制、电网联络线功率约束等约束条件,建立面向可再生能源高比例消纳的综合能源系统优化规划模型。针对模型的非线性特性,采用数学等效变换将其转化为0～1混合整数线性规划模型,并求取全局最优解。最后,以江苏某区域为实例,分析了高比例可再生能源接入对能量枢纽容量配置及其关键设备在不同典型日出力的影响,并基于灵敏度分析法,分别分析了设备单位容量造价、能源价格及热电负荷比对规划结果的影响,验证了所提规划模型的正确性与合理性。