考虑电-气-交通耦合的城市综合能源系统规划EI北大核心CSCD

交通是重要的能源消费部门。随着电动汽车、天然气汽车等清洁能源车辆的快速发展,交通系统与电力系统、天然气系统等能源供给网络的耦合逐步增强。面向日渐融合的能源网和交通网,该文考虑电动汽车、天然气汽车与城市综合能源系统的耦合,提出并建立城市综合能源系统优化规划模型,协调充电站、加气站等能源设施与城市电网、天然气管网的扩建。首先基于交通流量和路网结构,对电动汽车、天然气汽车的能量补给需求进行了分析与建模,并建立了能量补给设施的建设约束。其次,以全系统投资和运行费用最低为目标,考虑电网、天然气网运行约束,构建了优化规划模型,设计了相应的求解算法。最后,以西安市交通网为基础构造算例验证了模型和方法的有效性。结果表明,统筹考虑交通系统和能源系统特性,进行协调规划是必要的,并且能够在显著降低城市综合能源系统规划成本的同时提高运行效率;忽略协同作用会导致电力和天然气网络的线路拥堵。     

气电热联供网络规划与运行联合优化

多能源耦合系统是将电力、天然气、热能等通过能源集线器作为能量变换枢纽建立起来的混合能源网络,也是未来能源互联构架的一种发展趋势。该文对多能源耦合系统的结构和运行机制进行了阐述,提出了以能源集线器为调度枢纽的气电热联供网络规划与运行联合优化模型。该模型以规划建设、调度运行、可靠性等方面的总成本最小化为目标函数,同时兼顾了系统满足各能源系统网络约束、能源集线器（energy hub,EH）能量平衡等约束条件,是一个目标函数和约束条件都含有非线性项的混合整数优化问题,采用线性化和大规模优化方法求解,使耦合系统规划和运行共同达到最优。算例仿真将耦合与非耦合规划、耦合系统考虑元件种类不同的情况进行求解和对比,验证了该模型和处理方法的优越性和有效性。     

考虑电转气设备和风电场协同扩建的气电互联综合能源系统规划

随着电转气技术的发展和燃气机组占比的日益提高,电力、天然气系统间的耦合程度逐渐加深。在此背景下,对气电互联综合能源系统扩建规划时,考虑投建发电机组、输电线路、天然气气井、输气管道、风电场、电转气设备,并探究电转气设备和风电场协同扩建对系统扩建方案、风电消纳和经济性的影响。在计及电力、天然气系统相关运行约束的前提下,建立以系统投资运行总成本之和最小为目标的气电互联综合能源系统长期协调规划扩建模型;通过分段线性法将该模型转化为混合整数规划模型进行求解;通过IEEE 24节点的电力系统和12节点的天然气系统组成的算例系统验证所提模型的有效性,结果表明合理的电转气设备和风电场协同投建可以减少输电线路阻塞和输电线路的过度投建,提高系统经济性和运行安全性。     

基于安全稳定性的交直流电网时序优化模糊建模

中国的能源布局特点及经济发展形势,决定了交直流混合电网是中国未来电网建设的必然趋势,而大规模的交直流混合运行,将给电力系统的安全稳定性带来潜在的风险。基于此,文中从建设时序优化的角度探讨了交直流匹配规划的建模方法,将短路比作为衡量大电网交直流建设匹配合理性的指标和方法,并将该指标经模糊处理后以安全稳定费用的形式引入目标函数,同时考虑交直流线路时序建设的各项投建和运行约束,建立了考虑交直流建设安全稳定性的大电网时序优化模型。利用新英格兰10机39节点系统作为测试系统,结果表明所提模型能够在保证电网整体运行安全稳定性的前提下,有效处理交直流线路投建时序的匹配性,具有较好的实用价值。     

考虑联络线峰谷差和电网运行效益的综合能源系统规划

针对当前综合能源系统规划未考虑联络线峰谷差对电网运行的影响,提出了考虑联络线峰谷差和电网运行效益的综合能源系统规划方法。以电网全年运行费用和综合能源系统年费用标幺值之和最小为目标,以联络线传输功率为约束,建立了综合能源系统优化规划模型;利用精英保留策略遗传算法和分支定界法求解综合能源系统设备配置及优化调度,采用最优潮流求解计及联络线实际传输功率的电网运行效益。对改进的IEEE 30节点系统进行仿真分析,验证了所提模型的有效性;同时,控制联络线峰谷差率可以降低电网安全运行风险,减少综合能源系统接入带来的电网运行成本。     

智能电网下风力-火电联合发电在微电网系统中的扩展规划

对智能电网下微电网系统的可再生能源电源扩展规划进行研究。将微电网看作一个复杂系统,综合考虑微电网的可靠性、微电网运行耗损费用与维护费用和扩展方案总费用3个方面,建立了微电网系统中风力-火电联合发电的扩建模型,并采用和声搜索算法对其进行优化求解。利用所提方法对一个具有5节点微电网系统在10 a内的电源规划扩展方案进行了模拟,并通过将所得结果与遗传算法结果进行对比,说明了该方法的可行性和有效性。     

考虑资源和环境约束的广东电网电源优化发展建议

结合广东能源结构特点及现状,分析广东电网电源发展的资源和环境制约因素,提出采用电力系统综合电力环保规划模型GESP-Ⅲ软件对广东电网电源结构进行优化规划和广东电网电源优化发展的建议和措施,实现清洁、可靠、安全、高效的能源保障体系.     

考虑电转气的电-气耦合系统协同优化规划方法

以燃气机组和电转气(P2G)设施构成的电力-天然气耦合系统提高了不同能源系统的互动性。为实现规划年耦合系统的安全经济运行,文中提出了以年投资成本、年运行成本之和最小为目标的考虑P2G的电-气耦合系统优化规划方法。该优化方法可得到规划年燃气机组、P2G厂站、电力线路、燃气管道的投建状态和典型日燃气机组、P2G厂站的最优出力。然后,基于所提方法对7节点天然气和9节点电力系统进行不同场景的建模计算。最后,免疫算法解算结果表明,P2G厂站位置的合理规划可降低天然气网络管道的建设成本,燃气机组和P2G厂站的出力调整可降低系统的运行成本。     

基于可再生能源发电优先消纳的电力电量平衡模型研究

传统的电力电量平衡主要以经济调度、机组组合为基础,没有给予可再生能源突出考虑。首先利用聚类分析方法将电力系统内各电源按发电特性划分为电源簇,建立电量消纳优先次序,以充分体现各电源的价值;然后以购电成本最小化、可再生能源发电消纳最大化为目标函数,分别考虑各电源簇的运行约束,建立电力系统中长期电力电量平衡模型,并设计内外层相结合的分层求解策略进行模型求解。其中,模型外层为电源多目标优化配置,采用多目标规划-几何模型(MODM-GMM)算法求解;模型内层为电源发电能力计算,采用逐步优化-增量动态规划(POA-SIDP)算法求解。最后,将模型运用到重庆电网中验证模型可行性和有效性。模型能实现包含水、火、风、光等混合能源系统的购电经济性,并有效利用系统内的可再生能源,促进电网协调、低碳、健康、高质量可持续发展。     

考虑风电消纳能力的电-气集成系统多目标运行优化

摘 要：以电力-天然气集成系统为代表的综合能源系统可以充分利用各类能源载体的运行特性,提升电力系统接纳间歇性可再生能源发电的能力。另一方面,电-气集成系统的整体运行费用、消纳间歇性可再生能源发电能力和网络损耗与风电等间歇性可再生能源发电的渗透水平率密切相关,因此有必要对考虑风电消纳能力的电-气集成系统多目标优化运行策略展开研究。首先,以最小化电-气集成系统运行费用、弃风成本和网络损耗为目标函数,建立考虑风电消纳能力的电-气集成系统运行优化的多目标混合整数非线性优化模型。接着,对优化模型中的非线性约束条件进行线性化处理,将原模型转化为混合整数线性规划问题。然后,利用基于增强ε约束的多目标优化方法求解所建立的优化模型,获得帕累托最优解集,并采用模糊综合评估方法寻找最优折中解。最后,利用修改的IEEE 39节点电力系统和比利时20节点天然气系统所构成的电-气集成系统对所提方法的可行性和有效性进行验证。     

面向能源互联网的新一代电力系统运行模式研究

电能是所有一次能源可以转化的二次能源,电网是各种能源转换、互联、传输、交互的最佳实现模式。随着大规模可再生能源发电的接入,传统电网的运行模式已不能适应电源侧和负荷侧双向随机变动的运行需求。研究面向能源互联网的电力系统运行新模式是构建新一代电力系统的迫切需求。该文对能源互联网及其他能源系统进行了对比,研究了传统电力系统的运行机制,分析了传统电力系统各发展阶段的运行模式及特点,对新型电力系统的运行模式进行深入探讨,提出基于电力市场主导的发电、输电、用电实时平衡的电力系统动态模型;进而提出了通过构建电力三次系统,即由电力信息二元网络,实现对电网的广域测量、动态感知和协调控制,为能源互联网的市场化运作、智能化调控、经济化运行提供平台支撑;最后展望了基于数据驱动技术和混成控制技术的新一代电力系统控制策略。     

基于热网-电网综合潮流的用户侧微型能源站及接入网络优化规划

提出一种考虑热网-电网综合潮流的用户侧综合能源系统的规划方法。考虑经济、节能、环保等因素,建立含风机、光伏、储能、微型燃气轮机及燃气锅炉的微型能源站二层规划模型。上层规划目标函数为年费用最小,优化变量为微型能源站安装位置、容量及接入网络;下层规划考虑储能与微型燃气轮机的优化调度,规划目标包含一次能源节约率、可控分布式能源运行费及网损费用。基于热电耦合,提出热网-电网综合潮流计算方法与流程。采用改进遗传算法和粒子群优化算法对模型进行求解。某用户侧综合能源系统算例验证了所提模型和方法的有效性。     

需求响应下基于近似动态规划的气电联合系统经济调度

气电联合系统协同运行能显著提高能源利用效率,其运行优化得到了广泛关注。文章建立了考虑需求响应（demand response,DR）的气电联合系统经济调度模型,并提出了基于近似动态规划（approximate dynamic programming, ADP）算法的联合系统经济调度策略。首先,采用粒子群（particle swarm optimization ,PSO）优化算法对用户侧的负荷曲线进行优化,从而最小化用户补偿费用和峰谷差率;随后建立线性化的气电联合系统运行模型,借助ADP算法求解。以Grave 6节点电力系统和14节点天然气网络进行仿真分析。仿真结果验证了所提模型和求解算法的有效性,考虑供需两侧的气电联合优化能提高能源利用效率。     

直流跨区互联电网发输电计划模型与方法

直流跨区输电为大范围资源优化配置和清洁能源跨区消纳提供了高效的物理平台。充分利用区域间电源结构互济、负荷特性互补的优势,可以有效挖掘电力资源跨区协调优化潜力、提升电网清洁能源消纳能力。为此,文中在兼顾现有国(分)、省两级调度模式的基础上,提出了以直流联络线功率为协调变量,区内优化、跨区协调的直流跨区互联电网发输电计划模式;建立了考虑直流调整灵活性、直流联络线日交易电量、联络线运行功率曲线阶梯化等实际运行要求的发输电计划模型;提出了以直流功率为引导变量的跨区边际机组识别方法,解决了上述大规模混合整数规划模型的求解效率问题。基于省网实际负荷曲线进行算例分析,验证了所提模式、模型、方法的有效性。     

考虑多重不确定性的园区综合能源系统区间优化调度

电力市场环境下,园区综合能源系统需要考虑电价波动以制定第二天的调度计划。而风电和光伏发电等分布式电源出力的不确定性给园区综合能源系统经济运行带来了巨大挑战。文中提出了一种考虑多重不确定性的园区综合能源系统区间优化调度方法。首先,采用区间理论对电价和分布式电源出力的不确定性进行了建模;然后,以日运行费用最低为目标,结合综合能源系统运行约束,建立了考虑不确定性的园区综合能源系统日前优化调度模型;最后,采用区间线性规划方法对模型进行求解。算例结果验证了所提模型和方法的有效性。     

基于混合整数二次锥规划方法的含分布式电源配电网优化重构方法

含分布式电源(DG)的配电网重构问题属于NP难问题,数学规划是寻求该类问题求解方法的一个良好途径。提出了一个种含DG配电网优化重构的混合整数二次锥规划模型,并使用具有多项式时间复杂性的内点算法进行求解。考虑了开关状态,不同类型DG的投切、出力状态,将其作为优化变量;使用线性加权和法将配电网运行费用、可再生能源损失统一为综合费用,作为规划的目标函数;将潮流约束进行变换并合理松弛为二次锥约束,最终建立了混合整数二次锥规划模型。最后通过算例证明了求解相同优化重构问题时该方法较已有方法得出结果更优,以综合费用最小为目标时得出的结果同时有利于可再生能源消纳、降低网损和减少费用。     

考虑清洁能源发展的欧洲电力规划研究

欧洲为了提高电网适应大规模新能源并网的能力,多个单位和组织开展了中远期电力规划研究。以TYNDP和e-Highway2050项目为例,提出了一种适用于中长期电网规划优化方法,能充分考虑新能源发电随机性特点,融合生产运行模拟和输电网扩展规划,通过筛选典型运行方式、网络等值等手段,确保关键信息和求解效益。根据我国能源发展目标,中国与欧洲面临着许多相同挑战,借鉴欧洲电力规划方法,分析其对我国电力规划的启示,对于提高规划科学水平具有重要意义。     

基于综合需求响应的气—电联合分时定价优化模型

随着综合能源系统的发展,天然气网和微电网将深度耦合,天然气和电力的分时定价可提高多能源综合利用水平,优化能源资源配置。考虑天然气和电力综合需求响应,以及"天然气—发电—供电"三方价格联动,建立了气电联合峰谷分时定价优化模型。该模型以单位电量平均发电能耗成本最小为目标函数,以实施气电联合分时定价时各方利益不受损为约束条件,对气电重峰与错峰两种运行方式进行仿真。结果表明,两种方式均存在最优的天然气和电力分时价格;与重峰运行相比,错峰运行的最优联合分时价格差异更显著,削峰填谷效果更好,更节能;验证了模型在技术和经济上的有效性,可实现天然气网和电网耦合条件下的合理定价。     

考虑清洁能源发展的欧洲电力规划研究

欧洲为了提高电网适应大规模新能源并网的能力,多个单位和组织开展了中远期电力规划研究.以 TYNDP和eＧHighway２０５０项目为例,提出了一种适用于中长期电网规划优化方法,能充分考虑新能源发电随机性特点,融合生产运行模拟和输电网扩展规划,通过筛选典型运行方式、网络等值等手段,确保关键信息和求解效益.根据我国能源发展目标,中国与欧洲面临着许多相同挑战,借鉴欧洲电力规划方法,分析其对我国电力规划的启示,对于提高规划科学水平具有重要意义。     

考虑场景联合概率的主动配电网运行重构策略

分布式能源的大规模接入与电动汽车的普及使主动配电网的潮流波动更加剧烈。并且随着智能电网中技术的发展,配电网动态重构的频率将会进一步提升。以减少网络损耗、优化网络潮流为目的,提出一种主动配电网运行重构策略。对配电网重构模型与各元素建模分析,考虑时空分布的EV负荷与计及出力波动的风电、光伏电源;采用多场景模拟技术针对EV负荷与DG出力预测的不确定性进行若干离散联合概率场景的分解;为了使原始非凸非线性问题能够求解,采用二阶锥松弛技术对其进行优化,将问题转化为混合整数二阶锥规划(MISOCP)问题。算例结果证实了所提模型的有效性、鲁棒性与准确性。