电-气互联系统中考虑经济性的电转气工程选址多准则优化

电转气设备与电网、天然气系统及其他可再生资源联系密切,为减少建设成本需要对电转气设备安装地进行筛选。首先,介绍电转气技术的原理并建立电转气和气网模型。其次,建立目标函数并利用德国萨克森-安哈尔特联邦州现有数据对电转气设备可能的安装地点进行初次筛选,然后利用Matlab软件编程确定电转气设备最佳位置。最后使用牛顿法求解电转气设备生产的人造甲烷注入当地天然气管网前后气网节点压力变化。综合分析P2G对能源、环境、经济的影响。     

考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度

风电、光伏等清洁能源发电具有反调峰特性和不确定性,容易造成弃风、弃光。为应对清洁能源消纳这一挑战,提出考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度模型。搭建电转气和冷热负荷惯性模型,并分析碳交易机制下电转气设备的工作特性以及冷热负荷惯性对其需求的影响,从而建立冷热负荷供需不等式约束条件;进一步建立考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统运行成本最小目标函数,以及相应的各机组与系统功率约束。通过YALMIP和GUROBI工具箱建立并求解最优调度模型,结果表明：所提方法能够提高清洁能源消纳能力,降低综合能源系统运行成本。     

计及多类型电储能的综合能源系统优化运行对比分析研究

综合能源系统是泛在电力物联网的重要组成部分,多种类型的储能设备在其中发挥了重要作用。目前的多数研究只考虑了单一类型电储能对综合能源系统优化运行的影响,或是通过对多种能量形式的储能进行联合优化调度展开研究。至于多种类型电储能在综合能源系统中的优化运行结果以及定量对比分析工作还开展的较少。鉴于此,文中提出了计及飞轮储能、电化学储能和超导储能等多类型电储能的综合能源系统优化运行模型,以系统日运行成本最低为目标,并采用人工智能算法来保障预测数据的准确性,利用混合整数线性规划方法进行求解,同时设置了3种运行场景,对不同场景下的优化结果进行了定量分析对比。算例分析表明,采用电化学储能可获得最低的系统运行成本以及最为显著的售电交易量;而超导储能具备充放调度灵活性高,充放潜力大的特点。     

考虑风电消纳的冷热电联供型综合能源系统多目标日前优化调度

冷热电联供系统因其能源利用率高等特点在综合能源系统中得到广泛应用,但是由于其“以热定电”模式的约束,供热和供电不能解耦,使得大量风电难以消纳。针对我国冬季夜间大量风电未被使用的问题,将热泵及电转气装置纳入综合能源系统,研究二者对于消纳风电的作用。以综合能源系统总经济成本、温室气体排放量及净负荷波动最小为目标函数,计及联络线、储能上下限及功率平衡约束条件,采用帕累托多目标粒子群算法对模型进行求解,并设置四种场景,探究不同场景下热泵及电转气对于系统各个方面的影响。仿真分析了加入热泵及电转气装置前后系统的风电消纳及负荷波动情况,验证了所提方法的有效性。     

基于合作博弈的综合能源系统电-热-气协同优化运行策略

在"双碳"背景下,为有效提高综合能源系统(IES)的能源利用率,减少碳排放量,同时提升系统运行的灵活性,提出一种基于合作博弈的IES优化运行模型.首先构建IES框架,针对电转气(P2G)、碳捕集、燃气轮机、热储能等设备进行建模;其次考虑系统内各主体之间存在协同合作的可能,将系统内各运营主体分为三方构建合作联盟,阐述能源...     

含电转气的电—气综合能源系统低碳经济调度策略

为优化用能效率和发展低碳电力,采用综合能源系统(IES)模式耦合电力网络和天然气网络,通过电转气(P2G)技术形成电—气—电能量闭环流动,提升电力与天然气网络间的强耦合性和IES整体供能稳定性。兼顾电—气综合能源系统的经济性与低碳性,引入碳排放机制构建IES低碳经济调度模型,首先详细阐述了IES模型架构、电转气技术、碳排放交易机制等基本理论,并对天然气网络进行建模,然后采用多场景法考虑风电出力波动,以经济成本和碳交易成本最小为优化目标,构建综合能源系统新型低碳经济优化调度模型,最后通过算例对比分析了4种不同调度方案,验证了所提模型的有效性和合理性。     

“综合能源系统规划与运行”专题征稿启事

正近年来燃气轮机组、热电联产、电转气及电转热等元件推广应用,为多能互补、间歇性可再生能源的消纳提供了新的解决方案,同时逐步加深了多能源系统(电力系统、天然气系统、热力系统等)之间耦合。在此背景下,有必要打破传统多能源系统之间独立规划与运行的壁垒,构建协同统一的综合能源系统投资规划、运行调度及市场交易机制,以推动我国能源系统的改革与转型,为我国低碳可持续能源系统的构建及能源互联网战略提供技术参考。为探讨未来综合能源系统规划与运行的关键技术,推动多能源系统的交互与协同互补,2019年     

电-气综合能源系统的综合灵敏度指标构建方法和应用研究

燃气轮机和电转气(power-to-gas,P2G)技术的日益成熟逐渐加深电力系统和天然气系统的耦合程度.在电-气综合能源系统的联合运行中,子系统的扰动会通过耦合元件跨系统传播,从而影响整个系统的安全运行.为研究电-气综合能源系统中子系统间的相互影响,基于牛顿拉夫逊法建立了统一潮流模型并实现了联合求解,其中天然气系统的...     

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、...     

考虑零碳排放的电-气综合能源系统日前优化调度

基于碳捕集和电转气（P2G）技术，该文建立考虑零碳排放的电-气综合能源系统日前调度模型。首先，搭建零碳电-气综合能源系统框架，通过在燃煤机组上增设碳捕集装置收集燃煤机组产生的二氧化碳，并将其作为原料通过P2G技术将二氧化碳转换为甲烷，同时针对火电机组出力与产生甲烷量之间的数学关系进行深入研究。然后，以综合运行成本最低为目标建立日前调度模型，同时考虑电-气综合能源系统的零碳目标，将无法收集利用的二氧化碳通过购买碳排放权的方式排放到大气中，进而实现零碳的目标。最后，通过算例验证所提的零碳电-气综合能源系统的合理性，结果表明该文所提模型可实现电-气综合能源系统零碳排放的目标，且与传统电-气综合能源系统相比，减少弃风1320.96 MWh，降低运行成本56.16万元。     

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。     

区域能源互联网的“源-网-荷-储”运行优化研究

传统微网系统能源利用率低、运行成本高,文章提出区域能源互联网的"源-网-荷-储"多能互补系统构架;以系统运行成本、环境保护成本和一次能源使用率最低为目标函数,建立了电-气互联的区域能源互联网的"源-网-荷-储"的日前动态经济调度多目标优化调度模型。分析了电-气互联的区域能源互联网的"源-网-荷-储"系统的综合运行效益;制定了支持电-气互联的区域能源互联网的"源-网-荷-储"系统设备的运行策略;通过春夏、秋冬季典型日负荷仿真分析,验证了在传统微网系统中加入气网和储能,系统日总运行成本比传统微网系统日总运行成本节约13%左右。     

考虑碳捕集和电转气技术耦合的多能互补系统协同规划

文章对碳捕集和电转气技术耦合下的电-热-气多能互补系统进行协同规划。通过系统动力学构建了碳捕集和电转气设备在电-热-气系统的关系图,并设计多能互补系统运行架构。在碳捕集和电转气技术耦合模型的基础上,建立了考虑这两种设备的电-热-气多能互补系统的多目标运行与规划协同优化模型。为验证模型的有效性,以某工业园区为例,采用NSGA-II算法对所建模型进行求解,使前期规划与后期运行有效结合,通过模糊隶属度函数从帕累托前沿中选择折衷解,确定规划方案和运行策略。模拟结果表明,与帕累托解集中的其他方案相比,文章方案以1.224亿元的较低成本减少了60%的直接排放,可再生能源消纳率达到93.36%,同时提供78.30%的燃气供应,较好地实现了经济和环境效益的平衡。     

关于电力企业发展氢能产业的建议

发展氢能业务已成为国内外能源公司清洁低碳发展的共识.通过分析发现,以可再生能源电力电解制氢为核心的电转气模式和以燃料电池发电为核心的气转电模式,是国内外电力企业在氢能产业上布局的重点.电解水制氢技术是电转气系统的关键,目前电解水制氢的平均投资成本和氢气成本明显高于传统的甲烷重整制氢和煤制氢,随着技术的进步、可再生能源发...     

考虑电转氢气过程及综合需求响应的电-氢-气综合能源系统协调优化运行

文章介绍了电转氢气、氢气转天然气的过程,并在此基础上构建了电-氢-气综合能源系统。通过考虑综合需求侧响应,建立以最小化系统运行总成本为目标函数的协调优化模型,利用禁忌搜索算法和粒子群算法相结合的改进算法进行求解。经验证,考虑电转氢气过程及综合需求响应的协调优化方案增强了综合能源系统的经济性、环保性,提高了新能源的消纳能力。     

基于PEMFC-P2G与风光不确定的综合能源系统优化调度

以氢气为主要燃料的质子交换膜燃料电池是一种良好的清洁能源利用介质,为应对“双碳目标”的挑战,提出基于质子交换膜燃料电池与电转气（P2G）混合储能并考虑系统中风电、光伏出力不确定性因素的综合能源系统模型。首先,对膜燃料电池进行精细化建模分析;其次,对风电、光伏等新能源采取基于小波变换-神经网络的短期预测;最后,建立包含设备运行维护成本、实时电价政策的外购能源等经济成本以及碳惩罚成本的最小优化目标的混合整数线性规划模型,且以系统安全稳定运行为约束。某园区的算例分析结果表明,所提出的考虑新能源出力与PEMFC-P2G混合储能优化模型能有效降低运行成本、减少碳排放,具有良好的经济性与环保性。     

孤立运行模式下海岛综合能源系统的能量控制策略

我国海域面积辽阔,海岛数量众多,它们远离大陆,但周围都有着丰富的自然资源。如果可再生能源得到充分利用,就可以保证岛上的可持续能源供应。提出了以海岛综合能源系统作为海岛供电的方案。该系统由风力发电机、光伏发电机、柴油发电机、海水淡化负荷、常规负荷、电转气装置和燃料电池组成,充分利用海岛周围的自然资源,解决海岛自身的供电需求和淡水需求;研究电转气技术和燃料电池在系统中的应用,实现电力系统-天然气系统的互联;给出了一种海岛综合能源系统能量控制策略,实现系统内功率分配,为海岛提供电力和淡水供应。仿真结果验证了该策略的有效性,为海岛综合能源系统的运行和控制提供了一个可靠的解决方案     

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。     

基于建筑能源系统的混合储能技术研究现状

由于用户负荷需求的多元化和不确定性,单一类型的储能技术已不能满足高品质的建筑供能需要.通过耦合不同类型储能设备,实现多能源协调互补的混合储能技术应运而生.本文在建筑能源应用背景下,首先介绍了混合储能技术的原理,从建筑用能需求角度梳理了混合储能技术的研究进程,指出了现阶段混合储能的主要研究方向.其次基于混合储能的几种常见匹配方式,综述了热能、燃气化学能和电能等多类型能源混合存储技术的应用现状,并根据典型案例介绍了相应混合储能的系统组成、运行策略和系统特点,说明建筑用户的多能用能需求如何得到满足.最后对混合储能系统性能和经济性情况进行分析,提出了评估混合储能系统性能的重要指标和影响其经济性的主要因素.     

计及多能需求的综合能源服务商优化运行策略研究

随着分布式发电技术的不断成熟及发展,未来综合能源服务将是整合不同类型分布式发电并满足用户不同用能需求的有效途径.提出了一种含有多种分布式发电资源同时考虑多用能需求的综合能源服务商优化运行策略模型.首先建立了含有风电、光伏、燃气轮机、电储能、电热泵、辅助锅炉等分布式资源及电、热用能需求的园区综合能源系统优化调度模型;其次...