考虑多能互补的区域综合能源系统多种储能优化配置

在区域综合能源系统中配置多种储能装置可提高系统的经济效益,是区域综合能源系统规划的重要研究方向。基于区域综合能源系统的基础架构和模型,研究了蓄冷、储热、储电和混合储能在冷热电联供(CCHP)机组和电制冷等设备多能互补协同运行情况下的盈利策略,讨论了系统配置不同储能的经济性和可行性,建立了全寿命周期的冷热电储能调度规划双层优化模型,并利用确定性迭代算法进行求解。针对某实际区域综合能源系统的多个供能季不同日负荷曲线,应用双层优化模型求解运行调度方案和储能配置容量。算例结果表明:配置蓄冷和储热在多能互补协同运行系统中有较大的盈利空间,而配置储电的利润空间较小,且考虑多能互补的混合储能方法可以进一步挖掘系统的盈利能力。     

计及动态响应特征的农村综合能源系统分层调控

针对农村综合能源系统中平抑间歇式可再生能源波动造成的生态养殖热电联产系统大范围出力波动问题,提出了一种计及储能和热电联产快慢协同的农村综合能源系统分层控制框架.首先,分析了生态养殖过程中的废弃物和沼气发电的多能耦合特征及其典型结构.进而,建立考虑光伏发电、沼气热电联产、生物质储能等的生态综合能源系统模型,提出基于饱和滤...     

基于经济调度的微网储能优化配置

由于可再生能源发电和负荷具有不确定性,蓄电池作为储能装置是保证微网系统安全可靠运行的重要组成部分。为了准确分析含多种分布式电源的微网储能优化配置方案,建立了基于经济调度并计及制热收益的热电联产型微网储能优化配置模型。提出了并网和孤网运行方式下所需配置最小储能容量的定量分析方法,以一个包含风、光、储、微型燃气轮机、燃料电池以及热电负荷的微网为例,运用改进遗传算法优化了不同储能容量下各微源的出力及微网向外网的购售电量,并确定了两种运行方式下实现综合成本最低所需配置的储能容量。通过算例验证了所提模型、策略和算法的有效性。     

考虑跨季节储气的微网多能存储系统优化配置研究

针对能源互联型微网储能设备的优化配置问题,本文构建一种考虑跨季节储气的多能存储系统的配置模型,提出了包含储电设备、储热设备、储气设备和P2G的容量配置方法。利用模糊均值聚类(FCM)对风光出力进行预处理,划分为多个概率场景以降低运算复杂度。综合考虑电-气-热-冷平衡、机组爬坡约束、储能约束和天然气供气限制,以全年经济性为优化目标,对比分析了跨季节储气模式和无储气模式的储能配置与经济性。并讨论了天然气成本对系统储能优化配置的影响。结果表明,考虑跨季节储气的多能存储系统经济性更优,能有效缓解冬季的供气压力,并促进非冬季的新能源消纳。     

含电转气的热电联产微网电/热综合储能优化配置

电转气技术提升了多能源系统运行的灵活性,在此背景下,针对综合能源系统中电/热综合储能配置优化问题研究不足的现状,构建了包含电转气装置的热电联产微网电/热综合储能优化配置模型,提出包含电/热储能系统额定容量和功率的配置方法。首先考虑用户侧电能替代,建立随机“以电代热”负荷模型,并以此修正负荷曲线。其次针对成本、供能可靠性和新能源接纳率的多目标,并计及电储能寿命的折损,构建双层优化模型,外层为配置优化,内层为运行优化。基于内层模型的Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件将内层模型转化为外层模型的附加约束,将双层模型转化为单层模型,调用Gurobi求解器对模型进行求解。最后,算例验证了所提模型的正确性,并对比分析了电转气技术对储能系统优化配置的影响。     

基于机会维修的热电联产机组检修计划

多能流耦合是综合能源系统的显著特点,当热电联产（combined heat and power,CHP）机组故障时,其影响会扩散传播到多个能源系统,因此,提高热电联产机组运行的可靠性非常重要。针对该问题,提出了一种基于机会维修的热电联产机组检修决策模型。首先,从机组供电和供热耦合机理出发,考虑不同设备间经济关联,推导了计及机会维修的热电联产机组供电和供热可用度表达式,在此基础上,为量化不同检修策略对系统运行的影响,综合考虑系统削减电负荷损失和热负荷损失,给出系统运行风险指标表达式,进一步,计及检修约束条件,建立热电联产机组检修决策模型。算例分析表明,所提模型能够提高热电联产机组运行的可靠性和系统整体效益。     

考虑电-气-热耦合和需求响应的虚拟电厂优化调度策略

热电联产机组以热定电的工作方式无法同时满足冬季供暖效率最大化和电力调峰需求,存在发电出力调节能力不足的问题。针对上述问题,提出了考虑电、气、热能源耦合特性以及需求响应的虚拟电厂优化调度策略。首先,为提升热电联产机组向下调峰能力,引入电制气设备和碳捕集技术,构建新型的热电联产耦合模型。其次,为提升系统运行的灵活性,考虑峰谷分时电价、热价,建立综合需求响应机制。然后,为减少系统发电成本,引入电、热储能装置,以系统总成本和电、热储能运行成本最小化为目标建立虚拟电厂双层优化模型,并根据下层优化模型的KKT(Karush-Kuhn-Tucher,KKT)条件将双层模型转为单层并线性化处理进行求解。结果表明,所提方法的碳排放、运行成本以及新能源消纳率达到最优,提升了热电机组向下调峰能力,满足了系统低碳性、经济性的需求。     

考虑风光不确定性的含储能CCHP微网市场环境下两阶段鲁棒优化运行策略

冷热电联产(combined cooling, heating and power,CCHP)微网系统能够实现能源的梯级利用,在提高能源利用效率的同时可以促进可再生能源消纳。文章综合考虑CCHP微网在电力市场环境下运行的特殊性和风光可再生能源出力的不确定性,建立两阶段鲁棒优化模型,提出了一种计及储电和储热综合储能系统的CCHP微网调度策略。算例结果表明考虑不确定性的鲁棒优化运行策略可以有效降低可再生能源出力偏差,提高CCHP微网运行成本的风险,并且可再生能源的预测与实际出力偏差越大,效果越明显。     

基于改进雷达图模型的热电联供型微网系统多目标优化配置

针对热电联供型微网系统的容量配置问题,提出了一种基于改进雷达图模型的多目标优化配置方法。首先,提出含有光伏光热(PV/T)单元、变流器、储电单元、热泵、电锅炉、储热单元及电、热负荷的微网结构,并选取了5个优化目标,用于全面表征热电联供型微网系统的供电可靠性、供热可靠性、经济性和可再生能源利用情况。其次,建立了多目标的改进雷达图模型,并基于扇形面积和周长构造了适应度函数。然后,为保证微网系统的电、热稳定供应,给出了约束条件,从而建立了以最大化适应度函数为目标的优化配置模型,并通过优化执行过程,求解得到综合性能最优的微网系统容量配置结果。最后,根据青海省偏远地区的案例分析,验证了提出的多目标优化配置方法的有效性。     

复合储能对提升太阳能利用率的仿真研究

针对太阳能分布式微网输出功率间歇性及不可控性的应用瓶颈,提出了将多种储能形式(储电、储冷、储热等)高效集成应用的多能态复合储能技术,以实现可再生能源供给和用户多样化能源消费需求之间的高效调控。为了确定复合储能系统的容量和功率等级,利用MATLAB等软件建立了太阳能分布式微网系统的数学模型。该模型可通过输入地区和日期对太阳能逐时辐射强度、光伏发电和光热产热的能量进行仿真计算。以广州某宾馆为例,计算了夏季太阳能分布式微网的输出,并与用户多种能源负荷进行了对比分析,为多能态复合储能系统应用提供了数据基础。建立了节能与经济2方面的评价指标,对太阳能分布式微网进行了优化分析,结果表明,利用复合储能在综合提高微网系统节能率的同时,减少了系统的投资回收期。为可再生能源的应用发展提供了有益探索和尝试。     

面向弃风消纳的电储能-热电分级协调优化方法

中国北方地区存在高比例的热电联产机组,受冬季采暖负荷制约,调节能力有限,引发冬季弃风问题,增加电储能和储热设备是提高热电联产机组调节能力的重要手段。研究在电力辅助服务市场环境下的热电联产机组与电储能、储热设备的协调优化运行方法,分别建立以电储能设备和热电联产机组调峰效益最大和蓄热效益最大为目标,考虑弃风最大化消纳、系统供热需求以及热电联产机组、电储能和储热设备运行约束的分级协调优化模型。系统仿真测试表明：所提方法能够协调优化电储能和储热装置的运行,充分利用储热设备的多日调节能力,提高系统在电力市场中的运行收益,有效减少弃风。研究结果对解决当前电力市场环境下北方地区的冬季弃风问题具有一定价值。     

面向弃风消纳的电储能-热电分级协调优化方法

中国北方地区存在高比例的热电联产机组,受冬季采暖负荷制约,调节能力有限,引发冬季弃风问题,增加电储能和储热设备是提高热电联产机组调节能力的重要手段。研究在电力辅助服务市场环境下的热电联产机组与电储能、储热设备的协调优化运行方法,分别建立以电储能设备和热电联产机组调峰效益最大和蓄热效益最大为目标,考虑弃风最大化消纳、系统供热需求以及热电联产机组、电储能和储热设备运行约束的分级协调优化模型。系统仿真测试表明：所提方法能够协调优化电储能和储热装置的运行,充分利用储热设备的多日调节能力,提高系统在电力市场中的运行收益,有效减少弃风。研究结果对解决当前电力市场环境下北方地区的冬季弃风问题具有一定价值。     

计及风险规避的综合能源系统分布鲁棒优化调

随着综合能源系统的不断扩大和可再生能源并网的发展,如何提高新型能源下的电、热、气三网互联的运行效率和灵活性成为亟待解决的问题。在火力发电机组基础上,加入热电解耦的热电联产(combined heat and power,CHP)设备、电转气(power to gas,P2G)设备和储电、储热设备,构建电-热-气三网互联的综合能源系统。针对具有风电不确定性的综合能源系统,提出计及风险规避的分布鲁棒优化模型,以各发电机组的综合成本最小为目标函数,以电网、热网、气网和风电机组的约束为条件,用风险值表示风电不确定度。通过控制风险模糊概率模型中的风险值和置信度,实现系统的经济运行和优化调度,改善新能源消纳问题。最后采用IEEE 39节点系统验证了模型的可行性和有效性。     

考虑电/热/气耦合需求响应的多能微网多种储能容量综合优化配置

在多能微网中配置多种储能设备有利于平滑可再生能源波动性,提升供能可靠性和用能经济性。以含风光发电和电/热/气负荷的多能微网为研究对象,研究考虑电/热/气耦合需求响应的微能源网多种储能系统优化配置方法。首先,基于人体对温度的模糊度以及电负荷和气负荷的可转移特性建立耦合需求响应模型。在此基础上,以经济成本和碳排放量最小为目标,建立了基于耦合需求响应的多种储能容量综合规划的多目标优化模型。然后,采用自适应动态权重因子以适应规划场景的灵活多变。最后,通过算例比较了应用耦合需求响应以及配置储能系统前后多能微网的经济性以及碳排放量,从而验证了所提方法的有效性。     

热力实时定价机制下热电联产机组多能源市场协同决策研究

随着能源市场化改革逐步深入,市场机制下热电联产(CHP)机组的运行与决策受到广泛关注,而以热定电限制了CHP机组的灵活性,影响其独立参与市场的收益.基于此,采用实时定价的热力市场机制挖掘需求灵活性,提出热力实时定价机制下CHP机组在多能源市场中的协同决策双层模型,即CHP机组参与电力市场的同时,在热力市场制定实时热价进行负荷管理释放灵活性,以最大化参与能源市场的利润.其中上层模型为CHP机组最优电力报价与热力定价模型,下层模型为电力批发市场出清模型与热用户决策模型.利用KKT条件等将双层模型转化为混合整数线性规划模型以进行求解.通过算例验证所提模型的可行性与有效性,算例结果表明热力实时定价在有效提高CHP机组电力侧灵活性与机组利润的同时,改善了用户与社会福利.最后,探究了热力实时定价机制下CHP机组在电力市场的策略报价行为.     

含储能的冷热电联供分布式综合能源微网优化运行

分布式综合能源微网(DIEM)具有冷/热/电/气多能耦合的典型特征,如何进行包含冷热电联供(CCHP)和多种储能设备的运行优化,一直是现阶段研究工作的重点和难点之一。文中建立了储能设备和CCHP系统模型,基于电/冷/热和烟气余热,利用平衡等式约束、储能设备充放能约束以及系统各个设备上下限约束,并通过配置权重系数,以一个运行周期内运维总成本和CO 2总排放量为综合运行优化目标。构建了某大学城典型场景,以储能设备为例,配置储冷设备的容量分别为0 MW,2 MW,4 MW,分析了储能容量对DIEM运行优化的影响。配置合适的储能设备容量,一个周期内的综合运行优化目标越低,越能兼顾经济性和碳排放要求。     

考虑CCHP的工业大用户综合能源系统扩展规划

工业大用户是一个多能源综合供给系统,传统的工业大用户综合能源系统(integrated energy system,IES)规划忽略了多种能源的参与.计及冷热电联供系统(combined cooling,heating and power,CCHP),考虑多能梯级利用及其与可转移生产任务的耦合关系,文章建立了工业大用户...     

基于需求侧综合响应的热电联供型微网运行优化

热电联供型微网具有能源利用率高、灵活可靠的特点,成为实现能源生产和消费转型、解决环境问题的重要手段。热电联供型微网热、电紧密耦合,给其运行的灵活性和经济性带来了不利影响,为此提出基于需求侧综合响应的热电联供型微网运行优化方法。需求侧综合响应包含热负荷响应和电负荷响应,可为热电联供型微网的热、电生产提供优化空间。热负荷响应建模根据建筑物热工模型,建立供暖功率与室内温度的关系方程。电负荷响应考虑可转移负荷。在此基础上建立热电联供型微网运行优化混合整数线性规划模型,采用CPLEX软件进行求解。算例分析结果表明,需求侧综合响应的应用提高了热电联供型微网热、电生产的灵活性,同时给系统运行带来了可观的经济效益。     

基于鲁棒规划的综合能源微网孤岛划分方法

针对综合能源微网系统孤岛划分问题,考虑可再生能源和电气热负荷需求的不确定性,将微能源网的能源转换和储存设备作为调度资源,以故障发生后最优化孤岛划分方案为目标,建立了考虑孤岛持续运行的鲁棒孤岛划分模型。在该模型中,以违背停电最短通知时间约束为目标函数惩罚项,为负荷预留一定的故障应对时间,以及避免孤岛负荷因源荷功率波动导致重复接入和切除的问题。基于鲁棒离散优化理论,将不确定性约束转化为确定性约束,构建了混合整数线性规划模型,利用全局鲁棒调节系数改善鲁棒优化的保守性,平衡好孤岛划分方案的经济性和可操作性,以满足不同决策需求。最后通过算例验证了所提模型和求解方法的有效性。