双碳目标下考虑风光不确定性的综合能源系统规划研究

可再生能源大规模并网,使配电系统及各类负荷运行稳定性降低。文章研究了可再生能源发电的不确定性综合能源系统（Integrated Energy System,IES）优化调度问题。首先,构建考虑风光不确定性的综合能源模型,采用不确定区间表达风机和光伏出力的不确定性;其次,利用鲁棒转换,可以将相关不确定性的问题转变成确定性多目标的优化问题进行求解;然后,以经济性与环境性为目标建立能源平衡与供应约束,并采用粒子群算法进行求解;最后,以某地园区的数据为基础进行仿真验证,证明了所提规划方法能够充分的考虑到风光不确定性,极大地提高系统的经济性,同时有效降低系统的碳排量,具有一定合理性和实用性。     

考虑风光不确定性的综合能源系统储热优化配置

电锅炉和储热装置构成的储热系统的应用是提高电热综合能源系统灵活性、解决风光等可再生能源随机性问题的重要手段。首先,采用场景削减法模拟风光的随机性、不确定性;其次,以总运行成本最小为目标函数,在IEEE14节点电力系统和8节点热力系统构成的电热综合能源系统上进行能流计算分析,采用YALMIP工具箱的CPLEX求解器求解,得到电锅炉、储热装置的最优容量;最后,通过对比电锅炉接入2种不同位置的场景问题,分析出将电锅炉和储热装置放在热网热源侧,使系统的经济性达到最优。     

基于风电不确定性模糊量化的综合能源系统规划方法研究

综合能源系统是能源结构转型与发展过程中的关键环节,也是高比例可再生能源并网型能源互联网的具体实现。由于多种能源耦合以及可再生能源不确定性等因素的影响,综合能源系统规划设计对经济性和环保性提出了更高要求。文章提出了考虑风电不确定性的综合能源系统能源供给单元容量协调规划决策方法。首先结合风电不确定性集合的区间数量化方法,建立了基于直觉模糊集的风电不确定性量化模型;然后通过对电力系统、热力系统、天然气系统的能源供给单元经济成本和环境成本进行分析,提出考虑风电不确定性的综合能源系统能源供给单元容量协调规划决策模型及求解方法,最大限度降低综合能源系统经济成本和环境成本,提高风电的并网容量;最后通过算例仿真验证了所提规划方法的正确性和有效性。     

基于风光场景生成的综合能源系统日前-日内优化调度

为了降低风光不确定性对综合能源系统的影响,提出日前-日内优化调度。首先,基于蒙特卡洛抽样方法生成并削减日前与日内优化调度光伏、风电场景。接着,日前优化调度以运行成本最低为目标函数,引入分时电价与分时热价并构建4种情形,对4种情形的运行成本及用能进行分析。然后,缩小时间尺度进行日内优化调度,以运行成本最低与调度调整成本最低构建多目标优化模型。最后,在Matlab中通过cplex求解器对所提模型求解,验证所提模型的准确性与方法的有效性,结果表明所提策略可以有效提高可再生能源的消纳,降低系统运行成本。     

考虑风电不确定性的电-气综合能源系统协调优化

风电不确定性与波动性是制约风电消纳的关键因素,传统优化方法在处理风电不确定性时存在诸多局限,电-气综合能源互补优化可提高风电利用率。基于此,建立了以电转气装置为耦合元件的综合能源调度模型,以常规机组运行成本、弃风惩罚成本等为系统优化目标。首先,通过数值天气预报方法对风速进行预测,建立预测误差累加状态转移矩阵,构建风场景马尔科夫链模型形成不确定合集;然后,通过拟合形成服从威布尔分布的风功率预测场景集,以引入扰动的改进型蝙蝠算法对模型进行求解。最后采用修改后的IEEE39节点算例验证了所提模型对风电消纳的经济性和实用性。     

风光氢综合能源系统设计及运行集成优化

基于风光制氢和燃料电池热电联供的风光氢综合能源系统是消纳富余可再生能源、减少弃风弃光的有效途径.实施系统设计及运行集成优化,对提高综合能源利用率、降低系统经济成本具有重要意义.通过构建风光氢综合能源系统设计及运行集成优化模型,对系统各设备的容量配置方案及典型运行策略进行了优选,并且系统比较了不同风光资源及用能负荷特性下...     

考虑需求不确定性的电网综合能源配置优化研究

为提高电网能源利用的充分性,确保电网持续发展,以需求不确定性为基础,提出电网综合能源配置优化方法。利用基本概率分布区间,量化认知不确定性的需求变量。采用概率密度函数指代随机不确定性的需求变量,通过分割离散概率密度函数,令其表征方式与认知不确定变量的表征形式相同。引用笛卡尔积运算构建联合概率区间,分析混合不确定性的需求变量关系。设立全周期投资成本与运行成本为配置优化目标,利用交替方向乘子算法将增广拉格朗日函数分解成两个配置优化目标,迭代优化不确定性需求变量配置。实例验证分析中,经电能资源、弃风量与日常规费用优化结果的检验,所提方法使网综合能源充分互补,使资源得以高效利用,具有良好的经济性优化能力。     

风光氢综合能源系统设计及运行集成优化

基于风光制氢和燃料电池热电联供的风光氢综合能源系统是消纳富余可再生能源、减少弃风弃光的有效途径,实施系统设计及运行集成优化,对提高综合能源利用率、降低系统经济成本具有重要意义。通过构建风光氢综合能源系统设计及运行集成优化模型,对系统各设备的容量配置方案及典型运行策略进行了优选,并且系统比较了不同风光资源及用能负荷特性下系统设计及运行方案的差异。结果表明：风光氢综合能源系统在办公楼负荷场景和风光资源更丰富的地区获得了更优的经济性。     

考虑风电场景缩减的多区域综合能源系统容量配置

以冷-热-电联供为核心的综合能源系统(IES)能有效提高能源利用率和供能灵活性。文章针对大规模风电接入对IES规划和运行的影响,提出了一种考虑风电场景缩减的多区域综合能源系统容量配置方法。采用混合度量的改进k-means算法对风电历史数据进行聚类,判定聚类场景数目和聚类中心;在充分考虑热网损耗和延迟效应的基础上,建立包含热网管道、节点、换热器的详细热网模型;通过热网连接多个区域综合能源系统,建立以系统年投资成本、运行成本和弃风惩罚成本之和最小为目标函数的多区域综合能源系统容量配置模型。仿真结果表明,该模型能大幅降低设备配置容量和系统运行费用,提高风电消纳率。     

考虑需求响应的社区综合能源系统两阶段优化调度

从社区能源运营商的角度出发,通过整合社区综合能源系统(IES)中可控负荷、风电机组出力等信息,提出考虑可控负荷的社区IES两阶段优化调度模型.日前调度通过分析各类可控负荷是否参与优化,研究其响应前后对社区IES运行经济性的影响;日内调度基于日前调度方案,考虑到短时期内风电机组出力与负荷的波动并根据冷热电响应速率的不同,...     

计及不确定性的综合能源系统运行效益综合评估方法

在能源互联背景下,多能互补、协同供应的综合性能源系统(Integrated Energy System,IES)将成为未来能源系统的主要形态。对综合能源系统进行运行效益综合评估,可为综合能源系统各参与主体的规划决策和运行调度提供重要判据,对引导综合能源系统高效稳定运行和有序、可持续发展具有重要意义。文章面向未来能源系统运行的低碳环境,考虑可再生能源出力波动、分布式供能设备随机故障等多种不确定因素,计及电、气、热网特性,构建了含系统运行经济性及可靠性、可再生能源消纳、环境效益等指标的综合能源系统运行效益评估体系。通过综合利用混合蒙特卡洛抽样和最优能流模拟,对RTS79-40节点综合能源测试系统进行计算分析。相关仿真结果验证了所提出方法的可行性和有效性。据此给出了不同场景下综合能源系统规划设计须重点关注的问题和分布式供能系统的配置建议。     

考虑电动汽车互动的综合能源系统扩展规划

考虑了热电联产机组（combined heat and power, CHP）以及电动汽车充电站,对具有一定时间跨度的电-气混联综合能源系统规划进行探索。采用基于YALMIP环境下的CPLEX求解器对发电机组、燃气锅炉、CHP机组、输电线路和天然气管道的选址定容问题进行规划,并分场景比较电网与热网耦合及未耦合情况下的运行建设成本,最后将电动汽车充电站纳入规划范围,分别评估几种配置下的系统经济效益。最后,采用6点的综合能源系统模型对提出的方法进行了验证说明。在综合能源系统中采用CHP机组后（场景2）总成本降低17.340百万美元,加入电动汽车负荷后（场景3）总成本降低14.602百万美元。结果表明,电动汽车负荷对降低综合能源系统规划总成本具有显著作用。     

考虑梯级碳交易机制和电转气两阶段运行的综合能源系统优化

为提升综合能源系统（integrated energy system,IES）的能效水平,提出了一种考虑梯级碳交易机制和电转气（power-to-gas,P2G）两阶段运行的IES调度模型。首先引入碳捕获与封存技术（carbon capture and storage,CCS）,解决了P2G所需碳源和热电联产机组的碳排放问题;同时在传统P2G的基础上引入氢燃料电池,研究P2G两阶段运行的多重效益;最后,运用梯级碳交易机制限制碳排放。在此基础上,建立以碳交易成本、系统运行成本、新能源利用率相关成本最小为目标的优化调度模型,利用IPOPT商业求解器进行求解,通过与其他传统模型对比分析,表明所提模型的经济性、低碳性和风光消纳能力较高。     

基于重力储能的风光储系统多目标容量优化规划

风电场、光伏电站和储能系统的容量优化规划是降低风光储多能源混合系统成本、保证系统可靠性的有效措施之一.依托山体的重力储能,可以风光储多能源混合系统中风电场容量、光伏电站容量和储能系统容量为决策变量,建立以系统总成本最小和包括风光互补特性、供电自给损失率及风光储多能源混合系统贡献率等因素的综合指标最优为目标函数的多目标容...     

考虑大规模区外来电接入的输电网扩展规划方法

大规模区外来电将大量可再生能源馈入到受端电网,解决了用电资源与负荷发展不平衡的问题。提出了一种考虑大规模区外来电接入受端输电网的扩展规划方法。综合考虑可再生能源出力和负荷的不确定性,以线路投资成本、运行成本、弃能成本和失负荷成本之和最小为目标,建立了计及系统运行经济性的两阶段输电网随机规划模型。引入多参数规划方法,提出采用内嵌场景削减的改进Benders分解算法,将原问题分解成投资主问题和运行子问题,通过对大规模运行场景进行削减,以确保在最优投资决策下的电网规划方案。以改进后的Garver’s 6系统与河北某网500 kV及以上的实际系统为算例,验证了所提方法的有效性。     

考虑风-车不确定性接入的节能减排动态调度研究

以节能减排调度为研究框架,针对风电出力的随机性,采用自回归滑动平均模型(auto-regressive and moving average,ARMA)生成大量风速场景,并基于场景削减技术得到具有代表性的典型风速;针对电动汽车入网的不确定性,采用随机概率抽样的电动汽车集群模型,最终建立风-车互动接入的多目标电力调度动态...     

100％可再生能源综合能源系统容量优化配置

为实现100％可再生能源综合能源系统的安全稳定运行,合理的容量配置至关重要.首先,考虑氢能的利用特性,构建电热氢多能耦合的综合能源系统.其次,以运行成本最低和污染物排放量最小为目标,建立一种100％可再生能源综合能源系统的容量优化配置模型,并采用折衷规划和模糊方法构造Pareto前沿对多目标问题进行求解.最后,基于3个...     

常熟综合能源示范区能源系统规划研究探讨

介绍了常熟经济技术开发区某示范区综合能源系统规划研究情况,综合考虑了示范区电、气、冷、热等能源生产和消费,探索了利用电厂蒸汽或余热资源结合溴化锂吸收式、电制冷冷水机等高效设备给建筑供应冷热的经济性。研究中给出两种分析方法:一是基于MATLAB平台,利用国网(苏州)城市能源研究院综合能源系统仿真分析工具,以系统经济性最优为目标,给出示范区能源系统的配置方案;二是基于EnergyPlan工具,分析对比能源供应设备在不同COP系数时对系统经济性的影响。     

考虑阶段发展的离散制造工业园区优化规划

制造工业园区是综合能源系统应用的重要场景,也是城市经济发展的重要支撑力,其规划优化对完善城市产业时空布局、优化产业结构有重要影响.建立了考虑多能流耦合、多设备协同的具有离散制造特性的制造工业园区综合能源系统数学模型和最优工艺-能流耦合矩阵及其约束;利用强调评价客观性的熵权法整合多个优化目标,降低优化难度;建立了以经济性...