考虑电热气耦合的综合能源系统规划方法

为了确定综合能源系统中能源设备类型和容量的最优配置,本文提出了一种考虑电、热、气耦合的综合能源系统(IES)设备选型及容量规划方法。首先从可选设备的类型和输入能源的形式出发,建立IES的基本架构。在此基础上,针对设备选型及容量规划问题,建立了以年综合费用最小为目标函数的优化模型,采用混合整数线性规划算法,对设备类型和容量同时进行优化。最后以某IES园区为实例,给出了不同场景下的规划方案,并验证了所提方法的有效性。     

面向综合能源供给侧改革的城市配网规划方法

随着能源与电力领域供给侧改革的推广,以电力为主体并融合天然气、热能和交通等多种能源形式的区域综合能源系统将成为未来城市配网的主要发展趋势。利用能源集线器模型刻画了同时耦合于电力网、天然气网和交通网的终端综合能源单元,利用能源转化特性提出了面向供给侧改革的综合能源供给转化响应策略,并且基于终端综合能源单元和供给转化响应策略提出了兼顾系统建设运行成本、慢充站充电时间效用函数和快充站交通流量效用函数的综合能源城市配网规划方法。最后,以一个由IEEE 14节点配电网络、20节点天然气网络和25节点交通网络耦合而成的区域综合能源系统为例进行仿真分析,验证了该规划方法所采用的充电站双重效用函数可分别保障电动汽车用户的充电时间满意度和充电地点便捷度,所利用的供给转化响应策略能通过调整能源供给结构实现在不改变负荷需求的前提下降低用能成本、优化运行特性的目的,同时所引入的基于终端综合能源单元的规划格局可实现电能、天然气、热能和交通等多元能源形式的统一协调规划,有利于提高系统建设运行的综合效益。     

考虑不确定性的综合能源系统博弈规划

随着电力系统与天然气系统的耦合性不断增强,以电网为核心的综合能源系统应运而生。然而在不确定条件下,当前综合能源系统的规划方法仍无法保证各厂商的利益最优,因此论文提出了基于非合作博弈论的电-气系统的协同规划方法。以各能量单元和电、气网公司作为独立的利益团体,以其年净收益最大为优化目标,建立电-气综合系统中风电机组、燃气机组、电转气机组、输电线路和天然气管道的综合非线性规划模型。针对风电、负荷的不确定性,以及经典两阶段鲁棒优化的保守性问题,提出了一种改进的两阶段鲁棒优化方法—期望场景最优,任意场景可行。最后,以修改的IEEE 39节点电力系统与比利时20节点天然气系统构造电-气网络,验证了模型及算法的应用价值。     

基于Kriging模型的综合能源系统规划方法

综合能源系统将多种能源进行耦合,对电、气、冷、热等多种能量进行多维度的协调管理和分配,是能源互联网在区域内的具体实现。提出了一种基于改进型Kriging模型的综合能源系统规划方法。首先建立了综合能源系统各主要设备的多能流网络模型,结合混沌采样算法构建了一种改进型Kriging模型,通过模型拟合所得到的局部极值点和最速下降点等线索来搜索价值最大的采样点,对原模型进行修正,从而快速准确地得到系统最佳规划方案。通过优化计算可以得到各主要设备的最佳容量配置和运行策略,在满足用户多种能源需求的前提下,最大限度地降低系统投资和用能成本,促进多种能源的高效利用和可持续发展。     

考虑后悔规避的工业园区综合能源系统扩展规划方法

工业园区的能源形式多样且规划的不确定性因素多,针对工业园区能源规划后悔风险大的问题,提出一种考虑后悔规避的综合能源系统扩展规划方法。该方法从最小-最大后悔规避和平均后悔值最低两方面,以规划方案在不同天然气价格波动场景下的建设、运维和环保成本的后悔值为优化目标,通过优化计算得到工业园区能源系统的规划方案,并讨论了天然气价格对工业园区综合能源系统扩展规划的影响。温州工业园区的优化结果表明:与传统的基于期望的规划方法相比,所提规划方法可将最大后悔值减少17.8%,综合后悔值减少9.4%,效果明显。     

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。     

考虑建筑储能特性的高铁站综合能源系统规划方法

高铁站内含有冷热电等多种负荷,是综合能源系统(integrated energy system,IES)的典型应用场景之一,同时相比常规工业园区,高铁站体巨型空腔具有明显的储能特性。文章针对国内某新型高铁站的规划设计,提出了一种考虑高铁站站体建筑储能特性的综合能源系统规划方法。首先建立了综合能源系统的供能框架,在此基础上基于高铁站的建筑特性及站内温度搭建了建筑储能系统模型,之后将该模型集成到综合能源系统框架中。整体规划以年化成本为优化目标,并考虑相应的温度舒适性成本,采用双层优化的方法对系统进行优化。仿真结果表明了所提方法的有效性和合理性。     

考虑能量品质的区域综合能源系统多目标规划方法

区域综合能源系统(RIES)由于广泛涉及电/气/热/冷等多种能量形式耦合,其规划工作面临诸多挑战。提高能量利用效率是RIES规划的重要任务之一,传统能量效率的定义仅计及了能量在数量上的变化,却忽视了能量在品质上的差异,无法准确地衡量RIES的能量利用水平。文中提出使用兼顾数量和品质的效率作为衡量RIES能量利用水平的标准。首先,定义了能量品质系数的概念用以量化不同形式能量的品质差异,并提出基于黑箱模型的RIES总体效率计算方法。然后,建立了五层级能源集线器模型用以处理多能耦合问题,确保区域能量供需平衡。接着,以经济性和效率为优化目标构建了RIES多目标规划模型,设计了兼顾规划与运行的双层优化结构,并联合运用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和内点法实现模型高效求解。最后,选取广州市某工业园区RIES作为算例对所提方法进行验证。     

考虑可再生能源接入的综合能源系统规划评述与展望

建设多能耦合的综合能源系统是解决可再生能源消纳问题的有效途径之一。可再生能源的接入大大增强了综合能源系统的不确定性,如何合理分析并应对不确定性带来的影响是综合能源系统规划研究中的重要课题。文章首先总结了可再生能源接入下综合能源系统的典型结构。然后,梳理了综合能源系统多能负荷预测方法和多能流分析技术的研究成果,进一步从能源站规划、能源网络规划和站网联合规划3个方面归纳总结了考虑可再生能源接入的综合能源系统规划研究进展。最后,从可再生能源消纳新场景探索、考虑可再生能源接入的多能流分析技术、考虑多重不确定性的综合能源系统规划和考虑多能需求侧管理的综合能源系统规划4个角度展望了未来可能的研究方向。     

考虑多元产业协同的乡村综合能源系统规划

随着乡村现代化建设不断深入,乡村种植业、畜牧业和农产品加工业等现代乡村多元产业蓬勃发展,在乡村多元产业的基础上,提出了一种包含乡村多元产业、垃圾废物处理与可再生能源发电的乡村多能源系统规划模型。首先,研究乡村畜牧养殖业粪污制气设施与垃圾热解气化发电设施的废物处理与能源产出特性,建立乡村废物处理设施的电、气、热能源供给模型;其次,研究乡村多能源综合体内多元产业电、热、燃气等多种类能源负荷的需求特性,并考虑多元产业之间的协同,建立了乡村多能源综合体的能源需求模型,并采用Cplex求解器进行模型求解。最后,选取北方某大型乡村对所提方法进行仿真验证,结果表明：本文方法能实现乡村资源的充分利用和乡村多元产业协同,提升经济效益。     

考虑供能可靠性的电-气综合能源系统规划方法

在当前可再生能源大量接入的背景下,燃气轮机与电转气等技术的发展使得电-气综合能源系统的耦合度逐渐加深,对系统的可靠性要求也日益提升.针对风电和光伏等分布式电源接入的场景,提出了一种考虑供能可靠性的电-气综合能源系统规划方法.首先对燃气轮机技术进行分析和建模;其次,考虑系统柔性负荷产生的能量短缺成本,计及辐射状网络供能可靠性,建立以投资成本、维护成本和可靠性成本为目标的优化规划模型,对配电网线路、配气网管道和CCHP厂站等进行选址定容,引入辅助变量,对模型进行线性化处理,得到混合整数线性规划模型;最后对改进的12节点配电网和10节点配气网进行二阶段规划仿真,验证了本文所提方法的可行性和有效性.     

考虑不确定性因素的综合能源系统协同规划研究

为提高新能源高比例接入的综合能源系统能源配置效率,对新能源不确定性建模和综合能源系统协同规划进行了深入研究.首先描述了风电出力和电动汽车充电负荷的不确定模型.然后提出一种基于随机模型的最大熵方法对风电出力和电动汽车充电负荷的边缘概率分布进行建模,并采用主成分分析方法提取典型运行场景集;考虑园区内供冷期、供暖期和过渡期三...     

考虑多元产业协同的乡村综合能源系统规划

随着乡村现代化建设不断深入,乡村种植业、畜牧业和农产品加工业等现代乡村多元产业蓬勃发展,在乡村多元产业的基础上,提出了一种包含乡村多元产业、垃圾废物处理与可再生能源发电的乡村多能源系统规划模型。首先,研究乡村畜牧养殖业粪污制气设施与垃圾热解气化发电设施的废物处理与能源产出特性,建立乡村废物处理设施的电、气、热能源供给模型;其次,研究乡村多能源综合体内多元产业电、热、燃气等多种类能源负荷的需求特性,并考虑多元产业之间的协同,建立了乡村多能源综合体的能源需求模型,并采用Cplex求解器进行模型求解。最后,选取北方某大型乡村对所提方法进行仿真验证,结果表明：本文方法能实现乡村资源的充分利用和乡村多元产业协同,提升经济效益。     

考虑不确定性的综合能源博弈规划

随着电力系统与天然气系统的耦合性不断增强,以电网为核心的综合能源系统应运而生。然而在不确定条件下,当前规划方法仍无法保证各厂商的利益最优,因此本文提出了基于非合作博弈论的电-气系统的协同规划方法。首先,以各能量单元和电、气网公司作为独立的利益团体,以其年净收益最大为优化目标,建立电-气综合系统中风电机组,燃气机组、电转气机组、输电线路和天然气管道的综合非线性规划模型。针对风电、负荷的不确定性,以及经典两阶段鲁棒优化的保守性问题,提出了一种改进的两阶段鲁棒优化方法——期望场景最优,任意场景可行。最后,以修改的IEEE39节点电力系统与比利时20节点天然气系统构造电-气网络,验证了模型及算法的有效性。     

考虑低碳和柔性负荷的有源配网扩展规划模型

在配电网低碳化的背景下,提出了考虑低碳和柔性负荷的有源配电网扩展规划模型,其目标是在满足网络运行约束和 CO2排放上限的前提下,给出总成本最小的投资策略。决策变量包括更换过载线路、投建新能源和储能装置,以及投建稳压器和电容器组等电压控制设备。模型提出了多项式形式的电压相关型的柔性负荷特性,针对柔性负荷模型以及网络重构约束中的非线性约束,建立分段McCormick 包络法和虚拟需荷和能源价格的不确定性,采用基于场景聚类的两阶段随机优化方法进行求解。通过69节点系统对该模型进行测试,结果表明,所提模型不仅总规划成本较低,而且有助于减少碳排放。     

考虑传输线重构的电气综合能源系统分布鲁棒扩展规划模型

针对综合能源系统扩展规划模型多采用随机优化处理系统负荷需求增长不确定性问题,且场景信息缺失,易造成随机优化结果经济性与可参考性低的情况,提出一种以系统综合成本最小为目标函数、考虑传输线重构的两阶段电气综合能源系统分布鲁棒扩展规划模型.第一阶段为考虑综合能源负荷预测和传输线重构的扩展规划模型;第二阶段为计及机组调整出力与...     

可靠性配网规划方法

基于可靠性的配网规划,即规划向一个城市分配和供应电能的电力网,以满足城市的经济发展情况及其供电要求。本文将停电原因进行分析归类,基于网络结构、设备状况、技术水平和管理情况四个可靠性影响因素,提出了一套配网评价指标体系,通过横向及纵向的对比,制定合理的可靠性发展目标,最终确定规划方案。实例表明该方法具有一定的实用性。     

综合能源系统规划方法与工具

正综合能源系统的发展趋势当前我国能源发展面临化石能源占比高、油气对外依存度高和单位产值平均能耗高的"三高"问题。为了解决能源结构问题和能源效率问题,综合能源系统解决方案应运而生。所谓综合能源系统,是指一定区域内利用一些先进的物理信息技术和创新管理模式,整合区域内不同的能源品种,如煤、油、气、电、热以及冷等多种能源,实现多元异质能源子系统之间的协调规划、优化运行和互补互进。在满足多元化用能需求的同时,有效提升能     

城市配网规划实用方法及其实践

城市配网规划,即规划向一个城市分配和供应电能的电力网,以满足城市的经济发展情况及其供电要求。城市配网规划包括负荷预测、电力平衡、配网网架规划及规划效果分析等内容。本文采用人工拟定方案,加上计算机辅助计算的方法;先确定目标年网架,然后确定逐年配网规划过渡方案。实例表明本文方法的有效性和实用性。