考虑电热需求响应的区域综合能源系统储能容量优化配置

综合能源系统中储能优化配置和需求侧响应的应用,可解耦热电联产机组（CHP）运行的“以热定电”约束,提高能源利用效率。因此,考虑源荷双侧发电、供热、用电、用热性能,在源侧加电、热储能实现热电联产机组的热电解耦,荷侧充分利用电、热综合需求（IDR）资源可调度资源,建立考虑综合需求响应的区域综合能源系统电、热储能容量优化配置模型。该模型考虑储电储热约束、功率平衡约束等,以区域综合能源系统年总费用最小为目标,解决电、热储能的经济配置最优问题。算例结果表明,电、热储能与负荷侧协调运行可降低运行成本,考虑综合需求响应可减少储能配置容量。源侧储能配置和负荷侧的综合需求响应促进风电消纳,提高综合能源系统运行的经济性、精准性和灵活性。     

面向规模化风电消纳的电-气-氢能源互联系统协同规划

高比例风电接入系统趋势下,考虑将规模化新能源转化为氢气等清洁气体,配合燃气设备发电,以解决可再生能源消纳和减少碳排放问题。首先介绍了电-气-氢能源互联系统能流结构框架和关键设备运行模型;其次,计及源、荷的不确定性,构建含燃气机组、储氢装置、燃料电池以及电转气(Power To Gas, P2G)设备的优化规划模型,通过二阶锥松弛和分段线性法将其转化为混合整数线性规划模型进行求解;最后采用IEEE-9节点电力网络和7节点天然气网络联合系统进行算例验证。结果表明,储氢装置及燃料电池的应用,降低规划总成本的同时能够提升风电消纳和减少碳排放,且考虑不确定性的规划方案能够提高系统灵活性,保证系统可靠运行。     

基于用户侧能源转换设备的综合能源系统可靠性分析

综合能源系统作为未来供能系统发展趋势,定量考虑能源转换设备对可靠性的影响,对于指导综合能源系统的规划与运行有着重要的意义.该文考虑不同供能网络的安全准则,采用变步长重复潮流法,求解故障情况下满足综合能源系统安全性约束的转换设备转供能力.在此基础上,对不同用户供能质量需求进行分类,建立综合能源系统的可靠性评价体系,利用序贯蒙特卡洛模拟法进行可靠性评估.以某园区热电联供系统为例,验证所提评价体系的可行性及有效性.结果表明,可靠性指标与能源转换设备的配置节点、配置容量以及能效比有关,可靠性评价体系为能源转换设备规划提供了理论依据.     

考虑可再生能源的冷热电联供系统环境经济调度模型

随着对节能减排的广泛关注,为了减少能源的消耗,冷热电联供系统（CCHP）、可再生能源发电在全球得到了广泛的应用,但传统冷热电联供系统经济调度忽略了污染物排放对环境的影响。为此,考虑各机组运行的环境成本,提出考虑可再生能源的冷热电联供系统环境经济调度模型;考虑可再生能源的随机性,在目标函数中加入可再生能源备用容量补偿成本,借助排污系数法将机组运行的环境成本并入机组运行总费用目标函数中,从而将环境经济调度模型从多目标优化转为单目标优化问题。基于Matlab优化工具箱以IEEE-14节点系统为例进行系统仿真,验证了优化模型的有效性和实用性。     

主动配电网多阶段规划

分析了主动配电网扩展规划的多阶段规划思想,提出了主动配电网多阶段扩展规划的二阶锥规划模型.模型以规划期内配电网社会总成本综合费用最小为目标函数,约束条件中除了考虑传统的设备建设安装约束、网络运行安全约束、主动管理约束外,还增加了阶段与阶段之间建设方案的约束.通过Portugal 54节点系统的算例分析和计算结果,验证了长期乃至远景电网发展规划宜采用多阶段规划.这样不仅可以保证各阶段规划方案满足负荷增长需求,而且可以大幅降低系统中的规划费用,提高规划方案的经济性.     

计及配电网综合弹性与经济性的储能优化配置研究

配电网弹性是指配电网对扰动的抵抗力以及在遭受重大故障后的恢复力。现有大多数配电网弹性评估方法未全面考虑各种灵活性资源,缺乏全面的配电网综合弹性评估指标体系。首先,针对这一问题,考虑分布式发电、储能、可中断负荷等多种灵活性资源,从安全性、稳定性、可靠性、经济性4个方面提出一整套配电网综合弹性指标体系,并采用主客观权重法计算各指标权重,以全面量化配电网弹性性能。其次,以配置储能为提高配电网综合弹性的解决方式,构建以弹性性能和经济性最优为目标的储能优化配置模型,并采用二阶锥松弛技术对模型进行求解。最后,通过算例验证了该方法的有效性。     

区域综合能源系统接入的配电网扩展规划研究

采用目前方法对区域综合能源系统的配电网扩展规划时,忽略分析综合能源系统中各系统的结构和运行特点,导致规划后的配电网污染物排放量高,用电量和用气量高。针对区域综合能源系统,提出配电网扩展规划方法。首先,分析区域综合能源系统结构,构建供热、供冷、供电等模型;然后建立双层优化模型,上层模型的目标为最小化规划总成本,下层模型目标为最大化能源利用率,上、下两层模型分别可扩展规划系统配电网和优化区域综合能源系统。对某个区域综合能源系统接入的配电网的仿真计算结果表明,所提方法规划后的配电网网损率降低至4%～5%,负载均衡率可达90%以上,用电量、用气量以及污染物排放量、负荷功率均得到显著控制。     

含EV充换储一体站的交直流混合配电网优化运行

为了促进电动汽车产业的进一步发展,构建了计及充换储一体站（CSSIS）的交直流混合配电网多时间尺度优化调度模型。首先,基于快充用户行为和城市交通特征分别构建了充电站模型和换电站模型,再结合储能电站模型完成了CSSIS建模。然后,在计及CSSIS、微型燃气轮机和可再生新能源等接入的交直流混合配电网中,构建了优化调度模型。为降低预测精度误差的影响,采用了多时间尺度协调优化策略处理。该模型属于非线性非凸混合整数规划问题,采用线性化和二阶锥松弛方法将其转化为可用商业求解器处理的混合整数二阶锥凸优化模型。最后,以改进的IEEE 50节点系统为例进行了仿真分析,仿真结果验证了交直流混合配电网形式具有更强的适应性,以及CSSIS具有高效参与电网优化运行的能力。     

基于相变储能热阻模型的CCHP型微能源网优化调度

针对冷热电联供系统受制于自身热电比的约束,传统"以热定电"和"以电定热"供能方式不能满足调度要求的问题.文中建立一个以调度周期内系统运行成本最小为目标函数,包含光伏、风机、CCHP系统、空气源热泵、相变储能墙体的新微能源网优化模型.基于相变储能热阻模型对建筑物热传递过程详细分析得到热平衡方程.采用混合整数规划法对模型进行求解,并与只含普通建筑墙体的CCHP型微能源网模型进行对比.仿真结果表明:引入建筑相变储能可以松弛CCHP系统自身热电比约束,增强系统的灵活性,具有一定的经济效益.     

零碳交易下工业园区综合能源系统优化配置

以长三角地区某工业园区为例，提出一套风、光、储一体化，综合考虑园区冷热电汽负荷的优化配置方法.通过引入0-1型整数规划并以综合能源系统年折算总成本最低为优化目标，合理选择风、光电系统及固体熔盐、蓄电池储能的配置规模.基于园区热能和电能实时功率变化，证实优化配置方法的合理性.对含碳交易成本的约束求解表明，综合能源系统的储能设备应向高效率方向转移，热负荷由电极锅炉向空气源热泵转换，蓄电池由锂离子向钠硫电池转换，熔盐储热向镁砖固体储热转换.在加入综合能源系统后，系统从外部购电、购热成本大幅减少，实现了日折算总成本和总运行成本的双重降低，总运行成本约为原先的20%～40%，日折算总成本仅为目前的30%～40%，且碳、氮、硫排放量显著降低90%以上.研究结论指明未来各部分储能的发展方向，对于当前建设零碳工业园区具有积极意义.     

基于先进绝热压缩空气储能的区域综合能源系统优化策略

先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)装置作为目前最具潜力的储能装置,能更好地促进区域综合能源系统对新能源的消纳、传统能源的高效利用并降低环境污染.本文建立了一种含先进绝热压缩空气储能装置的区域综合能源系统供能优化模型,分析了先进绝热压缩空气储能装置的储能特性以及区域综合能源系统的电功率平衡、热功率平衡和各类供能装置的运行约束.利用GAMS优化软件求解传统区域综合能源系统模型和本文所建立模型在日周期内的运行成本,从环保性和经济性两个方面进行比较,结果表明本文所建立的模型在降低成本、促进新能源消纳和节能减排方面是有效且可行的.     

考虑负荷优化的光储充电站储能经济性配置研究

为缓解电动汽车充电对电网的冲击,提升充电站的经济性,对光储一体化充电站储能配置展开研究. 首先分析了充电站电动汽车的负荷特性,结合峰谷电价,制定了储能运行策略. 然后通过建立储能配置双层规划模型,保证了充电站负荷最大程度优化的同时实现价格套利. 最后通过算例分析,得到商业区充电站储能经济性配置方案. 将该配置方案与以峰谷差作为优化指标的传统储能配置方案对比,结果表明该方案有效增加了总削峰量,并将充电站年购电成本进一步降低.     

提升风能消纳清洁供热项目的经济性优化配置

在中国三北地区,热电联产机组"以热定电"的运行调节模式是供暖季出现严重弃风的重要原因之一.推进电供热、配置蓄热设备是促进风电消纳、降低系统能耗的有效方式.为实现清洁供热项目的经济性最优,提出了一种基于遗传算法和传统机组组合的双层优化模型.首先,在分析热、电能源供需的基础上,给出了区域能源系统的典型结构;然后,将日内净收益作为经济性优化的定量评价指标;通过分析能源系统的短期优化调度方式,得到最终的双层优化模型.在该模型中,外层优化利用遗传算法对不同的配置组合情况进行全局搜索,内层优化则通过求解线性规划给出特定组合条件下清洁供热项目的日内净收益.案例分析表明,清洁供热项目的经济性最优配置与区域能源系统的热、电负荷、风电出力特性和社会经济条件有关;同时,遗传算法可稳定收敛到全局最优点附近,优化计算结果完全满足工程应用的要求.另外,虽然清洁供热改造能够显著降低系统的弃风量,但出于经济性考虑,弃风并不能完全消除.     

基于双重粒子群算法的电动汽车参与配网优化调度

研究电动汽车参与含分布式光伏电源的配电系统的协同调度问题. 首先,建立了分布式光伏和电动汽车充电负荷的数学模型,给出了两种协同调度策略:电动汽车充电位置优化和电动汽车充电时段优化. 优化模型以配电系统网损最小为目标,分别就充电地址不固定和固定两种情况进行优化. 然后,使用蒙特卡洛法对电动汽车充电负荷情况进行模拟,使用双重粒子群算法对优化模型进行最优求解. 最后,用一个33节点系统作为算例系统对所提出的调度策略进行仿真验证,证明了优化策略能平抑电网波动,减少配电系统网损.     

含电转气的电—气互联综合能源系统低碳经济运行

针对当前电力系统中弃风现象严重以及二氧化碳排放量高的问题,提出一种含电转气的电—气互联综合能源系统低碳经济调度模型,引入经济折算系数将二氧化碳排放量折算到经济维度和系统的运行成本共同组成综合成本最低的目标函数,并考虑含电转气的电力系统及天然气系统的能流模型与安全约束,用内点法予以求解。采用修改的IEEE 30节点电力系统和比利时20节点天然气网络进行算例分析,通过比较4种不同模型下的综合成本与二氧化碳排放量,验证所提模型能有效兼顾系统运行的低碳性和经济性,同时大大提高消纳风电能力。取不同经济折算系数会得到低碳性与经济性不同侧重的最优调度结果。     

考虑不确定性的电力电量平衡分析

针对水火电力系统的中长期电力电量平衡分析问题,利用多场景建模方法描述中长期来水和负荷预测信息的不确定性,并以系统总的电力电量缺额最小化为优化目标,综合考虑系统约束、机组及机组集合约束、燃煤计划约束、水库用水计划约束等多种约束条件,建立了水火电力系统的多场景中长期电力电量平衡分析模型。最后,结合实际水火电力系统的算例,对所提模型进行了验证分析。结果表明,多场景模型制定的调度方案更具适用性,水火联合发电能够更好地保证系统的安全稳定运行。     

城市集中供热系统一次网运行优化及算法

以供热系统运行能耗费用最低为优化目标,以供热管网的运行特性为约束条件,建立以供水温度和供水流量为变量的集中供热系统一次网运行能耗费用方程.根据非线性规划理论,应用一般约束乘子法将约束问题变为无约束问题,采用共轭梯度法,结合线性搜索,建立了该优化模型的求解算法及流程,并编写了相应的计算软件.针对某城市集中供热系统一次网,将提出的非线性规划方法与逐步长搜索法相比较,结果证明非线性规划法效率更高,结果更准确;应用本文提出的运行优化方法指导管网质量并调,与传统的质调节相比,节能效益明显,进一步验证了该方法的有效性和可靠性.     

基于组态王的办公楼电能系统的节能仿真

近年来,办公楼的电能和热能消耗很大,为了节能,本课题设计了节电、节水及节热的综合节能系统,建筑电能系统和供暖系统的参数通过传感器采集,在无人状态下,将用电设备断电和将供热管道的水阀进行调节,以达到智能化控制和节能的目的.对此课题,主要是利用组态王 Kingview V6.5对办公楼的电能系统的智能化控制方面做了动画仿真和分析.通过对单间办公室照明器的智能控制状态动画仿真来模拟理论建立的模型,并能进行初步的节能的计算.     

基于两层优化的主动配电网储能优化配置

针对主动配电网储能系统优化配置问题,考虑运行控制策略对规划方案的影响,提出一种基于两层优化的配置方法。在短时间尺度的内层优化中,利用低通滤波算法提取上网功率高频分量,以高频分量变异系数和可再生能源浪费率最小为目标,基于标量化方法和粒子群算法优化主动配电网控制策略。在长时间尺度的外层优化中,构建多目标优化模型,最小化投资成本和可再生能源浪费率,采用NSGA-Ⅱ算法求取储能系统配置的Pareto最优解。由于运行控制和规划配置间存在相互影响,将不同时间尺度的内外层优化置于统一的框架内,以可再生能源浪费率、储能系统配置位置和容量为耦合变量交替迭代求解。结合算例,对所提模型及其求解方法进行了验证。算例分析表明:主动配电网中储能系统优化配置能够有效提高电网对可再生能源的消纳能力。     

城市集中供热优化规划模型研究

应用系统工程的理论和方法,将热源、热网、热用户作为一个整体进行,使其技术和经济指标最佳,给出一个0-1混合规划的数学模型.通过模型求解,可确定热源的类型、位置、供热能力、设备的组合方式和运行方式,确定热网管线的最优走向、管径及热源中设备与热用户的最佳供求关系.