分布式能源开启高效用能新时代

分布式能源系统因其高效的用能系统、较低的初投资、供电的可靠性、很小的输电损失等特点,在世界能源领域越来越受到重视。文章介绍了分布式能源在国内外的发展现状,分析了分布式能源的典型应用实例,对分布式能源的发展提出了建议。     

综合能源系统控制自由度指标及其对经济调度的影响

综合能源系统通过多能流耦合转化，向用户提供多样化的能源供给服务。相比传统的独立供能系统，综合能源系统具有更大的控制自由度。针对如何衡量系统的控制自由度这一问题，首先提出了表征多能流相互转换能力的可转换性指标，以及表征用户侧选择能源空间的可替代性指标，并给出了这两个指标的计算方法。其次，考虑控制自由度对于综合能源系统优化运行的影响，建立了冷-热-电-气综合能源系统的经济调度模型。最后对算例进行仿真分析，结果证明提高综合能源系统的可转换性和可替代性两个控制自由度指标可以降低系统的经济调度成本。     

电转气技术及其在能源互联网的应

建设能源互联网是解决我国严峻能源环境问题的关键手段。电转气技术实现了能量从电力系统向天然气系统的传输及能量的大规模、长时间存储,为能源互联网中可再生能源的消纳提供了新的思路。在此背景下,首先分析电转气技术的原理,研究电转气技术在能源互联网中的应用,对比分析电转气技术与其它储能技术的优劣。     

储热技术在综合能源系统中的应用价值

能源种类的多样性、可再生能源的不稳定性、能源转化设备固有的耦合性、能源需求的复杂性等因素的叠加导致了综合能源系统突出的供需不平衡性,储热技术具有调节作用,是缓解这些矛盾的有效手段。分析了储热技术在冷热电三联供、热电联产以及电采暖等典型综合能源系统的应用价值,首次提出了在蒸汽负荷周期性大幅度波动的啤酒厂三联供系统中使用蓄热系统的优化设计方法,为平抑负荷波动,降低项目投资提供了有效途径。同时结合案例提供了典型的蓄热系统设计方法,并评价了运行效果,为综合能源系统的合理设计和协调运行提供了思路和方法。     

含电动汽车的区域综合能源系统日前调度优化

区域综合能源系统是实现能源转型和解决环境问题的基础。随着中国电动汽车的大力发展,电动汽车作为园区内灵活可调度资源,具备调峰和促进清洁能源消纳等作用。由此,建立一种包含电动汽车和分布式电源的区域综合能源系统日前调度模型。首先,分析了区域综合能源系统中多种能量流动关系;其次,对不同能源转换设备和电动汽车独立建模的基础上,抽象出以园区日前综合经济效益最大化为目标函数的数学模型;最后,在算例系统中分析了含电动汽车参与区域综合能源系统日前调度的经济效益。     

能源互联网未来发展综述

融合了电力、互联网、信息等学科的能源互联网可依照Internet理念组网。阐述了能源互联网的概念、特点、框架等内容;简要介绍了其关键组成部分,包括分布式可再生能源、储能装置及能源路由器等;总结了国内外能源互联网的发展状况。在此基础上对分布式能源并网影响、高效储能技术、接口标准、信息互联系统建设、电力市场与服务完善等若干未来能源互联网发展中可能遇到的问题进行了说明和分析。     

基于可再生能源的冷热电联供系统集成配置与运行优化研究进展

基于可再生能源的分布式冷热电联供系统(RE-CCHP系统),以可永续利用的可再生能源作为能量输入,能借助太阳能、风能等的时空互补特性实现冷热电综合供应,显著提升能源利用效率和系统可靠性,因而对可再生能源的大规模高效利用和节能减排具有非常重要的意义.梳理了近年来RE-CCHP系统的主要研究进展,总结了RE-CCHP系统集...     

天然气冷热电三联供能源站在城市中的规划布局研究

介绍冷热电联供系统的优点,研究其在城市中用户选择、应用场景分析等方面规划布局,最后针对典型案例提出城市电网发展三联供的建设方案建议。     

考虑多能流传输与热惰性的综合能源系统序贯模拟可靠性评估

为提高综合能源系统可靠性评估的精度和实用性,提出一种考虑多能流传输与热惰性的综合能源系统序贯模拟可靠性评估方法。以冷热电三联供机组为核心构建综合能源系统结构模型,并进行计及损耗的综合能源多能潮流计算;在系统状态分析中考虑负荷重要程度和运行经济性,建立负荷削减优化模型;计及热网惰性及传输延时特性,对供热可靠性指标进行修正。基于运行模拟和序贯蒙特卡洛模拟方法对20节点综合能源系统进行可靠性评估,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

能源互联网背景下电力储能技术发展问题研究

电力储能技术在能源互联网体系中,发挥着至关重要的作用.研究梳理了国内外相关文献,分析了储能技术当前面临的技术问题和战略问题,探索了能源互联网对电力储能技术的新需求,得出结论:能源互联网背景下电力储能技术的关键问题体现在3个方面:一是需要在技术上持续突破进展,二是需要在战略上全局引导,三是需要加快在市场上广泛推广应用,探...     

面向能源互联网的未来配电网优化规划

能源互联网是未来全球能源行业的发展方向,其对电力系统的发展将产生深刻影响。文章分析了未来能源互联网场景下配电网的特殊需求,提出未来配电网将发展为承担多能转换与利用的新型配电网,并给出未来配电网的基本构架,分析其能量流动形态。在此基础上,构建考虑多能转换与存储设备成本构成及运行约束的配电网优化规划模型,在满足多能负荷需求的前提下对多能源接口设备与综合储能设备进行优化设计,并利用粒子群算法对该模型进行求解,仿真算例验证了所提模型的有效性,可为未来配电网的发展与规划提供必要参考。     

基于储能实时修正双环控制的微电网能量管理方法

提升各类可再生能源(RES)高效并网发电是应对全球环境恶化、能源短缺的有效方法。但各类能源的出力特性不同,如何有效分配使用各类能源是目前微电网需要解决的主要问题。针对此问题,采用冷热电联产(CCHP)与储能系统相结合的运行方式,利用优化算法分层控制微型燃气轮机出力和储能系统的充放电功率,综合协调光伏、风电、微型燃气轮机输出和用户负荷需求,解决能源出力和负荷需求分布不对等问题,实现RES高效使用。其中,针对储能系统充放电控制,提出一种基于预测数据实时修正的能量管理方法,可以减小预测误差对储能系统充放电控制的干扰,提高能量管控的灵活性。实测数据试验结果显示,与固定阈值法和自适应算法相比,所提算法在充分利用各类能源基础上有效起到了削减负荷峰值的作用,减小冲击负荷对电网的影响,实现了能源的经济、优化利用。     

结合热网模型的多区域综合能源系统协同规划

综合能源系统可实现各类能源的优化利用,有效解决环境污染与能源浪费等问题,具有良好的发展前景。文中重点研究基于冷热电联供(CCHP)系统和热网构建的多区域综合能源系统的规划问题。首先针对各区域CCHP系统之间的环状热网,建立了考虑节点流量平衡、热能—流量约束及热损平衡约束的热网模型。结合CCHP系统能量平衡约束和热网模型,建立了多区域CCHP系统容量协同优化配置的混合整数线性规划模型。最后以天津市某综合区域为例进行仿真分析,结果表明多区域协同规划和运行能大幅提高燃气轮机利用率,降低燃气锅炉配置容量,最小化热能传输损耗,从而显著降低运行费用。     

考虑储能电站服务的冷热电多微网系统优化经济调度

提出一种考虑储能电站服务的冷热电多微网系统日前优化调度方法。首先提出在多微网系统建立公共储能电站,并给出用户侧储能电站服务模式;然后将储能电站服务应用到冷热电联供型多微网系统优化调度,通过协调微网与储能电站间的交互功率,实现微网内冷热电负荷功率平衡和运行经济成本最优;最后以典型场景为例,对冷热电联供型多微网系统在3种运行方式下进行经济优化调度分析。结果表明,所提冷热电多微网系统优化调度方法可以充分发挥公用储能电站的充放电灵活性,实现微网多余电能的时域转移和可再生能源发电的100%消纳,并降低多微网系统的运行成本。     

计及多能源多需求响应手段的园区综合能源系统优化调度模型

清洁能源消纳是影响园区综合能源系统(park integrated energy system,PIES)可持续发展的问题之一,基于此,文章构建了以设计峰谷分时电/热价为依托的综合型价格需求响应模型和以电转气(power to gas,P2G)、电制冷机(electric refrigerator,ER)、电锅炉(electric boiler,EB)为依托的转换型需求响应模型。首先构建了由能源供应中心和能源转换中心构成的耦合冷、热、电、气的园区综合能源系统及其交易策略;其次,在考虑综合型价格和转换型需求响应的基础上,构建了以出力、需求响应前后能量平衡等为约束条件,以系统净收益最大为目标函数的优化调度模型;然后,从经济和环境两方面构建了绩效评估指标;最后,进行了实例分析,验证了所建模型具有提高清洁能源消纳量和系统经济性的作用。     

基于多能源需求响应的综合能源系统动态优化控制研究

需求响应(demand response,DR)是需求侧参与电网灵活互动的重要途径,其在能源互联网中的衍生为综合需求响应(integrated demand response,IDR),利用冷、热、电、气等不同形式能源间的耦合互补关系,在需求侧进行多能源协同优化。本文基于综合能源系统(integrated energy system,IES)框架结构和IDR 的基本理论,提出考虑多能源需求响应下的综合能源系统动态优化控制方法。依据电力需求和价格弹性理论,综合考虑了能源价格对电力、天然气等能源消耗量的影响,构建了多元化用能价格需求响应模型;以经济和环境成本最小为目标,建立了基于DR机制的IES多目标动态运行优化模型,并采用改进的非劣性遗传算法（NAGA-Ⅱ）进行求解,最后以典型园区为例进行实例仿真分析,验证了多能源需求响应对促进综合能源系统优化运行的有效性。     

计及P2G和CCS的园区级电-热-气综合能源系统多目标优化

碳捕集和可再生能源利用已经成为减少碳排放的重要措施。但捕集到的二氧化碳利用方式不明确,弃风弃光现象频发,限制了上述2种措施的减排效果。文章通过耦合电转气(power to gas, P2G)技术和碳捕集系统(carbon capture system,CCS),将其扩展到园区级电-热-气综合能源系统中,建立了一种高比例可再生能源渗透水平下的经济低碳多目标优化模型,在多情景下模拟分析了该综合能源系统在某工业园区的运行效果。结果表明,该耦合能源系统排放的大部分CO₂可以被有效捕获并送往P2G装置用于合成燃气,为利用CO₂提供了新的思路,同时显著提高了系统对可再生能源的消纳能力。对P2G设备容量的敏感性分析表明,单纯增加P2G容量虽然能减少弃能率,但会增加碳排放,因此对P2G的容量规划应当综合考虑可再生能源可用量与碳排放之间的关系。     

含冷热电联供及储能的区域综合能源系统运行优化

利用区域综合能源系统提高负荷侧运行灵活性是提升电力系统内高比例可再生能源消纳能力的重要技术手段,并且区域综合能源系统内的储能设备可以通过解耦热电联系来有效降低运行成本。用场景分析法对可再生电源出力随机性进行建模,以揭示可再生能源的随机波动性对含有冷热电联供的区域综合能源系统的运行优化所带来的影响。在考虑系统内设备特性后,建立了包含能源转换设备、能源储存设备在内的区域综合能源系统模型,并采用Yalmip工具箱和商业软件Cplex在MATLAB中进行了仿真分析,求得了系统内各个单元最佳出力、机组组合和不同调度模式下总运行成本。仿真算例表明,含有冷热电联供的区域综合能源系统可以通过储能设备有效解耦其热电运行约束,充分发挥区域综合能源系统依附能源互联网运行所带来的经济优势,提高能源利用效率。     

计及新能源出力不确定性的电气综合能源系统协同优化

随着波动性强的新能源大规模接入配电网,主网下网功率波动增强,危及主网运行安全。为了有效降低新能源消纳对配电网的不利影响,建立了考虑新能源出力不确定性的电气综合能源系统协同优化模型。其中,动态场景方法被用来刻画新能源出力的不确定性,优化目标为最小化全系统运行成本和主网下网功率波动量。模型中考虑了温控负荷调节能力及配电网交流潮流和天然气网潮流等约束。利用分段线性化和二阶锥松弛方法,将模型转化为混合整数二阶锥规划问题。最后,在IEEE 33节点配电网和23节点气网构成的电气综合能源系统进行夏季和冬季算例仿真,验证了利用惯性更大的气网平抑主网下网功率波动的有效性。同时,仿真结果表明利用温控负荷调节能力可降低系统成本,且确保系统运行的安全。