光热发电商参与下的电力现货市场均衡分析

针对当前国内光热电站(concentrating solar power,CSP)参与电力市场交易程度低,市场相关运营研究尚属空白。文章考虑光热发电商作为市场承载主体,面向电力现货市场交易,在解析其内部“光、热、电”能流特征基础上,构建了以热能为能量中枢的光热电站运行模型;然后,以光热发电商售电收益最大为目标,建立了基于多寡头古诺模型的市场交易决策模型,并给出了其非线性互补方法求解过程;最后,以国内某实际光热电站为参考,在3类典型日场景中对其参与电力市场交易进行了实例模拟。结果表明:因其优良的出力稳定特性,光热发电较传统光伏发电,市场竞争能力有显著提升,很大程度上可以弥补其在容量成本上的不足;光热发电的富余热量,能更好地满足电热耦合系统的需求,替代热电联产环节,降低了运行成本,满足了未来综合能源系统发展需求。     

计及热惯性及光热电站的综合能源系统优化

传统热电联供联合调度中,燃气轮机(gas turbine, GT)机组“以热定电”的运行模式极大地限制了系统的调峰能力。提出一种光热电站(concentrating solar power, CSP)参与供热的综合能源系统优化调度方法,并在调度过程中考虑供热网络和供热区域的热惯性。首先,构建光热电站参与电热联合系统调节模型,发挥其供能潜力。其次,构建热网管道和建筑物集群的热惯性模型,挖掘其虚拟储能的特性,在满足各项约束的条件下实现两类热惯性与CSP的协同优化运行。在仿真分析中构建5种对比场景,验证了热网和供热区域的热惯性与CSP储热系统(thermal energy storage, TES)相互协调在提升系统运行经济性、风电上网率和降低系统碳排放方面的有效性。     

含光热电站的电-热能源系统优化运行机制

探索以风光为代表的新能源低碳高效利用是我国实现"双碳目标"的重要需求。光热发电(concentratedsolar power,CSP)作为新兴太阳能利用方式兼具低碳发电和高效储能的功效,但目前受限于自身发电成本较高及有限的市场补偿机制,其供能潜力未得到充分发挥。开发CSP储热系统的高温供热功能及其与电–热系统协调运行对提高新能源消纳、降低碳排放有重要意义。因此,建立了含CSP电站并且考虑绿色证书交易的电–热能源系统优化运行模型,从运行经济性、可再生能源利用率和低碳效益方面提出了评价指标。用IEEE标准算例系统验证了模型的有效性,并探索了CSP储热容量的最优配置方案,分析了不同绿证交易价格和系统收益分配比对CSP成本的补偿作用。最后用西北某省实际算例对CSP参与供热的可行性和灵活运行效益加以论证,为"碳中和"背景下CSP在电–热综合能源系统中的减碳规划和运行提供方法支撑。     

基于Hausdorff距离的电-热-气综合能源系统分布鲁棒优化调度

电-热-气综合能源系统(combinedelectricity-gas-heat system,CEGHS)的优化调度已成为国内外研究的热点。为进一步分析CEGHS各网间的互补特性及优化调度潜力,提高新能源的消纳能力。首先以热电联产机组、燃气轮机、P2G装置等耦合元件为基础,建立以系统综合成本最优为目标的CEGHS优化调度模型。其次,针对传统鲁棒优化在处理风电不确定性问题上的局限性,基于豪斯多夫(Hausdorff)距离在整体相似性度量上的特性,推导出基于数据驱动的不确定性概率分布集,构建基于Hausdorff距离的CEGHS分布鲁棒优化调度模型。最后,针对模型中非线性方程复杂且求解困难的问题,将CEGHS模型中的非线性方程通过不同的线性化手段进行转换,并采用两阶段分布鲁棒优化提高求解效率。算例采用改进的CEGHS系统进行仿真,结果表明了所提模型的可行性和优化调度方法的优势。     

考虑风电消纳的电-热综合能源系统优化运行

针对北方供暖期的弃风问题,在传统电-热联合系统的基础上,建立了横向电-热互补、纵向"源-网-储"的电-热综合能源系统.系统充分考虑了供热网的热动态特性和储电、储热两种形式的储能装置,在满足电、热需求的情况下,建立以最小运行成本为目标的优化运行模型.模型在Matlab中调用YALMIP工具箱和CPLEX求解器进行求解.通过算例仿真,分析了供热网的热动态特性和储能装置对系统运行成本和弃风量的影响.并讨论了不同储能配置下,储能投资成本对系统的影响,验证了模型的合理性.     

电-热综合能源系统概率潮流计算

电-热综合能源系统中风电及负荷的随机性给系统的安全运行带来了巨大的挑战。为准确获得输出变量的概率特性,提出了一种基于半不变量法的电-热综合能源系统概率潮流计算方法。首先,采用截断通用分布模型和有界正态分布分别拟合风电出力和负荷的随机波动曲线。其次,针对电-热综合能源系统中的随机性问题,提出广义半不变量法用以求解输出变量的概率特性。最后,在巴厘岛电-热综合能源系统中验证了所提方法的有效性和快速性。     

考虑热网动态特性与碳交易的电-热综合能源系统优化调度

为充分发挥多能源系统的用能经济性、灵活性和低碳性,提出了考虑热网动态特性与碳交易的电-热综合能源系统优化调度方法.在考虑热网动态特性的基础上,通过热电联产机组、热泵、燃气轮机等能源耦合设备,构建了电-热综合能源系统优化调度模型.首先,针对供热管道和采暖建筑的热动态特性进行精细化建模;其次,以综合能源系统运行成本和碳交易...     

考虑热备用的气-电耦合园区综合能源系统弹性调度

随着气-电耦合园区综合能源系统IEGS(integrated electricity and gas community system)内部能源耦合程度的逐渐增强和其日益增长的供能可靠性需求,制定合理有效的调度策略增强系统对供能端故障的适应性愈加重要。为此,计及IEGS电、气互补运行特性,制定了考虑蓄热装置热备用的气、电互补多阶段弹性调度策略。首先,计算各个时刻发生气源、电源故障时满足重要负荷所需的最小储能备用容量;然后,基于备用信息进行考虑热备用约束的日前经济调度,若发生源端故障,系统切换至故障运行模式,优先保证重要负荷供能;最后,选取夏季运行日数据进行调度策略的验证分析。结果表明,考虑热备用的IEGS气、电互补弹性调度策略可在不明显改变运行成本的情况下提升系统对源端故障的适应性,保证故障域内重要负荷的可靠供给,具有较强的运行弹性。     

计及碳成本的电-气-热-氢综合能源系统经济运行策略

为构建低碳可持续能源系统,推动我国未来能源系统转型,文章聚焦能源系统中低碳与清洁,建立了考虑经济与碳排放的电-气-热-氢综合能源系统日前调度模型。首先,在综合能源系统网络中,考虑负荷不确定性建立了电网潮流模型以及热网、气网的动态潮流模型。在能量转换设备中考虑到氢能的清洁、高效、安全等优点,引入电转氢(power to hydrogen, P2H)设备和氢储能设备。考虑到燃气轮机、燃料电池等余热浪费,引入有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)余热发电将剩余热能转化为电能,提高能源利用效率。其次,考虑以系统运行成本和环境成本为目标函数,给出电-气-热-氢的综合能源系统最优运行调度方案。最后针对多种优化运行模式进行仿真分析,结果表明,文章提出的电-气-热-氢综合能源系统优化运行策略能够有效保证运行的经济性和环保性。     

考虑热网传输延时及储热的电-热综合能源系统日前优化调度策略

综合考虑热网传输延时及储热的优化调度,可显著提高电-热综合能源系统的灵活性,在实现系统经济运行的同时,进一步提高系统的新能源消纳能力。对此,文中提出考虑热网传输延时及储热的电-热综合能源系统日前优化调度策略。首先,建立描述热网的传输延时和储热的供热系统模型;接着结合具体的能源设备,将热网作为调度资源参与到日前优化调度中,提出一种热网传输延时及储热的日前优化调度模型,实现对热网虚拟储能的调度利用。最后对不同场景下含风电的电-热综合能源进行算例分析,验证了文中所提方法的有效性。仿真结果表明,该方法可利用热网传输延时和储热进一步降低系统的运行成本,提高风电的消纳率。     

计及多能源集线器的电热综合能源系统分布式优化

由于电热综合能源系统各主体信息不共享、存在隐私保护等,区域内不同主体的自治决策和通信安全变得至关重要。为此,提出一种基于交替方向乘子法(ADMM)的电热综合能源分布式优化方法,以实现电热综合能源系统中能源集线器(EH)的自治决策和分布式优化。建立了电热综合能源系统与EH的优化调度模型,并建立了基于ADMM的电热综合能源系统分布式优化模型,实现了综合能源系统运营商与多个EH运营商的分布式功率交互。同时,采用自适应步长的方法求解所建立的模型,提高了算法的收敛性。     

基于GMM及多点线性半不变量法的电-热互联综合能源系统概率潮流分析

提出了一种计及相关性的基于高斯混合模型(GMM)的多点线性半不变量法电-热互联综合能源系统概率潮流(PPF)计算方法。构建了电-热互联综合能源系统潮流模型,采用GMM建立电-热互联综合能源系统源荷不确定模型,针对其输出变量的不确定性提出了基于半不变量法的电-热互联综合能源系统PPF计算方法,定量计算出相关输出状态变量的概率密度函数。由于电-热互联综合能源系统中存在非线性问题导致线性化误差增大,采用多点线性的方法来克服这一难题。并且所提PPF方法进一步考虑了电-热负荷之间的相关性。最后,采用Cornish-Fisher级数展开拟合状态变量概率分布,在改进的巴厘岛电-热互联综合能源系统算例中验证了所提方法的快速性、准确性和实用性。     

计及P2H的电-热互联综合能源系统概率能量流分析

电转热(P2H)技术可以平抑分布式可再生能源发电功率波动,促进光伏发电的消纳与电-热互联综合能源系统的协同运行。建立了含光伏的电-热互联综合能源系统概率能量流模型,采用Nataf变换对相关非正态的光伏输入随机变量进行抽样,并与拉丁超立方采样相结合,定量评估P2H对电力系统和热力系统概率能量流的影响。实际巴厘岛的算例分析结果验证了所建立模型的有效性。在含光伏的电-热互联综合能源系统中,P2H可促进分布式可再生光伏的消纳,并有效增强系统的安全性。     

考虑单峰分布的电热综合能源系统风险调度

不确定可再生能源并入电热综合能源系统后将引发系统运行风险,而通过合理量化风险,实现风险可控性和调度经济性平衡是电热综合能源系统风险调度的关键。依据随机风电功率的单峰分布特性构建矩模糊集并以此刻画风电功率的不确定性,同时采用分布鲁棒机会约束方法来刻画系统的运行风险,进而建立了电热综合能源系统的分布鲁棒风险调度模型。在此基础上,从风险发生概率和经济成本的角度,提出了评估不确定风电功率引发运行风险的量化指标：均值风险概率和风险调度成本。最后,以改进的巴厘岛电热综合能源系统为例进行算例分析,验证了所提模型及其风险评估指标的可行性和有效性,并给出了电热综合能源系统的最优调度决策。     

电热综合能源系统框架下蒙西电网电源容量最优配比研究

在电热综合能源系统框架下从总的节能减排效益角度出发,以供电供热总化石能源消耗最小为目标,研究高比例可再生能源系统中各类电源的相互关联机理及能源资源优化配置问题。基于对各类电源、热源在供电、供热、煤耗和灵活性等方面的分析,建立了以化石能源消耗最少为目标的电源容量配比优化模型,并结合蒙西电网的实际数据进行计算分析。对当前电、热负荷水平下的电源容量最优配比及各类电源之间的相互关联关系进行了讨论,为可再生能源和常规电源的协调发展和节能减排效益最大化提供科学指导。     

基于社会清洁福利最大化的电热联合双边竞价市场出清优化策略研究

清洁能源利用和可再生能源消纳是区域电-热综合能源系统研究的重点.基于电-热联合双边竞价市场及其供需侧资源报价策略,提出计及能源碳排放和风机弃风的系统运行环境价值成本概念.同时考虑系统供需侧分布式能源站和多能用户利益,构建以社会清洁福利最大化为目标的市场出清策略模型,确定联合市场交易最优策略.通过算例仿真结果表明,所提市...     

计及热网损耗的乡镇生物质能综合能源系统两阶段优化运行

为提高能源利用效率,改善乡镇能源结构,推进生物质能在乡镇高效应用,构建了以生物质能为核心的电-热综合能源系统(IES),并提出一种计及热网损耗的IES两阶段优化方法.第一阶段考虑热网损耗,以日总热能供给量最小为目标对多供热设备的出口温度进行优化.而后分析生物质热电联产出力机理,建立其出力模型,并考虑生物质运输、储存、处...     

基于社会网络分析的综合能源服务市场利益相关者关系研究

当前形势下,综合能源服务事业的发展不仅需要国家和政府制定的各项方针和政策,更依赖于电力企业、互联网公司、科研机构、能源设备供应商、金融公司等相互配合、共同促进。首先选取上述利益相关者类别中的成员为评价对象,进行专家咨询与实地考察。随后对调查数据进行筛选和二次处理,运用社会网络分析软件构建一个综合能源服务市场模型,在中心度、网络密度以及凝聚子群3方面对其进行分析,结果显示了网络中的核心成员与各其他成员间的紧密程度及小团体情况。最后对未来综合能源服务市场发展进行了展望。     

基于分布鲁棒优化的电热综合能源配网系统与氢能源站协同优化

氢能源站（Hydrogen Fueling Station, HFS）对氢气生产和供应至关重要。然而HFS通常在午夜和凌晨生产氢气,同时由于热负荷处于高峰,热电联产（Combined-Heat-and-Power,CHP）机组的灵活性降低。在可再生能源比例较高的电热综合能源配网系统（Integrated Electricity-Heat Energy System,IEDS）中,CHP机组缺乏灵活性将不可避免地影响IEDS和HFS的经济和安全运行。先前的研究侧重于配电网系统和HFS的协同运行,而没有考虑灵活性问题。论文旨在提出IEDS和HFS的协同分布鲁棒协同调度模型,以实现协同优化运行,从而降低运营成本和安全运营。在该模型中,HFS中产生的废热被回收后注入热网系统。利用历史数据对风电场景进行聚类,构建风电不确定性集。并相应地提出了具有更好收敛速度的改进Benders分解算法,从而进一步以并行和分散式求解所考虑的优化模型。此外,基于综合能源测试系统实例进行了算例仿真,在考虑HFS协同调度的前提下,所提出的协同调度模型能够使运行成本降低7.8%,并分析了所提出的协同调度模型在处理风电不确定性方面的有效性。最后,相比经典Benders算法,论文提出的改进Benders分解算法求解时间降低了70%,迭代次数减少了一半,验证了分散式优化具有良好计算性能。