计及电热混合储能的风电消纳低碳经济调度模型研究

为降低"三北"地区冬季供暖期弃风率及减少发电过程中碳排放对环境的污染,提出一种计及电热混合储能的风电消纳低碳经济调度模型。首先,提出电热混合储能系统运行策略,所提策略将弃风与电、热两种储能设备的运行状态结合起来,构建电热混合储能系统数学模型。其次,在考虑碳交易机制基础上,兼顾系统运行的经济性和低碳性以系统综合运行成本最低为目标,建立包含风电、常规火电机组、热电联产机组以及电热混合储能的热电联合系统低碳经济调度模型。最后,通过算例仿真分析不同储能方式下储能设备之间的相互影响,并进一步对4种储能方式下系统的风电消纳效果、碳排放以及经济成本进行分析。分析结果证明,在电热混合储能方式下的系统风电消纳能力最优且碳排放最低。     

用于提升电–气两网调节能力的微网集群协调运行模型

针对单一多能源微网受能源类型、自身容量制约,难以充分实现多种能源高效利用和协调控制的问题,该文基于多能源微网能量交互策略建立可提升电-气两网调节能力的微网集群优化运行模型。首先建立以电热冷、电气氢、电热气氢、电热冷气氢等不同能源类型运行时多能源微网能量供给、转换特性的统一模型;然后在统一模型的基础上,建立满足电-气两网调节需求的多能源微网集群系统运行优化模型;随后以多能源微网集群的总运行成本最小和能源利用效率最大为优化目标,使用改进的区域局部搜索NSGA-Ⅱ算法(NSGA-Ⅱ-RLS)对建立的微网集群优化模型进行求解;最后,基于改进的IEEE14节点系统和天然气网络6节点系统,构建可提升电–气两网运行调节能力的多能源微网集群运行仿真模型。仿真结果表明,所提多能源微网集群系统能够有效提升电-气两网调节能力,实现多能源微网集群系统的多能互补运行。     

含可再生能源的热电联供型微网经济协调的多目标优化调度方法

含可再生能源的热电联供型微网系统由于在节能、环保和经济等方面的优势,成为新能源利用的重要发展方向之一。首先构建了含风电机组、光伏电池、微型燃气轮机、燃气锅炉、蓄电池以及热/电负荷的热电联供型微网系统综合模型;随后,针对热/电负荷需求的不匹配性和随机特性,结合分时电价,建立起热电协调成本函数;最后,构建可综合考虑生产成本和热电协调成本的热电联供型微网系统的多目标经济协调优化调度模型。仿真算例表明所提出的多目标优化调度方法可有效提升热电联供型微网系统运行的综合经济性,对含可再生能源的热电联供型微网能量的优化管理具有积极的指导意义。     

计及电池寿命损耗的多能源微网储能优化配置

储能容量的优化配置是提升多能源微网系统经济性和安全性的重要手段.针对容量配置问题,提出了一种以储能投资置换成本和运行成本等年值最低为目标函数、计及电池寿命损耗的多能源微网储能容量双层优化配置模型,其上层模型对储能容量进行优化,下层模型对系统运行策略进行优化.可在规划阶段详细考虑含储能多能源微网的经济优化运行,并构建了电...     

源荷协同下计及电转氢和电动汽车的含风电配网日前优化调度

高比例可再生能源接入,其固有的间歇性使得消纳问题日益突出。电转氢和电动汽车是实现节能减排的重要技术,作为灵活性资源参与电网优化调度,有利于可再生能源消纳。提出了一种计及电转氢和电动汽车的含风电配网日前优化调度模型,首先基于电转氢和电动汽车的储能特性和可调特性建立模型,实现负荷特性改善;其次结合系统风电消纳和削峰填谷需求,提出一种基于功率值和功率变化率的分时调度成本模型,形成了源荷协同的灵活性资源控制策略;最后建立了以经济性最优为目标的含风电配网日前调度模型。在改进的IEEE33节点配电网系统中开展仿真验证,结果表明本文所提出的调度方法可以有效降低系统调度总成本和负荷峰谷差,促进风电消纳。     

计及可控负荷的微网自治调度模型

随着清洁能源发电渗透率的提高,弃风弃光现象日趋严重。对微网运行架构及其内部源荷架构进行分析,针对清洁能源就地消纳提出微网自治策略,考虑可控负荷的参与,并建立了电热联合鲁棒调度模型。在模型中,利用鲁棒调度的思想对清洁能源发电及负荷不确定性进行建模,并利用可中断负荷措施对可控负荷的响应潜力进行发掘。仿真结果表明,可控负荷的参与提高了微网运行的灵活性,所提自治策略可有效消纳清洁能源发电,实现微网经济运行。加入鲁棒性控制后,系统调度结果趋于保守,备用和成本增加。     

计及效率特性的电-氢混合储能直流微网经济下垂控制策略

为实现电-氢混合储能微电网在孤岛状态下的自治经济运行,并降低系统运行对通信网络的依赖,提出一种计及效率特性的直流微网经济下垂控制策略。该控制策略充分考虑电-氢混合储能系统各子系统的工作特性,研究了系统运行与效率的关系,并构建了计及效率特性的电-氢混合储能直流微电网系统成本函数。再结合电-氢混合储能系统的互补工作模式,驱动各系统基于成本分散地实施电-氢混合储能系统的运行方案,进而提高直流微电网的自治经济性能。最后,通过RT-LAB实验平台开展实时仿真。结果表明：所提控制策略相较于传统经济下垂控制,能够实现燃料电池和电解槽高效率区间的稳定运行,验证了效率特性对经济运行的必要性;在一天的运行实验下,其运行成本相较于传统经济下垂控制降低了10.38%,验证了所提出策略的经济性。     

“无废”电–氢充能服务区多源微网优化运行模型

针对具有电、氢充能需求的高速公路服务区内的多能源负荷需求及服务区与周边生活垃圾处理需求,提出一种全可再生能源供能的"无废"电-氢充能服务区多源微网模型。首先,在电制氢、燃料电池、热解炉等多能源转换与存储设备的能量输入输出特性模型基础上,建立无废充能服务区多源微网(zero-waste charging service area multi-energy microgrid,ZWSA-MEMG)模型;其次,研究ZWSA-MEMG中多种能源转换、存储特性及多能流协调关系,建立基于高速公路充能服务区多源微网功率平衡、充能时间、多源负荷供能可靠性、可提供的电网调节性能等约束下的运行成本优化模型及其求解方法。最后,以我国西北某高速服务区实际多能源运行数据为基础,建立"无废"电-氢充能服务区多源微网优化运行仿真模型,算例仿真结果表明,该文提出的ZWSA-MEMG优化运行模型可有效提升具有垃圾处理能力的电-氢充能多能源系统的经济性,并可为电网提供较好的调节特性。     

基于舒适度的需求响应与碳交易的园区综合能源经济调度

在碳中和背景下,高比例新能源消纳和减排目标的实现要求打破不同能源间的壁垒,进行多能源联合优化调度。电转气技术在消纳新能源的同时也捕捉固定碳。本文基于含电转气、电制热、热电联产、燃气轮机等设备的电、气深度耦合的园区多能源系统,提出考虑用户舒适度的联合热、电需求响应和碳交易成本,并以园区运行成本最低为目标,建立园区多能源系统联合经济调度模型。在满足用户舒适度前提下充分发挥联合热、电需求响应潜力,利用多能互补,源、荷互动,提高新能源消纳的同时降低园区运行成本。最后,通过仿真验证了该模型能有效降低园区运行成本、提高新能源消纳能力。     

基于新型相变蓄热电暖器移峰作用的综合能源优化运行

针对热电联供型综合能源系统的优化运行问题,本文引入一种新型的相变蓄热电暖器蓄热储能系统,建立了含光伏、风电、微型燃气轮机、蓄热电暖器和储能电池的优化模型;以增加新能源消纳、降低系统运行成本为目标,运用混合线性整数规划方法,利用YAMLIP工具箱和CPLEX进行求解;在算例中对比了2种不同场景的热电联供型综合能源系统运行方式,验证了本文所提模型的可行性和经济性,探索了新型装备增强热、电耦合的可行性。结果表明,含蓄热电暖器的热电联供型综合能源系统能够有效降低成本,利用蓄热电暖器的热惯性可以起到很好的移峰作用,增加可再生能源的消纳。     

考虑电热气耦合特性的低碳园区综合能源系统氢储能优化配置

氢储能具有零碳排放、电热气联供等诸多优点,有望成为实现碳中和目标的重要支撑技术.针对工业园区综合能源系统的电热气负荷需求特点以及低碳化发展的总体需要,提出了一种以氢储能作为多种能量形式转换枢纽的低碳园区综合能源系统架构,在分析氢储能单元电热气多能特性的基础上,建立了氢储能多能联储联供模型;进一步地,以投资运行成本以及碳排放为优化目标,提出了园区综合能源系统氢储能单元优化配置模型.基于实际算例分析了清洁能源发电及热电负荷特性、碳减排政策、氢储能投资成本等关键因素对综合成本及碳减排目标的影响,验证了通过配置氢储能降低园区综合能源系统供能成本和碳排放的可行性,并指出了其典型的适用场景.     

计及功率交互约束的含电-氢混合储能的多微电网系统容量优化配置

在混合交直流多微网系统中,其经济性和运行可靠性受到容量优化配置的影响。考虑到基于电储能以及氢储能系统(电解槽/燃料电池/储氢罐)的混合储能系统所具有的优势,建立了电-氢混合储能型多微网系统框架。其次,针对电-氢混合储能型多微网系统,提出了考虑系统的实时能量供需状态和储能状态的多微网运行控制策略。在容量优化配置模型中引入功率交互约束模型,并在配置过程中嵌入所提出的运行控制策略。最后,以算例分析证明功率交互约束的必要性,并采用灰狼-正弦余弦优化算法求解配置模型。所得配置结果优于改进灰狼算法和改进粒子群算法。通过模拟全年运行情况,验证了所提优化配置方法的有效性和电-氢混合储能系统在季节性储能上的优势。     

考虑电热混合储能与重构联合优化的配电网风电消纳策略

可再生能源消纳是促进节能减排、建设低碳智能电网的重要内容之一。该文着眼于配电网运行环节,引入主动网络重构措施,协同电热混合储能管控,提出适用于配电网风电消纳的多能源优化消纳模型与求解策略。首先,对配电网各单元(如分布式风电系统、电热混合储能系统等)功率模型进行分析,在此基础上建立综合电热混合储能管控和网络重构的非线性混合整数数学优化模型,并采用二阶锥手段松弛线性化非线性约束,实现模型的快速求解。算例仿真验证并展示了电热混合储能管控和网络重构的联合优化策略对配电网促进风电消纳的影响。     

考虑风-氢-电的混合能源系统容量规划与运行优化

本文主要研究由风力发电、电解槽、燃料电池及电池储能共同组成的混合能源系统最优配置.在离网状态下,风电作为主要的能量来源,在氢储能和电池储能的辅助下实现周边居民用电负荷的供应,并尽可能满足加氢站的氢气需求.以系统年化成本最小化为目标,同时考虑氢储能和电池储能运行约束,优化考虑风-氢-电的混合能源系统容量.通过算例分析表明...     

灵活性资源参与的电热综合能源系统低碳优化

针对可再生能源的消纳问题,研究可控负荷机制与电-热耦合网中的储能调控策略,构建综合灵活性资源模型优化系统的低碳运行。首先分析区域电网中差异化布局的工业负荷调控机制,基于城市能源网架电热耦合建立可控负荷及电-热储能调控模型;然后以经济成本、风光消纳及碳排放为指标构建综合效益模型,提出碳排放流动拓扑,描述依附于能量流的碳排放流信息;最后对IEEE 33节点电网和45节点热网耦合能源系统进行仿真,分析多元灵活性资源响应对系统综合效益的改善效果,并通过拓扑直观显示典型场景中电-热碳排放流动过程。结果表明发掘灵活性资源能够提升电热综合能源系统对风光能源的消纳裕度,验证了所提方法的合理性和有效性。     

考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略

为减少电力行业发电过程中碳排放对环境的污染、提升风电消纳比例,文章提出了综合考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略。首先,在分析系统产生弃风原因的基础上,对引入电储能提升系统灵活性进而促进风电消纳的机理进行研究;其次,分析碳交易机制对电热联合系统的影响并建立碳交易成本模型;然后,构建以总成本最低为目标的优化调度模型,综合考虑火电、热电机组运行成本、风电运行维护成本及弃风惩罚费用、储能装置运行成本、碳交易成本及系统各单元约束;在保证系统安全可靠的基础上采用Yalmip/Gurobi对所建模型进行求解;最后,通过算例对比分析,验证了碳交易对电热联合系统能源结构的优化作用,以及在碳交易下,储能的参与对于进一步提升系统新能源利用率和经济环境效益的有效性。     

考虑SOC优化设定的电-氢混合储能系统的运行优化

针对含电-氢混合储能的源网荷储系统,为提高新能源的消纳水平并降低系统运行成本,提出了考虑SOC优化设定的电氢混合储能系统的运行优化方法,实现系统的日前实时优化调度。首先提出了大容量储能系统SOC优化设定的方法,以确定储能系统日前的始末SOC优化设定值。随后,基于双延迟深度确定性策略梯度算法,提出了一种日前实时优化调度模型训练方法。结合储能SOC的优化设定值和日前运行数据,建立了源网荷储系统的实时优化调度模型,实现日前和实时综合优化调度。最后,通过算例分析验证了所提运行优化方法的有效性。结果表明,大容量储能系统的SOC优化设定方法可以有效提高系统收益,日前-实时优化调度模型则在日前优化调度的基础上减少了预测误差带来的影响。     

考虑电池储能运行特性的微网优化运行

目前,储能系统已经成为微网的重要组成部分.本文针对含电池储能系统的微网,以微网总运行成本最小为目的,建立考虑储能电池老化及荷电状态初始值等两种运行特性的优化运行模型.根据储能电池老化程度与荷电状态的关系曲线,提出一种计算电池老化成本的方法.此外,储能的荷电状态初始值对其充放电能力有一定的影响,本文将荷电状态初始值作为优...     

基于动态运行策略的混合能源微网规划方法

在考虑混合能源微网动态运行策略约束的同时,提出了建立系统规划模型的方法,并建立了包含光伏发电、风力发电、微型燃气轮机热电联供和储能的混合能源微网规划模型。以年现金流最小为优化目标,结合算例分析对某办公园区混合能源微网系统进行了规划设计,采用变步长空间搜索方法计算得出最佳分布式发电单元容量,分析了算例系统在不同季节和时刻的能量平衡关系,讨论了分时电价对混合能源微网系统运行的影响。     

含冰蓄冷装置的冷电联供型微网经济优化运行

针对冷电联供型微网的运行成本优化,引入冰蓄冷储能系统,建立了含光伏、风电、微型燃气轮机、电储能和冰蓄冷等可再生能源和常规能源以及冷电储能装置的优化模型。以经济运行成本最小为目标,运用混合线性整数规划方法,并利用数学优化软件CPLEX求解。最后在算例中建立3种不同场景的冷电联供微网系统进行对比分析,验证了本文所建立模型的有效性和可行性,结果表明含冰蓄冷装置的冷电联供型微网能够有效地降低运行成本,电储能和冷储能结合与单一储能模式相比具有显著的经济效益,体现了综合能源利用和优化。