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。     

区域综合能源系统多目标最优混合潮流算法

为满足区域综合能源系统多维度优化调度及能量管理的需求,构建了区域综合能源系统多目标最优混合潮流算法。首先,基于能源集线器理论,构建了区域综合能源系统中能量中心的数学模型;随后,考虑区域综合能源系统中三相不平衡配电系统、燃气管网以及能量中心的相关约束,给出了以经济成本最小化和污染气体排放量最小化为目标的多目标最优混合潮流算法。所提多目标最优混合潮流算法可进一步应用于区域综合能源系统日前优化调度中,所形成的调度方案能全面地考虑经济性、环保性、安全性以及各类运行约束,保证系统经济稳定运行。测试结果表明,所提出的算法能够合理反映区域综合能源系统的稳态特性,可以多维度实现区域综合能源系统中的多个能源系统及用能单元的优化调度。     

电-氢-碳综合能源系统协同经济调度

在“双碳”背景下,为优化能源结构,提高可再生能源消纳,进而促进综合能源系统的碳减排工作,提出了一种基于碳捕集和电-氢-气双向转换的电氢碳协同运行的低碳经济调度模式。首先分析电转气两阶段过程中分别耦合氢储能、氢燃料电池以及碳捕集设备的运行机理,构建以清洁能源为主的能源供应和以电、热、冷、气负荷为终端消费的综合能源系统的能量流模型;然后针对其参与碳排放权交易市场,分析碳交易机制下系统各设备的碳成本;最后构建以运行维护成本、购能成本、环境成本和售氢收益之和最小的低碳经济运行数学模型,综合考虑设备约束和系统的能量平衡约束,分析对比不同典型运行模式,验证了所提调度模型的消纳特性、环保性和经济性。     

基于混合整数非线性规划的综合能源系统优化配置研究

综合能源系统（integrated energy system,IES）的容量配置是系统运行稳定性及经济效益的重要影响因素之一,是系统规划阶段的重点研究内容。为探究电转气设备在系统中的最佳工作模式及储能设备、光伏、风机对系统经济性的影响,本文将上述设备引入综合能源系统,并以经济效益为优化目标,构建了计及容量配置约束、五母线平衡约束及储能约束的混合整数非线性规划模型。以北方某市民服务中心为例,验证了模型的有效性,并对6种运行方案做了对比分析。结果表明,电转气等设备的合理配置可以有效提高综合能源系统的经济性,为其后续运行阶段的研究提供了理论基础及技术支撑。     

含电转气的多能源中心协调优化运行策略

电转气技术的应用使得电力网络与天然气网络实现双向闭环能量流动,可以促进间歇性清洁能源的消纳。可将电转气细分为电转氢气、氢气转天然气2个过程并加入储氢设备以更好地协调电能-氢能-天然气能三者之间的能量流动。以系统运行成本最低及最大程度接纳风电为目标,计及电转气、天然气管网、各能源设备等运行约束构建了含电转气的多能源中心协调优化运行模型。模型对天然气网络潮流的非线性约束进行了线性化处理,加入权重系数将双目标优化问题转化为单目标优化进行求解。最后为了验证所建立模型的有效性和可行性,选取了4节点的多能源网络系统进行实例仿真分析,通过调用YALMIP工具箱的分支界定法进行模型求解,并对不同权重系数下不同场景系统的运行成本及风电消纳率进行了分析,结果证明电转气在多能源中心运行中的可行性,且电转气的中间产物氢气利用需求越高,风电消纳的程度越大。     

含电转气的多能源中心协调优化运行策略

电转气技术的应用使得电力网络与天然气网络实现双向闭环能量流动,可以促进间歇性清洁能源的消纳。可将电转气细分为电转氢气、氢气转天然气2个过程并加入储氢设备以更好地协调电能-氢能-天然气能三者之间的能量流动。以系统运行成本最低及最大程度接纳风电为目标,计及电转气、天然气管网、各能源设备等运行约束构建了含电转气的多能源中心协调优化运行模型。模型对天然气网络潮流的非线性约束进行了线性化处理,加入权重系数将双目标优化问题转化为单目标优化进行求解。最后为了验证所建立模型的有效性和可行性,选取了4节点的多能源网络系统进行实例仿真分析,通过调用YALMIP工具箱的分支界定法进行模型求解,并对不同权重系数下不同场景系统的运行成本及风电消纳率进行了分析,结果证明电转气在多能源中心运行中的可行性,且电转气的中间产物氢气利用需求越高,风电消纳的程度越大。     

含碳捕集的电-气综合能源系统低碳经济调度

以优化能量流、减少弃风及降低碳排放为前提,针对碳捕集系统和电转气设备,提出一种计及储碳、储氢设备的联合运行模式,并基于该模式构建电-气综合能源系统低碳经济调度模型。将该模型转化为混合整数线性规划问题进行求解分析,结果表明：在所提联合运行模式下,电-气综合能源系统基本实现了风电的全额消纳,且储碳、储氢设备的加入提高了碳捕集系统、电转气设备的运行灵活性,实现了碳循环,优化了能量流,使系统综合运行成本、碳排放量均为最优。在多能耦合的综合能源系统中,该模型的提出对系统低碳经济运行具有积极意义。     

计及多类型电储能的综合能源系统优化运行对比分析研究

综合能源系统是泛在电力物联网的重要组成部分,多种类型的储能设备在其中发挥了重要作用。目前的多数研究只考虑了单一类型电储能对综合能源系统优化运行的影响,或是通过对多种能量形式的储能进行联合优化调度展开研究。至于多种类型电储能在综合能源系统中的优化运行结果以及定量对比分析工作还开展的较少。鉴于此,文中提出了计及飞轮储能、电化学储能和超导储能等多类型电储能的综合能源系统优化运行模型,以系统日运行成本最低为目标,并采用人工智能算法来保障预测数据的准确性,利用混合整数线性规划方法进行求解,同时设置了3种运行场景,对不同场景下的优化结果进行了定量分析对比。算例分析表明,采用电化学储能可获得最低的系统运行成本以及最为显著的售电交易量;而超导储能具备充放调度灵活性高,充放潜力大的特点。     

含P2G和混合电储能的矿山综合能源系统多目标优化调度

为了提高分布式光伏消纳能力、优化矿山能源利用效率,提出一种基于电转气(P2G)技术和煤层气发电技术的光-储-气-废弃矿井抽蓄多能耦合矿山综合能源系统(MIES),该系统将弃光电量通过电解水制CH4作为煤层气发电的补充,并采用混合电储能平抑光伏出力波动.在对多能耦合MIES进行分析的基础上,构建矿山电、气、热、冷不同能源转换装置的数学模型,并以总运行成本和弃光电量最小为目标,建立MIES协调优化调度模型.不同运行场景下的调度结果表明,所提模型能实现协调调度,提高弃光电量的消纳,降低总运行成本.对不同储能模式下P2G和混合电储能装置之间互补协调能力的分析结果表明,所提模型能提升系统运行灵活性,实现能源最优经济利用.     

区域电-气互联综合能源系统的需求响应研究综述

基于燃气轮机与电转气设备(P2G)协调应用对提高能量梯级利用率、降低污染气体的显著优势,区域电-气互联综合能源系统(RIEGS)应运而生,成为区域能量高效利用发展的新方向。首先基于气能较电能传输所独有的时间延迟特性,阐述了含天然气管网的RIEGS系统运行模式,介绍了RIEGS的核心设备P2G在系统中的工作模型及其原理。从RIEGS系统的需求响应出发,基于电能需求响应在普通微网系统中应用,综述了需求响应(DR)在拓展为电、气、热能综合需求响应(IDR)后对RIEGS储能配置、经济调度中的影响及改进应用。最后,对未来RIEGS的新技术应用及市场化机制改革进行展望。     

基于能源路由器的能源互联网结构及能源交易模式

能源互联网是解决未来大规模分布式可再生能源接入和能源共享的重要基础设施。立足于建设能源互联网的根本目标,指出了能源互联网的特征,提出了一种基于能源路由器的能源互联网结构;提出了一种层次化功能结构的能源路由器,能够支持分布式电源、电动汽车和负荷的接入,详细介绍了能源路由器的各功能模块;提出了一种具有多电力接口模块化的能源路由器主回路结构;提出了一种基于能源路由器的能源交易模式,既能实现能源自由公平的交易,又能够自动实现分布式能源就地、就近消纳,并详细介绍了能源交易过程。     

节能导线电能损耗特性分析及节能效果对比研究

电能损耗是架空输电线路导线选型的重要参考依据,其决定了导线尺寸、电气性能、机械性能、使用条件等关键指标。电能损耗的方式主要有电阻损耗与电晕损耗,其中电阻损耗又包括直流电阻损耗、集肤效应损耗和铁损。本文主要对比分析了钢芯高导电率硬铝绞线、铝合金芯铝绞线、中强度铝合金绞线以及以往使用的普通钢芯铝绞线中各种损耗所占的比例,为不同使用环境下的导线选型及设计提供数据参考。     

节能调度下的广义能耗

电力系统运行的安全、经济、节能是智能电网建设中的重要指标。为达到节能的目的,越来越多的地区实施了新型的节能调度运行方式。这一调度方法的实施,带来了系统潮流、各机组运行成本和网损的变化。针对现有节能调度方法中,仅按机组实际煤耗排序,不能完全反映各机组所有能耗的问题,提出在节能调度下电力系统的广义能耗概念。并对广义能耗的折算方法进行了研究,包括采用复功率分配原理将网损向煤耗的折算,和机组启动成本向煤耗的折算,并分析按广义能耗替代传统煤耗对节能调度排序产生的影响。最后通过IEEE 30节点算例和河北南网实际系统中的计算,验证了该广义能耗折算法的合理性和有效性。     

考虑短时供能的综合能源系统能源最大化利用

研究了综合能源系统脱网情况下短时间尺度内的能源最大化利用问题。首先针对孤网下重要负荷短时供能需求，提出了多能流协调的触发式调度策略。该策略将整个系统划分为风光储发电系统和冷热联供系统，并按照能源最大化利用的原则制定了各供能设备的出力优先级。在此基础上，针对风光储发电系统，制定了多储能单元协调的功率分配策略，各储能单元按照可调度容量之比进行充/放电，在短时间内最大化利用各储能单元的容量。针对冷热联供系统，制定了燃气机预留最小电功率PQ.Lmin动态设置方法，根据不同时段供用能情况动态调整PQ.Lmin的大小，保持燃气机始终运行在最高效状态，最大限度输出冷/热/电能。算例分析结果表明：所提策略可以在短时间内充分利用多种供能设备，有效延长供能时间，实现能源在短时间内的最大化利用。     

Supercapacitor Energy Storage for Wind Energy Applications

As wind energy reaches higher penetration levels, there is a greater need to manage intermittency associated with the individual wind turbine generators. This paper considers the integration of a short-term energy storage device in a doubly fed induction generator design in order to smooth the fast wind-induced power variations. This storage device can also be used to reinforce the dc bus during transients, thereby enhancing its low-voltage ride through (LVRT) capability. The topology is evaluated in terms of its ability to improve the performance both during normal operation and during transients. Results show that when storage is sized based upon the LVRT requirement, it can effectively damp short-term power oscillations, and it provides superior transient performance when compared with conventional topologies     

高能量密度的电容器

本文简要介绍了高能量密度的超级电容器（UItra capacitors）的主要特点、基本结构及应用领域。     

高能量密度的电容器

本文简要介绍了高能量密度的超级电容器 (Ultra capacitors)的主要特点、基本结构及应用领域     

能源互联网中基于区块链的能源交易

区块链技术是比特币的底层技术,具有公平、透明及去中心化的特点。能源互联网具有开放互联、以用户为中心和分布式对等共享的特点,且其能源交易模式也将由集中式向分布式发展。区块链技术的特点使得其天然地适用于能源互联网中的能源交易。首先对现有能源系统下的能源交易特点及在能源互联网下实施新型能源交易模式需要解决的难点进行了分析;然后,基于现有研究和分析设计了一种基于区块链的3层能源交易架构,并引入弱中心化的管理方式,以应对去中心化带来的问题;最后,对区块链在能源交易中应用需要解决的问题和面临的挑战进行了分析。     

可再生能源发电中的储能技术

可再生能源发电是一种新兴技术,但存在供电有间歇性以及供电不稳定的问题。储能技术是解决这一问题最有效的方法。本文介绍了储能技术,尤其是超级电容储能技术在可再生能源发电中的应用。通过在PSCAD下建模仿真说明了其在解决分布式发电电能质量等问题方面有很好的效果。     

考虑复合储能的综合能源系统能量模拟与优化调度

基于多能互补的综合能源系统是提升区域能源利用效率、优化资源配置的重要途径。以综合能源系统周期内运行费用最小化为目标函数,建立综合能源设备能量流矩阵模型,提出了一种结合动态规划与改进粒子群算法的方法。在同一负荷与能源价格设定下,采用横向对比方法分析了工况1无储能、工况2仅储热、工况3复合储热储冷设置下综合能源系统的优化情况,结果表明：工况3、工况2的运行费用相对工况1分别减少14.65%、5.92%,储能装置的存在对优化系统整体运行调度具有显著影响,同时减少了供能设备,在降低系统运行成本的同时还加强了系统的稳定运行。