计及多指标间相互影响的园区综合能源系统规划评价方法

目前在对园区综合能源系统规划方案的多指标评价中,通常缺乏考虑指标间的相互影响,致使得到的评价结果不具一般性,甚至存在评价结果不准确的问题。因此,针对园区综合能源系统的规划方案提出考虑指标间相互作用的改进妥协解排序法(multicriteria optimization and compromise solution in English, VIKOR)。首先从经济性、可靠性、环保性与能效性这4个层面建立综合能源系统的评价指标模型,进而构建综合评价体系。然后基于对偶犹豫模糊集与模糊测度的概念,对经典的VIKOR方法做出改进,利用模糊测度对各指标进行赋权,使其在对备选方案进行评价时充分考虑到各评价指标之间的相互作用关系。最后通过算例验证所提评价方法的合理性与客观性。     

计及多评价指标的园区能源互联网双层优化配置

在坚持走能源可持续发展道路的背景下,园区能源互联网成为能源领域重要的发展趋势。搭建了园区能源互联网的典型架构,并对能源设备进行建模;提出了综合能源自给率、综合能源利用率和能量缺额期望的评价指标;进一步,计及上述评价指标,构建了园区能源互联网双层优化配置模型。所述模型考虑了能源设备N-1故障的能量缺额惩罚成本,以及综合能源自给率、综合能源利用率、能量缺额期望的约束,并以结合灾变遗传算法和CPLEX求解器的混合算法进行求解。最后通过典型住宅区进行验证,结果表明所述方法能够兼顾系统的经济性、能源可持续性、高效性和可靠性。     

基于改进遗传算法的园区综合能源系统规划研究

通过能源综合化建设来实现终端能源的高效化,成为当前支撑碳中和碳达峰的重要途径之一。针对园区能源系统能效提升、规划配置等问题,提出了园区综合能源系统经济-能效多目标优化规划模型。分析园区综合能源系统的基本结构,以年总成本、综合能效为优化目标,并考虑能源规划投资和能源运行安全的各类约束,建立了园区综合能源系统多目标优化规划模型;然后,基于NSGA-II算法和融合模拟退火算法的特点,融合模拟退火算法的搜索机制改进NSGA-II的求解性能;最后,以我国某园区为例验证模型和算法的有效性。     

基于电能替代的园区综合能源规划评价方法

针对综合能源园区多能耦合的特点,对其建设效果的影响因素进行分析,考虑电能替代工作的积极影响,以社会效益、能源利用效率、可靠性、经济性和环保性为准则构建综合评价指标体系和指标量化计算模型,并介绍指标计算方法.提出了一种采用组合赋权法优化物元可拓模型的综合评价方法,该方法采用基于"权重偏差向量最小"的组合赋权法集成主、客观...     

计及电转气规划的综合能源系统运行多指标评价

电转气设备的应用可实现能源转换,大力消纳可再生能源。电转气设备与燃气轮机的结合,可使能量在电网和天然气系统中双向流动。提出一种配置电转气设备的电-气联合系统优化模型,分析电转气设备的应用对负荷供能率及可再生能源过剩率的影响。介绍了电转气设备的应用场景及联合系统配置模型;设置了相应指标对联合系统进行建模,并以电转气设备、蓄电池和燃气轮机的建设及运维成本最小为目标函数。算例结果表明,电转气技术提升了负荷供能率,降低了弃风水平。     

计及多主体能源交易的综合能源系统规划方法研究

随着对综合能源系统的进一步发展和应用,以及日益增长的综合能源服务需求,综合能源站将会成为未来用户终端的主流形式,来满足冷热电能源及节能减排的需求,由此区域综合能源系统及综合能源市场将逐步形成。文章将综合能源系统(冷、热、电、气)划分为2层进行建模分析,下层为需求侧终端的综合能源站,基于能量枢纽模型进行建模;上层为多个单主体综合能源站组成的区域综合能源系统。在构建区域综合能源系统框架和模型的基础上,参考博弈理论并基于实际情景分析,建立综合能源系统多主体利益均衡规划模型,最终协同运算误差及运算速度得到计及多主体能源交易的区域综合能源系统规划方法。为了验证规划方法的正确性并体现区域综合能源系统的作用,以含3个单主体综合能源站的区域综合能源系统为对象进行算例分析,同时给出站间能源交互以及综合能源站设备容量配置与调度对各站供能成本以及对各站加入区域综合能源系统的收益的影响。     

含分布式供能设备的综合能源系统规划评价

综合能源系统作为能源领域发展趋势,对其进行综合评估,在规划阶段进行方案优选,保证最大化能源利用效率以及供能系统安全稳定运行,具有至关重要的意义。本文从可靠性、经济性、环保性角度出发,以热电联供系统为例,综合考虑电网、热网特性建立了综合能源系统评价体系。鉴于评价指标量纲不同以及指标优劣的模糊性,采用模糊综合评价法对指标进行模糊变换,通过反熵权法确定权重,针对不同的用户供能设备配置方案,将评价矩阵转换为综合评分。通过算例验证了本文所提评价体系的可行性和有效性,并给出了不同设备的配置建议。结果表明,小型燃气锅炉不宜在热电联供系统中进行配置,分布式光伏和电热水锅炉可显著提升系统性能,并且提升的幅度存在边际效应。     

基于改进TOPSIS的乡镇综合能源系统效益综合评价方法

在以能源互联为主导的能源变革背景下,建设清洁高效的综合能源系统(IES)是助力乡镇实现可持续发展的重要环节。本文基于乡镇地区自然资源禀赋,提出一种计及风、光、地热和生物质能的可再生IES架构;针对城、乡能源系统在评价依据方面存在的差异,分别从经济、技术、运营、环保以及社会层面提炼出适用于乡镇IES效益评估的综合评价指标体系;引入结合了AHP-DEMATEL和反熵权法的主客观指标赋权机制,并将其融入改进后的TOPSIS综合评价模型,从而实现乡镇IES效益的科学定量评估。最后,以江西省某乡镇综合能源系统示范工程为实施算例,验证了本文方法的合理性与有效性。     

计及广义储能的园区综合能源系统低碳规划

以综合能源系统的低碳规划为目标,建立了考虑蓄电池电储能、楼宇热储能、数据中心热储能为广义储能的通用统一模型,量化分析了广义储能运行灵活性对园区综合能源系统低碳化转型的支撑作用。计及负荷长短期增长不确定性与碳排放约束,建立了以规划年扩建成本与运行成本之和为目标函数的综合能源系统低碳扩建模型;以园区各设备运行约束为基础,考虑广义储能的灵活性运行方式,建立了基于能源枢纽的园区运行模型;以江苏省某工业园区为测试算例,分析了广义储能资源的灵活性运行对园区扩建规划的影响。结果表明,广义储能资源可利用时间转移特性实现多能源跨时段高效利用,有效促进了新能源消纳,保证了综合能源系统的规划方案兼具经济性与环保性。     

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。     

计及设备时变性的园区综合能源系统能效模型

根据园区综合能源系统的典型结构特征,结合园区运行过程中的不确定因素,建立了计及运行工况变化的设备可靠性概率模型,克服了现有模型单独、割裂分析设备运行特征的缺陷;然后,在能量流模型的基础上引入工况因子,建立了PIES能效模型,有效度量了实际能量转换概率,实现园区综合能源系统的节能经济目标。最后,以西北地区某实际大型油田作业生产区为例进行验证,证明了本文所提模型的合理性和有效性。     

考虑多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划

提出了一种考虑冷电热多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划方法。基于能源集线器(energy hub,EH)模型,建立了含冷电热三联供、燃气锅炉、集中式制冷站在内的区域综合能源系统模型;根据历史/预测年8 760 h多能负荷数据,通过k-means聚类分群方法得到多个典型日负荷场景,以上下界区间描述负荷不确定性,形成鲁棒规划模型;将相应鲁棒规划模型等价转化、形成子问题为凸的混合整数规划模型求解。算例结果证明了该规划方法的有效性,同时体现了综合能源系统多能互补集成优化效益。     

区域综合能源系统的综合评估指标与方法

区域综合能源系统既为多元能源耦合利用提供了平台,又使得用户多样化的能源需求成为可能。首先分析了区域综合能源系统的结构与优势,考虑了区域综合能源系统内部能源之间的耦合关系,系统描述了不同环节中能量的转换、流通、分配及存储等情况。以配电系统为核心,耦合分布式能源、天然气、地热能、交通等多元能源系统,分别从能源环节、装置环节、配电网环节和用户环节提炼出具有普遍适应性的指标,进而对区域综合能源系统展开综合评估,并采用网络分析法(ANP)—反熵权等方法确定了指标的权重和评分函数,解决了指标之间含义交叉、互相影响导致权重计算失准的问题,并在实际算例中验证了方法的可行性,准确地评估中国区域综合能源系统的发展水平,并为中国区域综合能源系统的发展提供相应建议。     

市场环境下考虑主动管理措施的双层综合能源规划方法

在高渗透可再生能源接入配电网的情况下,随着能源市场的逐步开放,综合能源供应商成为综合能源市场内的一个新型利益主体。基于此,提出了一个考虑区域能源供应商和综合能源管理中心净收益双重最大化的双层规划模型,其上层为综合能源管理中心内的各装置容量规划,下层是对综合能源管理中心购电、气策略的确定。同时模型内考虑了可再生能源出力控制、无功补偿的投切、有载变压器的调节3种主动管理措施及可再生能源出力的时序性。采用猫群优化算法与改进的遗传算法对所提模型完成求解计算,并通过IEEE 33节点配电系统验证了模型的合理性。     

考虑需求侧响应的园区综合能源系统优化配置

以园区综合能源系统（PIES）的优化配置为研究对象,考虑电力市场分时定价机制下的需求侧响应策略,以PIES的运行成本、污染排放和能耗为优化目标,建立主问题与子问题的迭代优化架构,最后采用多属性决策方法从待选方案中选出最优的系统配置。算例结果表明,可再生能源的接入可以有效地提高PIES的综合效益,引入价格型和替代型需求侧响应后可以进一步提升PIES的经济性,但同时降低了PIES的环保性。     

考虑能量品质的区域综合能源系统多目标规划方法

区域综合能源系统(RIES)由于广泛涉及电/气/热/冷等多种能量形式耦合,其规划工作面临诸多挑战。提高能量利用效率是RIES规划的重要任务之一,传统能量效率的定义仅计及了能量在数量上的变化,却忽视了能量在品质上的差异,无法准确地衡量RIES的能量利用水平。文中提出使用兼顾数量和品质的效率作为衡量RIES能量利用水平的标准。首先,定义了能量品质系数的概念用以量化不同形式能量的品质差异,并提出基于黑箱模型的RIES总体效率计算方法。然后,建立了五层级能源集线器模型用以处理多能耦合问题,确保区域能量供需平衡。接着,以经济性和效率为优化目标构建了RIES多目标规划模型,设计了兼顾规划与运行的双层优化结构,并联合运用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和内点法实现模型高效求解。最后,选取广州市某工业园区RIES作为算例对所提方法进行验证。     

考虑生物质供给价格弹性的工业园区综合能源系统规划

针对以生物质联供机组为核心的综合能源系统(integrated energy system,IES)在实际运行过程中存在的生物质燃料收集困难、供应不稳定等问题,文章提出了一种考虑生物质供给价格弹性的综合能源系统规划方法。首先,基于生物质收购价格弹性理论建立了秸秆收集成本模型,并将其引入工业园区综合能源系统双层规划中。其次,上层模型以设备规划容量及秸秆收购价格为优化变量,以年化综合费用最小为优化目标;下层模型以设备逐时出力及秸秆消耗量为优化变量,以考虑价格弹性的秸秆收集成本在内的年运行成本最小为优化目标,并采用粒子群算法和CPLEX工具箱进行联合求解。最后,以吉林省某典型工业园区为算例验证了所提规划方法更贴合工程实际情况,具有更加优越的经济性。