计及灵活爬坡的气-电耦合综合能源系统低碳经济调度研究

随着“双碳”目标的提出,电力系统低碳化转型以及新能源高比例渗透已成为必然趋势。然而,高比例新能源并网给电力系统灵活性运行带来了更大的挑战。因此,调度侧需具备充裕的运行灵活性以平抑净负荷波动。该文以含碳捕集电厂的气-电耦合综合能源系统为对象,提出了一种计及灵活爬坡需求的低碳经济调度模型。首先,计及了电力系统、天然气系统和碳捕集电厂的运行约束,构建了计及碳排放成本的低碳经济模型。然后,考虑了发电机组与碳捕集电厂提供运行灵活性爬坡服务,建立了计及灵活爬坡产品的综合能源系统低碳经济调度模型。最后,算例测试定量分析了碳价对于综合能源系统低碳调度决策的影响,量化了燃气机组与碳捕集电厂的运行灵活性。     

基于条件风险价值的综合能源系统低碳运行

为了减少综合能源系统（integrated energy system，IES）运行过程中的碳排放，提出一种基于条件风险价值（conditional value at risk，CVaR）的IES低碳调度模型。首先，利用CVaR理论评估IES中不确定性带来的风险，并引入碳交易机制，将碳交易成本纳入目标函数，综合考虑各种设备的约束，建立了低碳经济调度模型；其次，采用yalmip + cplex优化软件对模型进行求解，算例验证了此模型的经济性和低碳性；最后，分析了耦合设备和储能设备容量变化对调度结果的影响，可为IES低碳运行提供参考。     

考虑灵活爬坡产品的能源枢纽低碳经济调度

在碳达峰、碳中和与能源互联网背景下,能源枢纽成为碳减排的重要环节。随着能源枢纽中可再生能源渗透率不断提高,对能源枢纽爬坡能力提出了挑战。对此,提出了考虑灵活爬坡产品（FRP）的能源枢纽调度模型;将碳交易机制引入调度模型中,基于碳排放权配额与碳交易价格建立考虑FRP的能源枢纽低碳经济调度模型。针对低碳经济调度模型中碳排量不确定性问题,采用信息间隙决策理论（IGDT）来模拟碳排量不确定性,建立考虑FRP的能源枢纽IGDT低碳经济调度模型。最后,通过IEEE 34节点系统的算例分析,验证了所提模型的有效性,同时研究了碳交易价格、FRP价格、预期部署概率、模型规避系数对调度结果的影响。     

基于CVaR理论的综合能源系统经济优化调度

为解决综合能源系统(IES)中供需双侧不确定因素对运行调度带来的风险问题,将CVaR理论引入IES运行调度问题,提出一种计及风、光出力和电、热负荷不确定性的IES经济调度模型。该模型以IES运行风险费用最小为目标函数,综合考虑电力网络、天然气管网、热力管网以及机组出力等多种约束条件。运用双层优化的思想将上述模型进行转化,采用快速粒子群优化算法和内点法进行求解。通过算例分析置信水平、多能流约束和单位功率调整费用对运行费用的影响,验证了CVaR理论在IES经济调度中的有效性。     

基于条件风险价值的综合能源系统日前-日内两阶段调度模型

冷热电联供型综合能源微网（combined cooling heating and power micgrid,CCHP-MG）的普及和应用对提高能源利用效率和实现双碳目标具有重要的意义,但同时其资源聚合的复杂性和不确定性同样给其运行优化带来了挑战。基于此,构建了考虑风光出力不确定性的CCHP-MG日前-日内两阶段调度模型。在日前阶段,以运行成本最低为目标优化综合能源系统各设备运行策略,采用场景法处理风光出力的不确定性,并基于条件风险价值法对系统运行风险进行客观量化;在日内,风光预测值更加精确,以平抑联络线功率偏差为目标调整部分设备出力,在保证经济性的同时,尽可能的保证电网的安全稳定运行。最后,以某综合能源系统为例,验证了所构模型的有效性。     

考虑条件风险价值和阶梯碳交易的综合能源系统优化调度

为进一步提升综合能源系统环境效益,减少新能源出力不确定性所带来的潜在风险,提出了计及条件风险价值(conditional value at risk, CVaR)以及阶梯碳交易的综合能源系统优化调度模型。考虑到系统风电和光伏出力不确定性可能带来的影响,采用条件风险价值量度不确定性带来的潜在风险,并将碳捕获技术、电转气设备以及阶梯式碳交易机制引入系统调度模型,构建了综合考虑系统运行成本和碳交易成本的优化调度目标函数,由于所建立模型为混合整数规划问题,采用CPLEX求解器进行求解,设置4种场景进行验证分析,算例表明所提模型可有效减少二氧化碳排放,在兼顾经济性和环境性的同时引入CVaR,可避免由于忽略风光不确定性所带来的较为乐观的调度结果,使系统最终调度结果更为合理。     

考虑广义储能和条件风险价值的综合能源系统经济调度

储能设备能够提高清洁能源利用率、减少系统运行成本,但传统储能由于价格昂贵限制了其本身的发展。为了充分发挥储能在综合能源系统中的优势,将需求响应、热惯性、电储和热储整合为广义储能(Generalized Energy Storage,GES)资源进行统一协调调度。另外,由于风电具有很强的不确定性,通过k-means方法聚类得到风电的典型出力场景。在充分考虑各种设备运行约束的基础上,采用条件风险价值(Conditional Value at Risk, CVaR)量化风电不确定性带来的收益风险,构建了计及CVaR的综合能源系统经济调度模型。最后,在Matlab环境下调用Cplex求解器验证了所提模型的有效性。     

基于灵活热电比的区域综合能源系统多目标优化调度

针对热电联供(Combined Heat and Power,CHP)以热定电导致的弃风及运行成本较高问题,提出基于CHP灵活热电比的区域综合能源系统多目标优化调度方法.首先,采用补燃装置对CHP补燃,灵活调整各时段补燃率以使CHP热电比跟随风电出力态势,提高系统风电接纳水平与运行效益.然后,考虑补燃燃油的使用增加...     

基于Copula理论与KPCA-GRNN结合的区域综合能源系统多元负荷短期预测模型

通过Copula理论对多元负荷之间以及多元负荷与天气因素之间的非线性相关性进行分析。基于分析结果构建模型样本集,通过核主成分分析(KPCA)对样本集进行降维解耦,采用广义回归神经网络(GRNN)模型对多元负荷进行预测,模型参数采用遗传算法进行优化。以北方某建筑级区域综合能源系统夏季多元负荷中的电负荷和冷负荷算例为例,与其他两种预测模型进行对比,验证结果表明,基于Copula理论与KPCA-GRNN结合的区域综合能源系统多元负荷短期预测模型具有较高的预测精度,该模型具有一定的应用价值。     

考虑不确定性和楼宇储热的区域综合能源系统分布式优化调度

为了充分发挥多个区域综合能源系统(RIES)能量互补的优势,有效降低新能源随机波动对系统安全稳定运行的影响,基于条件风险价值(CVaR)理论,提出了一种考虑楼宇储热的RIES分布式优化调度方法。根据楼宇的热动态特性,建立楼宇等效虚拟热储能模型以及RIES优化调度模型;引入CVaR理论处理新能源出力的不确定性,实现系统运行成本和风险水平的权衡;建立RIES能量共享模型,并采用自适应步长交替方向乘子法实现模型的分布式求解;根据各RIES的交互贡献度,对RIES能量共享的收益进行分配。算例测试结果表明,所提方法能有效降低各RIES的运行成本,并在兼顾鲁棒性与经济性的同时实现RIES利润的公平合理分配。     

面向灵活资源配置的电力系统超短期优化调度

大规模新能源的并网,导致电力系统的波动性增加,产生较为严重的调峰和爬坡问题。为了研究面向灵活资源的配置如何在超短期优化调度中进行灵活资源的使用以满足系统调峰、爬坡的要求,首先提出超短期时段内的灵活资源运行模型和电力系统优化调度模型;其次,为考虑电力系统灵活性不足时需增加灵活资源的数量,提出灵活资源配置模型,并给出面向灵活资源配置的超短期优化调度流程;最后通过某省实际算例,对灵活资源两种情形的超短期优化调度进行仿真分析,证明了所提方法的有效性。     

基于多层级条件风险价值的高渗透可再生能源电力系统低碳运行联合优化

在双碳目标下,风电渗透率增加给新型电力系统的安稳运行带来挑战,而条件风险价值法（Conditional Value-atRisk,CVaR）可对风电的随机风险进行分类量化评估,以用于系统调度运行。根据CVaR提出了改进的多层级条件风险价值法（Multi-layer Conditional Value-at-Risk,MCVaR）,并建立了基于MCVaR的高渗透可再生能源电力系统低碳运行联合优化模型。仿真算例结果表明,MCVaR相较于CVaR能够显著降低系统的弃风与切负荷量,同时系统的极端损失下降了49.45%。所提方法能够在满足系统可控风险约束的前提下,实现运行经济效益与低碳环保收益的综合最优化。     

计及激励型综合需求响应的电-热综合能源系统日前经济调度

综合能源系统是提高能源利用率的有效途径之一.该文针对园区级电-热综合能源系统,考虑综合需求响应与条件风险价值,建立了相应的日前经济调度模型.首先,建立包含燃气轮机、分布式能源机组、储热装置、热泵以及电热负荷的园区电-热综合能源系统稳态数学模型;然后,提出适用于电力负荷、民用供暖热负荷与工业热负荷的激励型综合需求响应模型...     

混合CVaR-IGDT的区域综合能源系统扩展规划模型EI北大核心CSCD

区域综合能源系统的规划问题主要面临短期可再生能源出力和长期负荷增长两类不确定性。鉴于长期负荷增长不确定性预测精度较低,采用信息间隙决策理论来处理冷热电负荷增长的不确定性;鉴于可再生能源出力概率刻画较为准确,采用条件风险价值理论来控制规划方案应对风电光伏短期不确定性的适应性;进而提出了一种同时考虑短期和长期不确定性的区域综合能源系统扩展规划模型。最后,以长沙某一实际多区域综合能源系统为例,验证了所建模型的有效性,可通过调节规避系数和风险偏好系数实现对2类不确定性的有效管理。该模型能够为规划人员提供有效的定量依据。     

考虑柔性电/热负荷的综合能源系统分布鲁棒优化调度

柔性负荷是综合能源系统(Integrated Energy System,IES)调度中提升供需互动性、降低系统运行成本的重要手段;同时,风能的不确定性给IES系统调度方案的保守度提出了严格要求。为优化负荷曲线,并减少风电出力不确定性对IES调度的影响,文章在考虑柔性电负荷和柔性热负荷的基础上,提出一种IES两阶段分布鲁棒优化调度方法：预调度阶段以IES的日前综合调度成本最低为目标;再调度阶段以风电历史数据为基础,寻找最恶劣风电出力概率分布下的最优机组调节方案,采用1-范数及∞-范数同时对不确定参数概率分布置信集进行约束,并使用列约束生成算法进行求解。最后,采用算例验证了该模型的有效性。     

考虑条件风险价值的含多风电场电力系统经济调度

针对单一Copula函数在描述风速相关性时的限制性,通过引入mix-Copula函数获取具有相关性的多维风速样本。引入条件风险价值理论,将风电功率的不确定性以经济性考量,建立了一种含多风电场的电力系统经济调度模型,协调经济性和安全性的问题。采用场景化理论对目标函数进行处理,使得计算得以简化。以含2个风电场的IEEE30节点系统为算例,分析风速相关性和置信水平对优化结果的影响,验证模型的合理性及有效性。     

基于分布式模型预测控制的综合能源系统多时间尺度优化调度

采用具有滚动优化、反馈校正特点的模型预测控制是实现综合能源系统多时间尺度优化调度的关键技术之一.鉴于集中式模型预测控制实现系统整体在线优化的复杂性,文中提出一种基于分布式模型预测控制的综合能源系统多时间尺度优化调度方法,通过各子系统协调配合实现综合能源系统灵活调度.首先,建立以系统日运行经济最优、系统日运行费用及机组启...     

考虑源-荷不确定性及条件风险价值的电力系统优化调度

高比例风、光新能源机组并网及负荷侧功率的波动使得电力系统面临着较强的源-荷不确定性。为此,提出一种考虑源-荷不确定性及条件风险价值的电力系统优化调度模型。采用随机优化规划的方法对风、光机组及负荷功率不确定性进行处理,运用三角模糊数表征随机变量,利用清晰等价转换求解模糊优化问题;考虑到不确定性带来的运行风险,利用条件风险价值的方法来调控不确定性对调度决策者的影响,降低不确定性风险成本,并考虑了阶梯碳交易成本,降低了系统的碳排放。算例结果表明,所提优化调度模型能够有效降低不确定性风险成本,提高系统运行的低碳与经济性。