考虑多能互补的区域综合能源系统多种储能优化配置

在区域综合能源系统中配置多种储能装置可提高系统的经济效益,是区域综合能源系统规划的重要研究方向。基于区域综合能源系统的基础架构和模型,研究了蓄冷、储热、储电和混合储能在冷热电联供(CCHP)机组和电制冷等设备多能互补协同运行情况下的盈利策略,讨论了系统配置不同储能的经济性和可行性,建立了全寿命周期的冷热电储能调度规划双层优化模型,并利用确定性迭代算法进行求解。针对某实际区域综合能源系统的多个供能季不同日负荷曲线,应用双层优化模型求解运行调度方案和储能配置容量。算例结果表明:配置蓄冷和储热在多能互补协同运行系统中有较大的盈利空间,而配置储电的利润空间较小,且考虑多能互补的混合储能方法可以进一步挖掘系统的盈利能力。     

考虑动态能效模型的园区综合能源系统梯级优化运行

园区综合能源系统(park-level integrated energy system,PIES)具有负荷需求多样、供能设备复杂的特点。为解决PIES供能中存在的能源利用效率较低、能源结构不合理等问题,提出了一种考虑动态能效模型的PIES梯级优化方法。首先,根据能量梯级利用原理,将PIES的负荷按能源品位细分;其次,分析能源设备效率随负载率变化的特征,建立梯级用能设备动态能效模型;最后,以日运行费用最低为目标,求解PIES梯级优化运行方案。算例结果证明,所提梯级优化方法能够有效提高能效利用水平、降低运行成本,为PIES合理用能、运行管理提供理论与技术指导。     

考虑能源重复转换的综合能源系统经济运行

在综合能源系统中引入电转气（power to gas,P2G）设备加强了电力和天然气网络间的耦合,减少了弃风弃光现象,但也使可再生能源在进行优化调度时发生能源重复转换,降低用能效率,产生能源损耗。在此背景下,提出了一种减少能源重复转换的双层优化调度模型,引入KKT条件将双层模型转化为单层模型,优化得到了协调各转换设备的调度运行计划及系统最小运行成本。在算例中采用4种不同的典型场景对系统进行验证,结果表明：所提优化调度模型能够在提高可再生能源消纳的情况下,降低系统运行成本,提高用能效率,与未考虑能源重复转换的传统调度模型相比经济性有显著提高。     

含多种分布式能源的独立微网优化配置研究

考虑微网系统以及分布式能源发电具有随机和不确定性的特点,提出含分布式能源的独立微网优化配置问题。构建含太阳能光伏发电、风力发电、柴油机、蓄电池储能等多种分布式电源的微网系统,设计了系统结构图,并运用HOMER软件进行仿真分析。针对微网系统的可靠性和经济性,结合仿真与调试的结果,确定最终含分布式能源的独立微网优化配置方案。     

计及碳约束下的煤矿综合能源系统多目标配置双层优化

在我国“30·60”双碳目标下,实现煤矿用能低碳化成为我国能源革命的迫切需求。根据煤矿生产场景,利用煤矸石、瓦斯、乏风等衍生资源,抽象出衍生资源利用设备特性,建立煤矿综合能源系统配置-运行多目标双层优化模型。在日内运行阶段基于日前预测数据,考虑能量转换、设备启停等物理约束,最小化系统运行经济成本;在配置规划阶段基于日运行成本,考虑资源、设备容量约束,进行碳排放与经济效益的多目标优化配置。提出多种群协作的NSGA-II算法,在双层优化框架下进行两阶段滚动优化,生成煤矿综合能源系统的多目标配置方案Pareto解集。以我国山西省太原市的某真实煤矿为例建模,采用现场生产数据进行算例分析,验证了所提模型和方法的有效性,并分析了各类衍生能源利用对于煤矿综合能源系统节能减排的影响。     

含可再生能源的独立微电网优化配置研究

采用含风、光等可再生能源的独立微电网供电是解决偏远地区和海岛用电难问题的有效手段之一。以某海岛为例,对含可再生能源的独立微电网系统进行系统配置优化计算,对不同配置组合以及影响系统配置和运行参数的因素进行分析,得出独立微电网系统设计的关键因子及其具体影响,为独立微电网系统初期设计提供了有益的指导和参考。     

考虑网络约束和区间不确定性的综合能源微电网鲁棒优化调度方法

针对微电网调度目标函数鲁棒性较低、转换功率效率较差的问题,为了保证综合能源的最大化以及高质量利用,本文提出考虑网络约束和区间不确定性的综合能源微电网鲁棒优化调度方法。在电转气模型、燃气轮机模型的基础上,提出电气互联平衡模型,分析综合能源之间的转换关系,构建■效率目标函数;结合网络相关约束以及置信间隙决策函数对目标函数进行鲁棒优化,处理调度过程中的不确定性参数;利用改进布谷鸟算法进行求解,获取鲁棒优化调度结果。测试结果表明：显著性水平取值为0.05时,可实现综合能源微电网的调度,保证各能源的损耗最小,且能够最大程度地利用综合能源之间的协同作用,使电转气装置的处理结果最大程度地接近最大转换功率500MW,实现了鲁棒优化调度。     

考虑负荷裕度的区域综合能源系统储能双层优化配置

综合能源系统通过多能互补与相关市场机制提升了能源利用效率的同时也引入了更多的风险因素,合理的负荷裕度是综合能源系统安全经济运行的重要保障。基于储能对综合能源系统负荷裕度的有利作用,建立了考虑负荷裕度的综合能源系统储能双层优化配置模型。其中下层模型利用储能对综合能源系统负荷裕度均衡度进行优化,而上层模型则结合负荷裕度进行储能容量优化配置,实现了社会综合成本最小化。最后,结合实际算例验证了所提优化方案的有效性。结果表明双层优化模型在实现储能容量优化配置的同时,也优化了其充、放能计划,最终实现了综合能源系统中负荷裕度的有效均衡,提高了综合能源系统应对负荷波动的能力和运行的经济性。     

考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统多能协同优化

工业园区是典型的复杂能源系统,通过利用多能源之间的耦合机制,实现多能互补,可显著提升其经济效益与能源利用率。为此,文中针对工业园区提出了一种考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统多能协同优化模型。首先,介绍工厂综合能源系统架构,再对综合能源系统中的能量生产设备、能量转换设备以及能量存储设备进行独立建模。基于此,以日运行费用最低为优化目标,在冷热电功率平衡约束以及设备物理约束下,采用混合整数线性规划法对模型进行求解。所提模型遵循"品位对口,梯级利用"的科学用能思想,按热品位高低进行能量梯级利用,实现工业生产流程与设备运行参数的综合优化。算例分析表明,所提的优化调度策略更契合工程的实际需求,可降低工业用户的运行费用。     

考虑柔性电负荷和热负荷的综合能源系统容量优化配置

柔性负荷参与调度能够削峰填谷、优化负荷曲线,降低系统成本。考虑可平移负荷、可转移负荷和可削减负荷建立了电力柔性负荷模型;根据用户对温度感知的模糊性建立了热力柔性负荷模型;采用混合整数线性规划方法,以经济成本最小和一次能源消耗量最少为目标,对综合能源系统进行配置优化,得到各个设备的最佳容量和各时段出力。算例结果表明,通过调度柔性电负荷和灵活调整室内温度,可促进可再生能源消纳、优化电负荷和热负荷曲线,从而提高风机装机容量、降低燃气轮机容量和蓄热罐容量、提高系统经济性、降低一次能源消耗量、提高可再生能源渗透率。     

考虑多重区间不确定性的用户侧综合能源系统双层优化配置

为了解决用户侧综合能源系统规划和运行中缺乏不确定性因素考虑的问题,提出一种双层优化配置模型.为此,将负荷预测、可再生能源发电和能源价格的不确定性表示为区间数形式,以设备年投资费用和年运行费用为目标,且考虑运行费用波动水平的影响,构建了考虑区间不确定性的用户侧综合能源系统双层优化配置模型,上层采用粒子群优化,下层通过区间...     

区域综合能源系统参与电力-天然气市场优化调度研究

可再生能源出力的不稳定及间歇性增加了其参与电力市场交易报价难度,区域综合能源系统通过调度系统内部能源,能够减小其在市场中的报价偏差,提高能源利用效率,有助于系统及市场稳定运行。考虑风电、储能、电转气和微型燃气轮机等设备以及负荷侧需求响应,构建区域综合能源系统参与电力-天然气市场运行优化调度策略。首先,建立涵盖多类型能源设备的区域综合能源系统,描述电力、热力及天然气等能源互补转换关系;其次,考虑风电出力不确定性,构建基于两阶段鲁棒优化的区域综合能源系统优化调度模型,进一步将综合能源系统作为一个市场主体参与电力及天然气市场交易;最后,算例验证了区域综合能源系统内部调度可以降低风电出力偏差影响,提高系统稳定性和经济性。     

基于双层优化的季节旅游岛综合能源定容方法研究

我国远陆孤立岛屿数量众多,其中部分离岛旅游资源丰富,呈现出电力需求总量大,重要电力用户多,且旅游季负荷增量明显的特点。考虑多种可控化石能源供应情形,基于双层优化数学模型求解可再生能源配置,对多情形优化结果进行多维度对比分析,为旅游岛实际开展能源定容规划工作提供思路。     

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。     

节能减排背景下综合智慧能源优化调度系统研究

为提高能源利用效率、降低环境污染,在节能减排背景下,设计综合智慧能源优化调度系统。建立综合智慧能源优化调度系统架构,包括应用层、计算层、能源路由网络层及电网和微网设备服务层,这四层结构分别与调度总线相连。设计能源优化调度方法,在外层规划模型中,计算综合储能建设成本,同步建立风力与光伏等新能源的调度函数。在内层规划模型中,设置弃风弃光的惩罚成本系数,建立风能和光能运行功率的约束条件。内层运行模型与外层规划模型相连,实现能源优化调度系统。在实验中,依据3个预设场景对研究区智慧能源体系架构的能源负荷进行仿真,得到三个场景的总成本分别为79336.42、69417.95、65279.92元,其中场景3的总成本最低,可见该优化调度系统具备有效性。     

考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化配置

园区综合能源系统是用户侧多能源耦合与供应的典型形式,而综合需求响应(integrated demand response,IDR)则是实现多种能源间耦合互补关系的重要应用,而目前的园区综合能源系统规划研究并未考虑IDR的应用.为了进一步激发园区综合能源系统中的多能互补特性,提升规划的灵活性和经济性,文中提出了一种考虑综...     

基于安全域的区域综合能源系统储能优化配置

区域综合能源系统的安全域是由若干基于N-1安全准则的实用化安全边界围成的超几何空间。而储能装置除了能够利用“低储高发”特性降低系统运行成本,还可作为N-1故障后的临时电源,扩展系统安全域,从而提升系统的安全性。首先,构建考虑储能的实用化安全边界,并提出全维安全裕度标准差指标;其次,建立以储能的全寿命周期成本及效益、最大供能能力(total supply capability,TSC)指标、全维安全裕度标准差指标为目标的多目标双层储能优化配置模型,下层优化模型包括运行成本优化和TSC求解优化模型;最后,结合具体算例对所提兼顾经济性与安全性的多目标双层储能优化配置方法进行验证。结果表明,通过合理配置储能装置可有效解决系统N-1不安全问题,并提升系统安全性指标。此外,该储能优化配置方法可提供经济性与安全性不同的配置方案集,为决策者提供更多选择。     

考虑能源枢纽变工况特性的综合能源系统优化配置

区域综合能源系统（regional integrated energy system,RIES）通过能源枢纽耦合多种能源优势互补,提高能源利用率。考虑能源耦合设备变工况运行对改善综合能源系统优化配置经济性具有重要意义。首先,分析能源耦合设备变工况特性,建立设备变工况动态模型,并改进能源枢纽转换矩阵。其次,基于典型日负荷曲线,建立以系统年化投资最小、系统日运行经济性最优为目标的RIES优化配置模型。最后,结合算例分析了不同场景下容量配置结果和设备出力情况。结果表明,在RIES的优化配置中考虑能源枢纽变工况特性能够有效降低综合能源系统投运成本,利于实现系统合理配置。