考虑设备变工况特性的区域综合能源系统优化调度方法

区域综合能源系统(regionalintegrated energysystem,RIES)调度方案的经济性受不同能源转换设备模型参数准确性的影响。传统静态能源集线器(energy hub, EH)模型将设备效率视为常数,忽略了设备效率随负载率变化的变工况特性,影响到设备模型的准确性,进而降低了RIES调度方案经济性。为考虑设备变工况特性对系统优化调度方案的影响,提出了一种考虑设备变工况特性的RIES优化调度方法。首先基于静态EH模型,建立一种动态EH(dynamicenergy hub,DEH)模型,可对能源转换设备运行效率进行修正;进而,基于DEH模型,提出了一种考虑设备变工况特性的RIES优化调度方法;最后,针对一个典型的RIES进行优化调度分析。结果表明,该方法由于考虑了设备变工况特性,提高了设备模型准确度,减小了调度方案的成本预测误差,为RIES提供了更为合理且经济的调度方案。     

计及储能系统的能量枢纽优化运行

在全球能源安全问题日益严重的背景下,基于能量枢纽(energy hub, EH)的综合能源系统逐渐成为未来能源结构的转型方向。而随着智能电网的部署和发展,在天然气和电力网络中开发需求侧管理方法逐渐成为趋势,智能能量枢纽(smart energy hub, SE Hub)成为了新的解决方案。基于此研究了使用储能系统降低住宅能量枢纽能源成本的可行性,为包含储电系统和储热系统的能源枢纽制定了经济调度模型,评估了储能系统的投资回报。算例将模型应用于12个不同的住宅能量枢纽,仿真结果证明了应用合理的设备在评估住宅能量枢纽中储能系统效益的重要性。     

计及柔性负荷的综合能源系统低碳经济运行

多能互补的综合能源系统 (integrated energy system, IES) 能够有效提高能源使用效率，解决环境污染等问题。在此背景下，提出了一种考虑柔性负荷 (flexible load, FL) 和碳交易机制的IES优化调度模型。首先，将碳交易机制引入系统调度模型中，综合考虑整个能源供应环节的碳排放，并采用过排放罚金机制以促进系统节能减排。然后，将FL分为可削减负荷、可转移负荷和可平移负荷三类，应用于IES的低碳经济运行之中。在此基础上，以碳交易成本、FL调度成本、系统能耗成本之和最小化为优化目标，考虑电力系统网络约束、天然气系统网络约束和能源中心 (energy hub, EH) 内部约束，建立了IES低碳经济调度模型。最后，采用算例系统对所构建的模型和采用的方法进行验证，并分析了罚金价格对于系统碳排放的影响，以及FL在消纳风电和节能减排方面的作用。     

数据中心综合能源系统优化运行研究综述

作为数字基础设施的重要载体,数据中心的数量和规模不断增长,导致系统能源消耗与日俱增,运行成本成倍上升。而综合能源系统(integrated energy system, IES)是以电力系统为核心,涵盖供电/气/冷/热等能源产供销一体化的复杂系统,其优化运行可实现对多种能源的综合管理和经济调度,采用IES替代数据中心的供能系统将是降低数据中心运行成本的有效方案。目前对IES的典型架构尚未明确定义,对基于数据中心的IES优化运行问题鲜有研究。首先介绍了IES以及基于数据中心的IES典型物理框架;其次分析了系统中耦合型运行设备的物理模型和能源集线器(energy hub, EH)及其扩展模型在系统中的应用;在此基础上,总结和梳理了国内外IES及基于数据中心的IES的优化运行现状,并提出了基于数据中心的多能源输入-多能源耦合-多能源输出的运行方式;最后,对基于数据中心的IES中能源不确定性及负荷预测、能源动态建模、优化调度策略及效益评价等重点发展方向和潜在的可研究内容进行了展望,以期为未来相关的项目落地、仿真研发等提供参考和借鉴。     

数据中心综合能源系统优化运行研究综述

作为数字基础设施的重要载体,数据中心的数量和规模不断增长,导致系统能源消耗与日俱增,运行成本成倍上升。而综合能源系统(integrated energy system, IES)是以电力系统为核心,涵盖供电/气/冷/热等能源产供销一体化的复杂系统,其优化运行可实现对多种能源的综合管理和经济调度,采用IES替代数据中心的供能系统将是降低数据中心运行成本的有效方案。目前对IES的典型架构尚未明确定义,对基于数据中心的IES优化运行问题鲜有研究。首先介绍了IES以及基于数据中心的IES典型物理框架;其次分析了系统中耦合型运行设备的物理模型和能源集线器(energy hub, EH)及其扩展模型在系统中的应用;在此基础上,总结和梳理了国内外IES及基于数据中心的IES的优化运行现状,并提出了基于数据中心的多能源输入-多能源耦合-多能源输出的运行方式;最后,对基于数据中心的IES中能源不确定性及负荷预测、能源动态建模、优化调度策略及效益评价等重点发展方向和潜在的可研究内容进行了展望,以期为未来相关的项目落地、仿真研发等提供参考和借鉴。     

计及静态安全因素与热电最优潮流的综合能源系统联合运行优化模型

针对区域多能量枢纽(energy hub,EH)互联的热电耦合综合能源系统(integratedenergysystem,IES),提出一种综合考虑静态安全因素与热电最优潮流的IES联合优化运行模型。模型为双层结构,首先提出热电耦合网络最优潮流计算方法,并在此基础上建立整个系统的静态安全评估指标。上层模型以系统运行经济性与静态安全性为目标,优化各EH单元的冷热电输出;下层模型根据上层热电最优潮流计算结果,结合经济性目标,并兼顾光伏消纳能力,实现EH单元内部各机组的实时出力优化。最后结合算例仿真结果证明了所提模型的有效性。     

考虑能源子系统与储能的综合能源系统优化分析

针对当前综合能源系统（integrated energy system， IES）研究中未详细考虑含电-热-气-冷-汽子系统（power， heat， gas， cooling and steam subsystems， PHGCSS）协调运行效果的现状，研究计及能源子系统关键特征变量的IES日前稳态优化问题。首先，基于多类型负荷需求设计能源集线器（energy hub， EH）及能量耦合方式。在EH基础上提出耦合PHGCSS的能源站模型构架。然后，分别建立IES中PHGCSS稳态数学模型。在考虑峰谷分时电价机制基础上分析蓄电、蓄热、蓄冷对并网运行的IES日前稳态优化的影响。其次，在不同负荷结构下建立含PHGCSS日前稳态非线性优化模型。最后，通过算例分析验证对IES进行稳态优化计算和稳态运行分析的有效性，结果表明，所提模型与方法适用于含PHGCSS的IES日前稳态优化分析及日前动态经济调度，能够合理反映IES的运行特性。     

基于供需双侧博弈互动的园区多能运营商能源交易优化决策

随着能源市场改革的逐步深入,大量新兴市场主体涌入市场展开激烈竞争。在此背景下,以园区运营商对园区综合能源系统(integrated energy system,IES)进行管理并参与市场为应用场景,建立与供需双侧博弈互动的园区运营商能源交易决策模型。首先,基于Stackelberg博弈理论,同时考虑供给侧和需求侧市场主体的主动性,提出园区运营商供需双侧博弈互动框架。其中,园区运营商分别采用功率-价格曲线和分时统一价格与能源供应商和用户进行互动模拟。然后,采用能源枢纽(energy hub,EH)建模方法,详细构建园区IES调度模型,以园区运营商净利润最大化进行园区IES运行优化。接着,证明该博弈互动模型纳什均衡(nash equilibrium,NE)的存在性和唯一性,并提出相应的NE求解流程。仿真结果表明,所提博弈互动模型的求解具有良好的收敛性,园区运营商与供需双侧进行博弈互动可更好地调整自身分布式能源设备的运行,并以更低的成本进行购能。     

计及子区域间能量交换的多区域综合能源系统协调经济调度

在传统模式下,多区域综合能源系统（integrated energy system,IES）由于地理位置分散,往往都是独立运行,彼此间缺乏协调,难免存在资源配置不合理的问题,这不利于各区域的经济调度。文章首先提出一种多区域综合能源系统协调经济调度模型,其不仅能实现各自区域内的电热功率平衡,还能实现不同区域间的电热互补,然后采用分布式优化方法对模型进行求解。通过对比协调模式与传统的非协调模式,仿真结果表明,在该协调模式下,不同区域通过电能和热能交换,能够合理分配能源,实现综合能源系统的经济运行。从能源总需求量、储能设备调度结果和各区域间能源集线器（energy hub,EH）的能量交换情况3个方面验证了所构建模型的有效性。     

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。     

基于双层强化学习方法的多能园区实时经济调度

综合能源系统(integrated energy system,IES)中复杂的能量耦合关系、可再生能源出力和负荷等因素的不确定性,给IES的实时调度带来了诸多挑战.鉴于此,提出了一种双层强化学习(reinforcement learning,RL)模型以实现IES的实时经济调度.该模型上层是一个RL智能体,下层为优化...     

考虑综合需求响应与“双碳”机制的综合能源系统优化运行

针对我国经济社会发展所面临的高耗能、高污染问题,综合能源系统(integrated energy system, IES)为解决能源效率和环境污染等问题提供了新的途径。同时,灵活协调系统内各设备出力是实现系统低碳经济运行的关键前提。为进一步挖掘IES在经济运行与低碳环保方面的调度潜力,提出一种IES低碳经济调度模型。首先,建立一个包含光伏、风电、燃气机组、多种储能、碳捕集与电转气等设备的IES模型,并结合电、气、热负荷能源转换间耦合关系与柔性特征,构建综合需求响应模型。其次,考虑IES加入碳交易市场,引入阶梯式碳交易成本模型,对系统碳排放量进行制约。最后,以包含购能成本、碳排放相关成本以及需求响应补偿成本的系统综合运行成本最低为优化目标,采用CPLEX软件对模型求解。采用CPLEX软件对多种运行场景仿真求解,结果表明：所提出模型可有效降低系统运行成本与碳污染排放量。     

基于一致性的综合能源系统低碳经济调度

综合能源系统(integrated energy system, IES)是解决能源损耗和环境污染问题的有效途径。为提高IES的经济性和环保性,提出了一种基于一致性的IES低碳经济调度策略。首先,在IES中引入阶梯式碳交易机制,在碳交易成本函数构造中,提出一种随着碳排区间而递增的成本系数,通过成本的非线性递增来限制碳排放量。其次,综合考虑能量传输过程中的损耗问题,构建一种结合用能需求和传输损耗的供需平衡约束条件。然后,将电、热、气供能单元的增量成本作为一致性变量,利用领导一致性算法对IES进行分布式调度,进而实现各单元的供能最优输出。最后,结合不同的实验案例验证了所提低碳经济调度策略的有效性。     

能源互联网中能量枢纽的优化规划与运行研究综述及展望EI北大核心CSCD

构建由电、热、气等不同形式能源在生产、传输、消费等多个环节进行协同优化以实现优势互补的多能源系统是能源互联网发展的必经之路,有助于提升能源利用效率,降低能源供应成本。能量枢纽(energy hub,EH)是分析多能源系统的重要模型,自提出起就受到了学者们的广泛关注。首先介绍能量枢纽的基本概念及其建模方法,给出典型的多能源系统能量枢纽建模示例,综述能量枢纽的运行和规划优化模型及求解方法的研究现状,最后总结能量枢纽研究中的关键科学问题,并对能量枢纽未来的研究方向进行展望。     

计及N-1安全准则的能量枢纽优化配置

多种能源系统通过集成和优化而形成的综合能源系统(IES)为解决能源与环境问题提供了新途径。能量枢纽(EH)作为多种能源系统的耦合环节,其设备组成与容量配置对IES的安全经济运行至关重要。在此背景下,提出了一种计及N-1安全准则的含电力系统、天然气系统和热能负荷的EH优化配置方法。首先,在EH架构下,对IES的能源耦合部分进行建模;然后,以年综合运行费用最小为目标函数,考虑能源耦合部分约束、电力系统运行约束、天然气系统运行约束和电力系统的N-1安全约束,建立了EH优化配置的混合整数二阶锥规划模型,并利用商业求解器YALMIP/GUROBI求解;最后,采用一个IES算例对所构建的优化模型与求解方法进行了说明。     

基于配网节点电价的综合能源系统随机优化

综合能源系统(integrated energy system,IES)以可再生能源为核心,为配电网环境下多能源的接入和耦合利用提供有效载体。为了促进多元能源之间的高效能量转换,首先,引入交直流混合微网结构,建立了基于能量枢纽的IES模型。然后,根据上层配电网和下层能量枢纽之间的交互关系,构建一种二层递归式优化模型。配电网运营商(distribution system operator,DSO)利用能量枢纽的灵活性来提高系统经济收益,能量枢纽则依据配电网节点电价(distribution locational marginal price,DLMP)和用户负荷进行内部运行优化,从而形成配电网与能量枢纽之间利益的制约和平衡。同时,考虑分布式可再生能源出力以及用户用能行为不确定性,采用多场景随机规划方法,实现基于交直流混合型能量枢纽的IES随机优化。最后,结合IEEE-33节点配网算例进行仿真分析,仿真结果验证了该模型的鲁棒性和经济性。     

计及综合需求响应的商业园区能量枢纽优化运行

针对综合能耗高且增速快的商业园区的多能优化运行问题,首先构建了能实现灵活热电比、含光伏发电和电动汽车的商业园区能量枢纽(energy hub,EH)模型,然后在对园区各元件能量转化详细建模的基础上,计及分时电价及"冷热电气"综合需求响应(integrated demand response,IDR),建立了商业园区总运行成本最小的能量优化运行模型。算例对比分析了园区内设备参与IDR的不同模式以及分时电价拉开比和峰谷电价比对EH调度运行的影响,结果表明:所建立的模型能够协调多种能源的运行,达到降低园区总用能成本和由电网供电的等效负荷峰谷差。     

一种计及能量枢纽不同运行模式的综合能源系统混合能量流求解方法

综合能源系统的混合能量流求解是后续能量综合管理与调控的基础环节。为避免传统统一求解能量流时可能存在的模型维度高、收敛性差等问题,同时充分考虑能量枢纽（energy hub,EH）在不同运行模式下对系统能流分布的影响,提出了一种计及EH不同运行模式的综合能源系统混合能量流求解方法:基于EH建模以及建立电、气、热各能源子系统的能流独立求解模型,划分典型运行模式,利用EH单元输入输出的钳制约束对各能源子系统的能流独立计算结果进行迭代校正,实现EH在不同运行模式下的能流流程化求解。算例结果表明,此算例适用于不同运行模式的混合能量流计算,且具有较好的收敛性与合理性。     

基于先进绝热压缩空气储能站的电-热综合能源系统优化运行方法

为加强先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)与综合能源系统(integrated energy systems,IES)的多能互补协同,提高系统运行效率,文中提出了一种含AA-CAES能源站的电-热综合能源系统优化运行方法。首先,构建了含AA-CAES能源站的IES基本调度架构;其次,详细分析了AA-CAES装置在压缩和膨胀工况下的储热、换热及供热等特性,建立了AA-CAES电热联供联储运行模型;接着,基于热网管道传热延迟和损耗等动态特性,建立了考虑供热网储热惯性的热网方程;在此基础上,考虑了用户侧可调度资源,提出了计及综合需求响应的含AA-CAES能源站的IES日前优化运行模型;最后,在修改的IEEE33节点配电网和巴厘岛32节点区域供热网进行算例分析。仿真结果表明,所提方法可有效降低IES运行成本,提高IES可再生能源消纳能力。     

基于电价引导的电动汽车与综合能源系统交互策略

在能源互联网的大背景下,综合能源系统(integrated energy system,IES)和电动汽车(electric vehicles,EV)受到广泛关注.该文提出基于电价引导的IES与EV交互策略,平抑IES总电负荷波动,提高运行效益.首先基于模糊算法建立计及电价影响的EV用户充电概率仿真模型,提出动态分时定价策略引导EV有序充电,降低IES总电负荷峰谷差.其次,构建了包含EV电价引导层与IES能量调度层的双层能量调度模型,实现EV与IES的能量协同交互,并研究了基于电价引导的EV充电策略对IES能量优化调度和运行成本的影响.最后以北方地区某IES园区为运行场景开展算例研究,电价引导后IES的峰谷差降低了32.52％,IES运行成本降低了9.93％,EV充电费用降低了19.85％.结果 表明,基于电价引导的EV与IES交互策略能够减小IES总电负荷峰谷差,提高IES运行效益并降低EV用户充电费用,且上述效果随EV负荷比重增加而趋于显著.