碳-绿色证书交易机制下考虑回收P2G余热和需求响应的PIES优化调度

为进一步促进园区级综合能源系统(park integrated energy system, PIES)的可再生能源消纳和碳减排,优化园区级综合能源系统的运行总成本,提出一种碳-绿色证书交易机制下考虑回收电转气(power to gas, P2G)余热和需求响应的园区级综合能源系统优化调度模型。首先,考虑阶梯式碳交易机制和绿色证书交易制度,以促进可再生能源的消纳和碳减排。其次,引入回收余热的电转气设备,优化电-热-气耦合关系来提高系统消纳可再生能源和碳减排水平。然后,建立含可削减、转移、替代负荷的需求侧响应模型,指导用户的用能方式由高能耗、高污染向低碳、可持续转变。最后,以购能成本、弃风惩罚成本、需求响应补偿成本、阶梯式碳交易成本、绿色证书交易收益之和最小为目标,构建PIES优化调度模型。算例结果表明,该模型可以有效促进可再生能源消纳和碳减排并降低系统运行成本。     

考虑冷热电需求耦合响应特性的园区综合能源系统优化运行策略研究

近年来,为了促进可再生能源消纳、提高能源利用效率,园区综合能源系统得到大力推广及应用,建立精细化的综合需求响应模型是实现园区综合能源系统供需双侧协调优化运行的关键。该文首先构建了能源供需双侧同时存在耦合的园区综合能源系统运行架构,然后基于电力负荷价格弹性响应模型推导建立了考虑冷热电需求耦合响应特性的精细化综合需求响应模型。在此基础上,以综合能源系统运行成本最小为目标,建立了园区综合能源系统优化运行模型,该模型通过优化能源需求侧的售能价格和能源供给侧的设备运行参数等,实现能源供给侧和需求侧的协调优化。最后基于一个典型综合能源系统对所建综合需求响应模型和园区综合能源系统优化运行模型进行仿真计算,计算结果表明,所提考虑冷热电需求耦合响应特性的综合需求响应模型可以准确描述多种用户参与需求响应的耦合响应过程,所提园区综合能源系统优化运行模型实现综合能源系统经济性的提升,促进可再生能源的消纳。     

考虑风电消纳的综合能源系统源荷协调运行优化方法

针对风电出力反峰特性导致综合能源系统消纳风电能力过低问题,在深入分析可转移负荷和风电消纳关系机理的基础上,提出考虑风电消纳的综合能源系统源荷协调运行优化方法。负荷侧将可转移负荷作为消纳可再生能源的主要手段,与微燃机和燃料电池等电源共同参与系统经济调度,形成源荷协调的运行优化模式。在该模式下,综合考虑系统运行约束条件以及设备约束条件,以风电消纳量最大和系统运行成本最小为优化目标,构建源荷协调的多目标优化模型,并利用NSGA-2算法对该模型求解。算例结果证明了所提方法的有效性。     

考虑供需双侧响应和碳交易的氢能综合能源系统鲁棒调度

双碳”背景下,为促进可再生能源消纳,约束园区碳排放和应对可再生能源的随机性,构建了含可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell, RSOC)的园区氢能综合能源系统,并提出考虑供需双侧响应、阶梯碳交易机制和可再生能源出力不确定的鲁棒调度模型。首先,采用RSOC和储氢罐消纳可再生能源富余出力。其次,引入有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)余热发电和综合需求响应构成供需双侧响应优化热电运行。然后,通过鲁棒优化理论处理可再生能源的不确定性。接着以系统购能成本、碳交易成本、弃风光惩罚成本和需求响应成本之和最小为目标构建鲁棒调度模型,并采用CPLEX求解。最后通过算例仿真结果验证了模型的有效性。     

基于改进小生境PSO算法的综合能源系统调度

以减少综合能源系统运行成本、提高可再生能源利用率为目的,在调度目标中考虑可再生能源消纳程度,构建了满足电热冷负荷的综合能源系统模型。针对传统粒子群优化算法PSO(particle swarm optimization)易陷入局部最优的问题,将小生境技术与粒子群算法结合并提出一种非线性递减惯性权重策略,利用改进的小生境粒子群优化算法对构建的综合能源系统模型求解,结果表明改进后的算法具有更好的寻优能力,所提模型在兼顾经济性的同时提高了系统对可再生能源的消纳能力。     

计及典型日选取与源荷灵活性调节的优化调度研究

针对电网面临的反调峰特性和新能源消纳问题,提出一种计及源荷侧灵活性调节资源的电力系统优化调度模型。首先,根据负荷特点采用改进SSE-PFCM聚类算法求取负荷典型日。其次,基于负荷用户对电价变化的不同响应行为,提取出具有需求响应潜力的两类负荷,并且分别为其构建计及乐观响应隶属度的模糊负荷转移率模型以及需求价格弹性模型。然后,计及需求响应不确定性模型以及火电机组深度调峰,以系统综合运行成本最小为目标构建优化调度模型,采用引入步长弹性系数的改进粒子群算法求解。最后,以改进IEEE 30节点系统为例进行多种场景的仿真计算分析,结果表明所提策略能够有效提升系统可再生能源的消纳能力和系统运行的经济性。     

考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化运行

区域综合能源系统是解决社会能源利用效率低以及可再生清洁能源难以消纳问题的有效途径之一。基于电力负荷与热力负荷在综合能源管理中具有相似的可调度价值,提出了一种考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化模型。首先,在电力负荷价格型需求响应的基础上,分析了热力负荷具有传输延迟、供热舒适度模糊性等固有特点,可作为柔性负荷参与到优化调度中,即热力需求响应;其次建立了包含风电、光伏、燃气轮机、余热锅炉、储能设备、燃气锅炉、以及电热负荷构成的热电联供型园区微网模型,以系统综合运行成本最小为目标函数。算例仿真结果表明,综合需求响应的应用提高了园区微网热电生产的灵活性,考虑电热力多负荷综合需求响应比单一考虑需求响应可有效地减少弃风、弃光,降低需求侧用户的总能源消耗成本以及系统的运行成本,提高能源利用效率,实现系统环保经济运行。     

综合能源系统优化调度下的需求响应研究与应用

综合能源系统作为能源互联网的基础,是提高能源利用率和可再生能源消纳能力的重要技术.需求响应通过引导用户改变用能的习惯和方式,对于优化负荷的分布和提高系统运行的经济性等方面的作用正逐渐得到了重视.通过对用户需求侧进行综合需求响应的精细化建模,以综合能源系统运行总成本为最低,建立了计及可削减负荷、可平移负荷、可转移负荷及可...     

灵活性资源参与的电热综合能源系统低碳优化

针对可再生能源的消纳问题,研究可控负荷机制与电-热耦合网中的储能调控策略,构建综合灵活性资源模型优化系统的低碳运行。首先分析区域电网中差异化布局的工业负荷调控机制,基于城市能源网架电热耦合建立可控负荷及电-热储能调控模型;然后以经济成本、风光消纳及碳排放为指标构建综合效益模型,提出碳排放流动拓扑,描述依附于能量流的碳排放流信息;最后对IEEE 33节点电网和45节点热网耦合能源系统进行仿真,分析多元灵活性资源响应对系统综合效益的改善效果,并通过拓扑直观显示典型场景中电-热碳排放流动过程。结果表明发掘灵活性资源能够提升电热综合能源系统对风光能源的消纳裕度,验证了所提方法的合理性和有效性。     

含电转气设备的气电互联综合能源系统多目标优化

随着能源互联网的发展,气电互联等综合能源系统成为未来能源利用的重要形式。电转气(P2G)技术的日趋成熟,为可再生能源消纳的问题提供了新的解决方案。在此背景下,提出一种含P2G的气电互联综合能源系统的多目标优化调度模型。模型考虑了系统运行成本最低、环境污染最小以及弃风成本最少三个目标,用多目标粒子群算法对模型进行求解,然后利用模糊理论挑选综合满意度最大的解作为折衷解,并通过算例验证了该模型的有效性;分析了P2G能够有效地对可再生能源进行消纳;发现了天然气负荷的变化对电力系统调度安排有较大冲击,进而影响系统的经济性和污染排放。     

考虑用户满意度和需求响应的综合能源经济优化调度

综合能源系统采用多能源协同供应理念,打破能源网络之间相互独立的格局,促进能源利用水平的进一步提升。然而,传统的综合能源经济优化调度模型未充分考虑用户的用能满意度,难以充分发挥需求侧用户的响应能力,故如何构建客观合理的能源调度模型成为目前亟需解决的问题。在需求响应的基础上,引入用户用能满意度指标和储能调节系数对负荷转移量和储能装置的充放功率时刻进行约束,同时在目标函数中考虑全面的环境成本,构建考虑用户满意度和需求响应的综合能源经济优化调度模型。仿真结果表明:所构建的模型在提升新能源消纳率和降低综合运行成本方面均取得了明显的成效。     

考虑可再生能源消纳效益的电力系统“源—荷—储”协调互动优化调度策略

为了提升可再生能源消纳率,降低电力系统运行成本,考虑以“源—荷—储”协调互动作为提升系统运行经济性与消纳可再生能源的手段。将常规机组、储能装置与负荷侧调度资源同时进行优化调度,综合考虑系统常规机组运行成本、负荷侧调度成本和可再生能源消纳效益,建立了基于“源—荷—储”协调互动的电力系统优化调度模型。根据决策变量的不同特性,提出了一种两级优化方法。第一阶段采用离散粒子群算法优化常规机组启停成本、弃风弃光成本和负荷调度成本;第二阶段采用双层连续粒子群算法优化常规机组燃料成本。通过算例仿真验证了该优化调度模型的有效性。     

计及大用户负荷管理的可再生能源消纳

负荷类型的不断复杂化、用户用电行为的不确定性,以及分布式可再生能源的高比例接入,导致配电网支撑下区域能源互联网的结构和潮流均发生了明显变化,也加大了电能传输和分配的复杂度,亟需提升分布式可再生能源接入下负荷管理的优化水平。首先从配电网的可再生能源消纳、灵活调度、多元控制需求出发,提出了含分布式可再生能源(distributed renewable energy,DREG)的负荷管理优化场景,设计了基于能源路由器的源荷协同优化方案;其次,通过用户影响度、负荷弹性度、公平性因子综合判断区域级用电大用户调度优先级,构建了基于调度优先级的可再生能源消纳引导机制;最后,通过多目标遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II)验证了基于大用户调度优先级的负荷管理优化机制,结果表明通过能源路由器的有效控制和适当的消纳引导机制可平稳负荷曲线、有效促进可再生能源消纳。     

考虑响应不确定性的高比例可再生能源微电网优化策略

为了响应“碳达峰,碳中和”目标,实施需求响应可高效平抑高比例可再生能源微电网的波动性,有助于电力行业实现深度减排。在微电网独立运行模式下,可通过能源大数据中心获取可再生能源出力、负荷需求及用户响应等数据,制定实时激励优化策略,从而降低弃风-光率和优化微电网运行。首先,建立不同激励下用户的收益情况与自身满意度之间的映射关系,通过Sigmoid函数改进云模型来衡量用户满意度与响应行为之间的不确定关系。其次,提出考虑响应不确定性的独立微电网实时激励优化策略,利用混沌烟花算法求解微电网下发的各时段激励,合理安排微电网各单元的出力情况。仿真结果表明,当用户负荷曲线进行消纳和削减的调整后,新能源的消纳率得到有效提升,微电网的运行成本也大幅降低。     

计及新能源消纳成本的多源荷互补规划技术

高比例可再生能源接入含电-气-热负荷的综合能源系统后增加了系统运行的复杂性,影响了系统的经济效益。因此,首先分析了系统源荷设备的耦合特性与市场机制下的新能源消纳模式,引入电力市场竞价机制与调峰两部制电价,以年净收益最大和运营收益最大为目标,构建计及新能源消纳成本的多源荷双层协同优化配置模型,算例结果验证了所提方法的有效性和可行性,可通过所提模型优化配置系统各类设备,提高了系统运营收益与可再生能源发电占比。     

含热泵的多时间尺度微能源网优化调度设计

近些年来,以风电、光伏为代表的新能源技术迅猛发展,为提高微能源网中风光分布式能源的利用效率以及促进可再生能源消纳,将风、光、储能装置、负荷（热、电）热泵、储热罐和微电网的形式进行整合,构建一个并网型源-荷-储综合能源微电网系统,并与大电网进行连接,提高可再生能源的利用率,确保微能源网实现经济高效、可靠稳定的运行,对微能源系统进行优化调度研究。系统引入负荷侧的价格型需求响应机制,并以包含风光发电运行成本、储能运行维护成本和购售电成本等综合成本最小为优化目标,构建各微能源的出力约束、容量约束和功率平衡等约束条件的优化调度模型,并用MATLAB求解模型,最后得到一个更加经济、适应性更强的微能源网优化调度模型。     

考虑可再生能源跨区域消纳的主动配电网多目标优化调度

提高对可再生能源的综合利用能力是主动配电网(ADN)运行控制面临的新增重要任务。为此,提出了一种面向促进可再生能源跨区域消纳的ADN多目标运行优化方法。首先,基于并网接口模型,推导了集中控制模式下分布式发电(DG)的有功、无功功率解耦可调范围,并提出考虑可再生能源跨区域消纳的ADN能量管理策略。在此基础上,分别以系统运行成本、可再生能源发电功率削减量以及系统网损三方面最小化作为目标,构建ADN多目标优化调度模型。该模型综合考虑了DG有功、无功出力控制、储能设备充放电以及可中断负荷的调用,并详细分析了网络潮流和分布式资源特性两方面的约束及其多时段耦合特征。鉴于所建模型具有高维、非线性特点,采用基于启发式策略的多目标和声搜索算法实现高效求解。以扩展的33节点配网系统为例,验证了所提模型的有效性以及ADN运行中计及可再生能源DG无功控制潜力的必要性。     

基于电-热联合市场出清的综合需求响应建模及策略

随着综合能源系统和多能源市场的发展,传统需求响应已逐渐向综合需求响应的方向转变。在综合需求响应中,用户既可以通过改变用能习惯,又可以通过转换能量来源参与响应,从而实现供需资源协调优化。以冬季居民电能、热能需求为场景,首先基于零售侧能源市场参与主体的机理模型,构建零售侧电-热联合双边竞价能源市场框架。其次,提出电、热负荷参与联合市场的竞价策略,进而建立以最大化能源生产者和消费者剩余为目标的电-热联合市场出清模型;考虑不同负荷的控制模式和运行机理,提出电、热负荷响应市场出清信号的控制策略。最后,通过算例验证了所提方法在实现供需双侧资源协调优化、促进可再生能源消纳以及用户节能方面的积极作用。     

考虑多类型能源转换与存储的综合能源微网优化运行研究

园区级综合能源系统作为典型的微型综合能源系统(micro-integrated energy system),通过多元消纳技术和多元存储技术增加可再生能源的就地消纳,提高综合能源利用效率。本文以综合能源微网系统日运行成本最低和最大程度消纳可再生能源为目标函数,考虑园区多种负荷平衡约束及系统元件运行约束,建立了含冷、热、电、气多种能源的外部供应、相互转换、存储与消费的综合能源微网系统日前调度优化模型。基于MATLAB的Yalmip工具箱编写了优化算法,调用Gurobi商业规划软件进行求解,通过建立可调节的天然气管道运行约束与联络线约束等多场景进行仿真,求得微网内机组的启停计划与出力分配值,探讨了外部能源供应约束限制对微网运行的影响。优化结果证明了模型求解方法的有效性。     

独立型微电网源荷协调配置优化

独立型微电网需要支持多种电源和多种负荷高效稳定的组网运行。针对源荷双侧的不确定性,提出一种通过源端模型和负荷端模型迭代协调达到系统综合成本最小化的优化配置方法。在源端,根据用户负荷,考虑供电可靠性和可再生能源利用率,以等年值成本最小为目标函数,对多电源容量进行优化配置并提出电源出力最优调度策略。对于负荷端,利用模糊隶属度函数对峰谷时段进行动态划分,根据电力需求价格弹性模型,以电力负荷与可再生能源发电功率的差值绝对值和最小为目标函数,对动态分时下的峰谷电价进行优化,计算用户需求响应后的负荷。源荷模型交替迭代,得到风光柴储多能系统综合成本最小化的最优解。对某海岛微电网进行仿真研究的结果表明,该优化模型能够提高可再生能源配置容量和渗透率,缓解弃电现象,减轻柴油发电机和蓄电池的工作压力,在保证供电可靠性和用户利益的同时增加微电网的经济效益和环保效益。