城市能源系统综合规划模型的研究与应用

探索城市能源利用的最佳途径是构建低碳城市的重要保障,城市能源系统的合理规划是城市能源合理利用的前提,更是国内外关注的热点。目前的能源系统模型研究大多聚焦于城市能源规划的某一阶段或方面,对于指导中国大规模低碳生态城的开发建设具有很大的局限性;而SynCity模型是统筹考虑建筑选址布局、负荷需求以及能源技术选择、能流分布之间的关系的一种综合城市能源系统规划模型。文章系统阐述了SynCity模型,并将其应用到上海临港新城,通过工程实例模拟得出了CO2排放量最低目标下的最佳能源供求方案为燃气发动机热泵(GHP)和建筑热电冷(BCHP)三联供相结合的能源供应模式。     

计及能源网络特性的综合能源系统最优协调规划

对综合能源系统进行协调规划,可以提升整个系统运行的安全性与经济性,实现多种能流互补共济,并改善总的能源利用效率。在此背景下,对含天然气与热力管网的IES的规划问题进行研究。首先,在计及气网管存效应、热网延时效应与热网热量损失的情况下,构建含多个能源中心(energy hub,EH)的IES模型;然后,提出以规划期内投资和运行总成本最小为目标的IES协调优化规划的混合整数非线性优化模型,以确定EH设备和能源网络的优化配置方案;接着,采用增量法将所构建的最优协调规划模型转化为混合整数线性优化问题,并采用商业求解器Yalmip/Gurobi求解;最后,以包含6个EH的IES为例对所提协调规划方法进行验证。算例结果表明,在IES规划中考虑天然气与热力管网特性是必要的,所提方法是可行的。     

考虑综合需求侧响应的区域性综合能源系统运行优化

综合能源系统(Integrated Energy System,IES)为解决能源困境提供了新的途径。将需求侧响应引入区域性综合能源系统(Regional Integrated Energy System,RIES),在RIES框架下,提出一种考虑综合需求侧响应(Integrated Demand Side Response,IDSR)的运行优化模型。首先以典型的冷\热\电RIES为框架,根据能源生产、转换、消费各环节的能量流动关系,建立了RIES的多能量流模型。然后从能量转移的角度出发,分析了通过开展IDSR转移系统能量流,提升可再生能源消纳的潜力。最后以系统运行的经济性为目标,考虑系统能量平衡和各能源设备的运行约束,建立了考虑IDSR的RIES运行优化模型,并设计了求解算法。以某地区RIES为例,对所提的方法和模型进行了计算验证,结果表明开展IDR能够有效提升系统经济性,提高可再生能源消纳水平。     

基于改进粒子群的冷-热-电综合能源系统双层优化模型

基于能源集线器模型提出一种冷-热-电综合能源系统双层优化建模方法,在对园区各典型能源转化设备建模的基础上,综合考虑系统的运行成本及系统投资,并以某机场项目为例建立以系统年费为优化目标的双层优化模型.结果表明该模型可协调各类能源从而实现经济运行,具有较好的通用性与实用性.     

基于区块链的综合能源系统低碳优化调度研究

综合能源系统对实现能源可持续发展和构建绿色低碳社会具有重要的应用价值。针对综合能源系统调度过程中存在的发用电预测误差大、系统优化数据采集处理复杂和经济运行成本较高等问题,将区块链技术引入到综合能源系统优化调度中,并计及电、热、冷三种负荷综合需求响应和碳排放交易,调用智能合约,以系统经济性和环保性最优为目标,提出了适用于综合能源系统的低碳优化调度模型。利用区块链技术特性,构建了面向综合能源系统优化调度的总体架构,使得区块链网络成为整个综合能源系统信息交互与数据存储中心,同时保留了调度中心的部分导向作用,确保了电网的安全、稳定运行。仿真结果表明：区块链技术可以进一步挖掘综合能源系统数据价值,更好地实现信息交流透明性;同时,构建的综合能源系统的低碳优化调度模型能够有效提高系统供能的灵活性、运行的经济性以及环保性。     

国内外综合能源系统标准现状与展望

综合能源系统标准作为智慧能源产业技术基础的核心要素之一,对推动中国能源装备制造、电力系统安全稳定运行、科技成果产业化等都起着纽带和催化作用。为加快综合能源系统标准化进程,首先对国内外智能电网、微电网与分布式能源(distributed energy resources, DER)、能源互联网等方面标准规范的制定与发展现状进行了综述和分析;然后,从运行与控制、安全与保护、通信与自动化3个核心技术领域对综合能源系统标准进行整理和差异化分析;最后,针对未来能源领域标准化工作可能面临的新问题,分析综合能源系统技术标准的发展趋势,为国内相关标准的制修订提供参考。     

园区综合能源系统日前多目标优化调度

园区综合能源系统是目前中国综合能源示范项目重要的物质载体.园区综合能源系统优化调度往往兼顾多个量纲与数量级不同的目标.基于同里综合能源服务中心的实际工程建设,建立了考虑综合能源总体能效、综合能源成本和可再生能源协同消纳为目标的园区综合能源多目标优化调度模型.同时,利用标幺化后的目标函数固定步长求取Pareto平面的解集...     

计及碳交易成本的多能源站综合能源系统规划

冷、热、电等能源行业分开规划、独立运行的传统模式制约着电力系统综合能效的提高。为推行碳排放交易政策,改变传统单一经济目标主导的规划模式,将碳交易与综合能源系统规划相结合,提出一种计及碳交易成本的多能源站综合能源系统规划方法。首先,建立了包含碳排放量计算、碳排放初始配额和碳交易成本的数学模型。其次,在分析综合能源系统投资运行成本计算模型的基础上,以碳交易成本和系统投资运行成本最小为目标,计及电、冷、热多种能源约束和热网损耗约束,构建综合考虑经济性及低碳性的规划模型。算例仿真结果表明,地理距离较近的多能源站通过热网可实现热能互供互济,且在综合能源系统规划中计及碳交易成本能有效降低系统碳排放,提高系统整体能效,具有可观的经济效益。     

考虑需求侧协同响应的社区综合能源系统低碳经济调度

针对含电-热-冷-气子系统的综合能源系统中潜在的可调度资源,基于能源集线器,构建了包含燃气轮机发电系统、储能、需求侧响应模型在内的社区综合能源管理系统数学模型。该模型根据电、热、冷、气负荷需求特性的不同,分别建立相应需求响应模型。从社区能源运营商的角度出发,以包含系统运行成本和环境成本的系统总成本最低为目标函数,建立社区综合能源系统日前优化调度模型,采用Yalmip工具箱和Cplex求解器对算例进行求解,得到各个设备的最佳出力。仿真结果表明,对比未考虑需求侧协同响应的场景,电、热、冷、气需求侧响应参与调度可以优化负荷曲线,降低系统能耗,减少CO2排放,并使系统经济性达到最优。     

综合能源系统热能梯级优化及效率分析

为了提高系统的能源利用效率,提出了一种考虑 效率及热能梯级利用的综合能源系统优化运行模型。首先,依照品质特性对热能进行分级,分析其梯级利用的可行性;其次,按照用热客户需求和供热实际对热能进行分级和梯级利用;最后,通过实际算例进行验证和 效率分析。仿真结果表明,所提方案可以提高能源的利用水平,降低成本费用,为运行管理、能源利用提供指导。     

计及综合需求响应的园区综合能源系统优化运行

为提高综合能源系统对新能源的消纳能力,降低系统运行成本.以工业园区综合能源系统为研究对象,提出一种考虑综合需求响应的优化调度模型.首先,建立包含CHP机组、燃气锅炉、电锅炉等耦合设备的园区综合能源系统基本结构,并将系统需求侧柔性负荷分为可转移、可中断、可替代负荷3种,其中可替代负荷实现了多类能源之间的协调互动.其次,讨论需求侧灵活资源电动汽车的可调度价值,结合系统分时电价以及负荷曲线,有序引导电动汽车充放电以参与综合能源系统的优化调度.最后,进行实例分析,验证所提模型在运行成本、消纳新能源以及"削峰填谷"等方面的优势.     

计及综合需求响应的园区综合能源系统优化运行

为提高综合能源系统对新能源的消纳能力,降低系统运行成本.以工业园区综合能源系统为研究对象,提出一种考虑综合需求响应的优化调度模型.首先,建立包含CHP机组、燃气锅炉、电锅炉等耦合设备的园区综合能源系统基本结构,并将系统需求侧柔性负荷分为可转移、可中断、可替代负荷3种,其中可替代负荷实现了多类能源之间的协调互动.其次,讨论需求侧灵活资源电动汽车的可调度价值,结合系统分时电价以及负荷曲线,有序引导电动汽车充放电以参与综合能源系统的优化调度.最后,进行实例分析,验证所提模型在运行成本、消纳新能源以及"削峰填谷"等方面的优势.     

考虑综合需求侧响应的多储能区域综合能源系统运行优化

为了对区域综合能源系统进行优化的发展,依次将蓄电池、蓄热电锅炉和电转气(power to gas,P2G)设备加入能源系统中,分析加入不同设备后对系统运行的不同影响,之后考虑电、热、气3种需求响应,以系统运行成本最小为目标函数,建立包含各种储能设备的区域综合能源系统经济运行模型.设置7种场景进行对比分析,结果表明:在含...     

包含多投资主体的综合能源系统容量配置

包含风电、光伏等新能源的综合能源系统以实现电、热、冷等多能互补供能而备受关注.当多个投资者作为独立主体参与综合能源系统运营时,如何对各设备进行合理的容量配置,以更好地消纳新能源和实现各投资主体的利益最大化,是值得关注的问题.本文基于博弈论的纳什均衡原理,针对由风电设备、光伏设备以及冷热电联供设备3个投资者组成的综合能源系统,构建容量配置博弈模型,并采用粒子群算法（PSO）进行求解.在非博弈、非合作博弈以及合作博弈3种不同场景下的对比分析结果表明,在合作博弈场景下,各方投资者收益相对最大、容量配置相对最小,系统具有最大的整体收益,各参与者有明显的合作可能性.研究结果为多方参与供能市场提供了解决思路.     

计及风电和燃料电池的综合能源系统阻尼特性分析

综合能源系统可协调多种能源,有效提升新能源利用效率,已成为促进能源可持续发展的重要手段,研究多能源接入电力系统影响已成为综合能源系统发展的重要内容。针对计及风电和燃料电池联合并网运行的电力综合能源系统阻尼特性展开研究。首先,构建风电机组和燃料电池的数学模型,导出两者并网后系统小干扰稳定分析模型;之后,采用特征根分析和时域仿真分析法,针对算例系统研究不同运行工况/因素下计及风电和燃料电池的互联系统阻尼特性,包括其不同容量配比、不同接入方式以及联络线传输功率变化等。研究结果可为评估综合能源系统消纳新能源发电的能力及稳定运行提供技术参考。     

考虑不确定性的综合能源系统日前经济调度

考虑光伏出力和负荷的不确定性,研究一种适合工程推广的综合能源系统经济调度求解方法.首先,建立综合能源系统混合整数非线性概率模型;其次,采用特殊序列集合(SOS-2)方法对非线性模型进行分段线性化;然后,采用对称采样策略的无迹变换方法进行确定性转换,以揭示概率性背后隐藏的信息;最后,对比分析混合整数线性规划(MILP)求...     

考虑碳排放惩罚因子的综合能源系统优化规划

能源行业在碳排放中所占比重较大,是节能减排的主力军,为保证系统的可持续发展,有必要将碳排放考虑到综合能源系统规划.为此建立一种考虑碳排放惩罚因子的综合能源系统规划模型,首先,针对某园区的热、电负荷特征,提出4种规划方案,以净现成本最小为优化目标得到4种规划方案在考虑碳排放惩罚因子场景下的最优容量配置;其次,从经济效益与...