光热电站作为黑启动电源时计及机组恢复效益的运行优化

聚光太阳能热发电（CSP）,又称光热发电,是集储热与产电为一体的可再生能源发电技术,具备良好的运行特性,有望成为服务于电力系统应急恢复的黑启动电源。基于此背景,该文对参与系统机组恢复充当黑启动电源的CSP电站运行优化展开研究。首先,通过场景分析法对太阳直接辐射进行不确定性分析处理,并建立CSP电站支撑电力系统机组恢复的双层优化模型;然后,针对模型制定双层优化求解框架,外层为系统机组恢复模型,求取系统机组恢复信息和CSP电站的功率输出,内层为计及机组恢复效益的CSP电站运行优化模型,求解CSP电站运行状态;最后,在含CSP电站的改进新英格兰10机39节点系统中对该文所提方法进行研究验证,结果表明该方法可以充分发挥CSP电站的灵活性,能够有效支撑机组恢复过程。     

基于光热电站与电动汽车的综合能源系统风电消纳策略

针对热电联产机组“以热定电”约束导致的弃风问题,提出一种基于光热电站（CSP）与电动汽车的区域综合能源系统风电消纳策略。首先,构造了CSP与热电联产机组协同运行的模型,研究了CSP配合联供机组实现热电解耦的机理;其次,分析了电动汽车无序充电对降低净负荷波动的负特性,通过引入车网互动（V2G）策略挖掘了负荷侧可调度资源削峰填谷的能力;然后,以运行成本及CSP日投资成本最小为目标建立了日前经济调度模型,探讨了电动汽车不同并网方式对CSP容量配置的影响,并利用条件风险价值定量分析了由预测误差引起的风险损失。基于求解器CPLEX展开多场景对比分析,结果表明:所提策略能够有效降低系统的弃风量和总调度成本,同时可为决策者在经济性与安全性之间的权衡提供参考方案。     

基于信息间隙决策理论的含光热电站及热泵的综合能源系统低碳调度优化

为解决电–热综合能源系统（integrated energy system,IES）中热电供需矛盾导致的弃风及环境污染问题,提出了含光热电站及热泵的IES低碳调度优化模型。首先,在能源侧利用热泵的供热灵活性,打破热电联产（combined heat and power, CHP）机组“以热定电”的运行限制;考虑光热电站与CHP机组联合运行,进一步提升CHP机组运行的灵活性。其次,对IES中各设备容量进行优化配置,针对风电、光伏及光热出力的不确定性,采用信息间隙决策理论进行处理,提出风险规避鲁棒模型。最后,通过9节点测试系统验证所提模型的有效性,并划分不同场景验证光热电站及热泵对IES的优化效用。     

融合柔性负荷和碳交易机制的矿山综合能源系统运行优化

为提高矿山伴生能源的利用效率，促进风电消纳和降低碳排放量，构建一种融合电热柔性负荷和碳交易机制的矿山综合能源系统经济运行优化模型。首先，综合考虑煤层气、乏风和矿井涌水等矿山伴生能源，给出矿山综合能源系统的基本架构；其次，揭示电/热柔性负荷对矿山综合能源系统优化运行的影响，建立电/热柔性的负荷模型；接着，将碳惩罚成本引入到系统运行优化中，以总运行成本最小为目标，构建矿山综合能源系统的低碳经济运行优化模型。仿真结果表明，所提模型能够兼顾系统的低碳性和经济性，提高风电利用率。     

考虑电-气-热需求响应和阶梯式碳交易的综合能源系统低碳经济调度

为提高综合能源系统的能源利用率,进一步限制碳排放,使其实现低碳经济运行,提出一种基于需求侧响应和阶梯式碳交易机制的综合能源系统优化调度模型。首先,在需求侧考虑多元负荷灵活的响应能力构建含有电-气-热负荷的需求响应模型。其次,运用生命周期评估方法分析综合能源系统中不同能源链的碳轨迹,精确计算系统的总碳排量。最后,在综合能源系统中引入基于生命周期评估的阶梯式碳交易机制,构建以购能成本、碳交易成本、弃风成本最小为目标的优化调度模型,并调用CPLEX工具箱对4种典型场景下的总成本进行优化计算。结果表明,在阶梯式碳交易机制下,优化目标中考虑碳交易成本,引入需求响应使总成本减少了2.58%,碳排量下降了15.71%,在提高系统运行经济性的同时大幅度降低了碳排放量。     

考虑空调负荷和柔性热负荷响应的综合能源系统储能鲁棒优化配置

针对园区综合能源系统储能的容量配置问题,为提升在源–荷不确定性下的系统规划与运行的经济性,提出考虑空调负荷和柔性热(冷)负荷日内响应源–荷不确定性的电/热混合储能的鲁棒配置方法。首先构建了空调负荷和柔性热(冷)负荷应对源–荷不确定性的日内响应模型。其次在考虑系统多能互补的基础上,基于日前优化运行与日内响应,以年化运行成本和投资成本最低为目标函数,建立电/热混合储能鲁棒优化配置模型。最后通过算例验证了本文储能的配置方法对系统规划–运行的经济性的提升效果,分析了考虑负荷日内响应源–荷不确定性和源–荷预测精度对储能配置容量的影响。     

基于GAN场景模拟与条件风险价值的独立型微网容量随机优化配置模型

为了考虑风光不确定性给微网运行带来的风险,针对独立型微网的容量优化配置,提出一种基于生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)场景模拟和条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)的容量随机优化配置模型。首先利用GAN模拟大量风光出力场景,再用K-medoids聚类进行消减得到若干典型场景;其次,以微网供电可靠性为约束,以经济性和可再生能源利用率为目标函数,通过CVaR度量因风光资源不确定性给微网系统带来的运行风险,并将其以平均风险损失的形式与目标函数相结合,构建微网电源容量随机优化配置模型;最后,采用电源损失风险和负荷风险损失指标对配置结果进行评价。仿真算例表明,相比于仅采用典型年风光资源数据进行配置的传统方法,文中提出的模型对于规划周期内可能出现的运行场景适应性更好。     

考虑用户舒适度的虚拟电厂热电联合调度模型

热电联产（combined heat and power，CHP）机组“以热定电”的运行模式极大制约了系统调峰能力，导致弃风限电形势严峻，突破CHP机组热电间刚性耦合关系成为促进风电消纳的关键。基于此，采用虚拟电厂模式聚合CHP机组等分布式能源作为整体参与电网运行，充分考虑用户舒适度，将固定负荷曲线转换为需求区间，使热、电负荷在时间轴上具备柔性可调能力，在满足用户舒适度的同时灵活调整CHP机组出力，有效缓解弃风现象。此外，采用多场景法处理风电出力不确定性，以虚拟电厂自身收益最大化为目标构建热电协调调度随机规划模型，实现热、电系统的协调优化运行。最后，通过算例验证所构建模型的有效性和合理性，结果表明：考虑用户舒适度能够有效促进风电消纳，提升虚拟电厂经济效益。     

含光热电站的电-热能源系统优化运行机制

探索以风光为代表的新能源低碳高效利用是我国实现"双碳目标"的重要需求。光热发电(concentratedsolar power,CSP)作为新兴太阳能利用方式兼具低碳发电和高效储能的功效,但目前受限于自身发电成本较高及有限的市场补偿机制,其供能潜力未得到充分发挥。开发CSP储热系统的高温供热功能及其与电–热系统协调运行对提高新能源消纳、降低碳排放有重要意义。因此,建立了含CSP电站并且考虑绿色证书交易的电–热能源系统优化运行模型,从运行经济性、可再生能源利用率和低碳效益方面提出了评价指标。用IEEE标准算例系统验证了模型的有效性,并探索了CSP储热容量的最优配置方案,分析了不同绿证交易价格和系统收益分配比对CSP成本的补偿作用。最后用西北某省实际算例对CSP参与供热的可行性和灵活运行效益加以论证,为"碳中和"背景下CSP在电–热综合能源系统中的减碳规划和运行提供方法支撑。     

计及源-荷不确定性的综合能源系统两阶段优化调度

“双碳”背景下,为实现清洁能源稳定消纳,降低能源机组碳排放,提高综合能源系统运行经济性,提出一种低碳综合能源系统两阶段优化调度策略。日前调度考虑综合需求响应平抑供需差异波动风险,基于条件风险价值理论优化供能方案,保障系统运行稳定性;日内供能通过构建低碳综合能源系统模型,引入碳捕集设备、储碳装置与电转气协同运行,进一步消纳清洁能源的同时,提升系统的低碳性和经济性。基于此,构建以综合成本和碳排放量最小为低碳经济运行目标的模型,利用max-min模糊算法得到折中最优解,通过设置不同场景,对比验证了所提方案的有效性。     

计及碳捕集和需求响应的综合能源系统低碳经济调度策略

发展综合能源系统是实现经济发展和节能减排的关键举措。首先,为提高机组的调峰能力、减少CO2的排放,将碳捕集技术引入综合能源系统,研究其对综合能源系统灵活、经济、低碳运行的作用。然后,为减轻负荷和风电峰谷波动给系统带来的压力,考虑电、热负荷的需求响应作用,实现综合能源系统的健康、可持续运行。最后,考虑能源协调与耦合作用,以最小化综合成本为目标,构建电-热综合能源系统低碳经济调度模型。算例分析的结果表明,碳捕集和需求响应的共同作用减少了系统的总运行成本和碳排放成本,从源荷双侧促进了风电的消纳,促进了电-热综合能源系统的灵活调度和低碳运行。     

基于深度强化学习的微电网源-荷低碳调度优化研究

提升可再生能源在能源供给中的比例成为实现低碳经济的重要举措之一。为减少碳排放量并降低用电成本,提出了一种基于深度强化学习的微电网低碳经济优化调度模型。首先,介绍了碳排放流理论并基于此构建了碳计量模型以及阶梯碳价模型;其次,将低碳经济优化问题转换为一个马尔科夫决策;最后,利用深度强化学习对该多目标优化问题求解。实验结果表明,所提方法通过控制发电机组的出力以及负荷的转移,有效地提升了系统经济性并降低了碳排放量。     

考虑低碳需求响应的碳捕集燃煤电厂配置-运行协同优化

针对电力系统的低碳经济运行问题,提出一种考虑低碳需求响应的碳捕集燃煤电厂配置-运行协同优化方法。考虑燃煤电厂发电系统和燃烧后碳捕集系统存在强耦合关系,在gCCS平台采集溶剂型碳捕集燃煤电厂的运行数据,采用多元线性回归方法进行模型参数识别,构建其稳态数学模型。应用碳排放流理论计算负荷侧碳排放成本,并根据机组碳排放强度进行碳配额分配,构建低碳需求响应模型。基于此,上层优化模型以电厂配置成本最低为目标函数,满足容量优化配置约束。下层优化模型以运行成本最小为目标函数,满足系统运行约束。采用改进IEEE 24节点系统作为算例进行仿真分析,验证了所提策略的有效性。     

计及风电不确定信息间隙的火电-储能-需求响应多源低碳调峰交易优化模型

将碳排放权交易融入调峰交易中,核算火电调峰产生的碳变动效应,提出多源低碳调峰成本核算方式,构造确定性多源低碳调峰交易优化模型。针对风电不确定性,利用信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)反映风电预测值与实际值的信息差距,构造不确定性多源低碳调峰交易优化模型。最后,选取中国西北某局域电网作为仿真系统验证所提模型的有效性和适用性。结果表明,所提多源低碳调峰交易模型可以促进风电并网,实现各参与方共享合作效益,确立不同风险态度决策者的调峰交易方案。     

考虑源荷两侧不确定性的含风电电力系统低碳调度

大规模风电并网是实现电力低碳环保发展的必然趋势,而风电与负荷的随机波动性对系统的影响不容忽视。提出一种考虑模糊机会约束的低碳型经济调度模型,同时计及源荷两侧不确定性对含风电电力系统低碳调度的影响。将阶梯型的碳交易成本引入目标函数中,旨在降低系统碳排放量,提高系统风电消纳量。针对风电并网后系统的不确定因素,引入模糊机会约束,将确定性约束松弛为含有模糊变量的系统约束,利用梯形模糊参数将其清晰化处理,并通过CPLEX对模型进行求解。算例分析表明所提模型可有效提高风电消纳水平以及降低碳排放。     

计及源荷不确定性和变工况特性的区域综合能源系统优化调度

为保证系统的经济可靠运行,考虑了荷源不确定性及能源耦合设备的变工况特性对系统运行的影响。首先,基于能源梯级利用原理,建立了包含风电、燃气轮机、电转气（P2G）及多种能源耦合设备的区域综合能源系统（RIES）架构;其次,通过构建动态能源集线器（DEH）模型,分别从能源供需双侧反映设备变工况特性对系统能源耦合的影响。同时,以系统调度成本最小和碳排放量最少为目标,将确定性的系统约束转换为基于可信性理论的模糊机会约束,构建了考虑源荷不确定性和设备变工况特性的RIES模型。最后调用CPLEX求解器对模型进行求解。结果表明,所建模型可以有效描述系统的不确定性风险,促进风电消纳,提升系统的经济性与低碳性。     

计及光热电站与风氢系统互补运行的低碳经济调度策略

为促进风能高品质利用、降低系统的碳排放水平，提出一种光热电站与风氢系统互补运行方式：将系统弃风作为制氢的电力来源以实现同节点下两者的光热-氢耦合。分析了光热电站中不同电转热环节对系统低碳经济效益的影响，将电转气的氢能利用阶段分为CO2甲烷化和氢燃料电池运行，二者作为低碳技术的有效手段，辅之以绿证-碳交易机制的低碳市场政策，进一步挖掘联合运行系统的减排能力；以系统综合运行成本最低为目标建立低碳经济调度模型，再利用McCormick方法将混合整数非线性优化问题转化为混合整数线性优化问题，并运用CPLEX求解器对模型进行求解；在改进的IEEE 30节点系统上进行仿真验证，通过多场景的设置，对比验证所提策略的有效性。     

考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度

深入挖掘火电机组深度调峰能力、实现风光火储多能互补运行是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。提出火电机组深度调峰和爬坡成本、污染物惩罚成本、储能系统运行成本及新能源弃电惩罚成本的计算方法,建立了考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度模型。分别以风光出力最大、净负荷波动最小和系统运行成本最低为优化目标,并设定火电机组的不同调峰深度,对含高比例新能源的风光火储系统在典型日的优化调度策略进行仿真计算。结果表明：所建立的模型能够满足不同优化目标下的风光火储优化调度策略计算;通过提升火电机组深度调峰能力,可有效降低新能源弃电率。     

计及液态空气储能与综合需求响应的综合能源系统低碳经济调度

提高供应侧风电、光伏等清洁能源的消纳,降低传统火电机组的碳排放是实现能源结构转型以及碳达峰、碳中和的重要手段。针对能源系统低碳运行的问题,提出了一种包含储液式碳捕集电厂、电转气、液化天然气气化站以及利用液化天然气冷能的液态空气储能的综合能源系统低碳经济调度策略,并结合需求侧的响应策略,从供需两侧联合调度以实现综合能源系统的经济性和低碳性。最后,以改进的IEEE 30节点电力系统与6节点天然气系统为例,验证了所提出的低碳经济调度策略可以提高系统的风电消纳,减少系统的碳排放量,削峰填谷效果更为明显,并可有效降低系统运行的总成本。