基于深度神经网络的变工况下综合能源系统低碳经济调度

设备变工况特性给综合能源系统(integrated energy system,IES)经济调度的准确性带来了严峻挑战。为此,提出了一种基于深度神经网络(deep neural network,DNN)的变工况下IES低碳经济调度方法。首先,基于能量枢纽模型(energy hub,EH)和效率修正模型,建立具有可变效率的动态能量枢纽模型(dynamic energy hub,DEH)。其中,EH模型刻画多能源之间的耦合关系,基于DNN的效率修正模型提取设备效率的非线性特征。在此基础上,提出了以总运行成本最小为目标函数的IES低碳经济调度模型。算例分析表明,所提方法能实现IES低碳经济运行,有效提高调度模型的求解速度和精度。     

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。     

考虑电–气混合储能的海上微能系统标准化矩阵建模与联合优化调度EI北大核心CSCD

考虑电-气混合储能的海上微能系统(offshoremicro integratedenergysystem,OMIES)是一个涉及多能源多时空尺度的复杂系统,由供能系统(energysupplysystem,ESS)和石油生产系统(oil production system,OPS)两大部分构成,采用伴生气和电能协调储能。基于能源集线器(energy hub,EH)以及憥分析法,针对海上微能系统中的伴生气储库(associated gas storage,AGS)以及OPS中的特殊元件,提出了能量物质转换矩阵用以描述其输入输出的关系。进一步,对海上微能系统进行了标准化矩阵建模,并在此基础上建立了其供能系统和石油生产系统联合优化调度模型。最后通过算例验证了标准化矩阵模型的可行性,以及基于该模型的优化调度策略的有效性。     

考虑电–气混合储能的海上微能系统标准化矩阵建模与联合优化调度

考虑电-气混合储能的海上微能系统(offshoremicro integratedenergysystem,OMIES)是一个涉及多能源多时空尺度的复杂系统,由供能系统(energysupplysystem,ESS)和石油生产系统(oil production system,OPS)两大部分构成,采用伴生气和电能协调储能。基于能源集线器(energy hub,EH)以及憥分析法,针对海上微能系统中的伴生气储库(associated gas storage, AGS)以及OPS中的特殊元件,提出了能量物质转换矩阵用以描述其输入输出的关系。进一步,对海上微能系统进行了标准化矩阵建模,并在此基础上建立了其供能系统和石油生产系统联合优化调度模型。最后通过算例验证了标准化矩阵模型的可行性,以及基于该模型的优化调度策略的有效性。     

区域能源互联网多能协同优化中的储能效益评估

能源互联网通过横向的多能互补和纵向"源-网-荷-储"的高度协调实现能量的高效利用,被视作未来智能电网的发展形态.为评估多元储能配置在区域能源互联网(regional energy Internet,REI)多能协同优化中产生的效益,首先对区域能源互联网的架构进行了分析;接着以多元储能模型、多能耦合设备模型和能源路由器(...     

基于多元储能型微网的能源枢纽经济调度优化

当前迫切需要研究实现可再生能源与电网统一协调发展的能源互联网系统提供技术支撑.通过提出扩展的能源枢纽模型,基于考虑了太阳能光伏发电和可再生能源发电储能技术的参与.分析日常负载需求(例如电、热和冷却)和使用时间能源价格来设置优化问题.为了优化总能源成本,构建了一个数学模型,其中包括一些约束,例如能源枢纽的输入输出能量平衡,电价,系统的容量限制以及可再生能源发电技术的储能效率.比较了基于不同能源枢纽结构的运营案例,以评估太阳能应用和电池储能系统、可再生能源发电技术对运营效率的影响.结果表明,所提出的模型预测了电力和天然气的所需量的重大变化,从而导致总成本降低.     

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。     

基于综合需求响应的微能源网日前优化调度方法

微能源网是能源互联网(energy Internet,EI)终端供能发展方向,系统的经济优化运行亟需挖掘多能负荷的潜力,单一需求响应难以满足"源-网-荷"协调优化.针对微能源网中多种能源的耦合转换特性,首先,建立了含储能和综合需求响应(integrated demand response,IDR)的广义能量枢纽模型;引...     

广义多源储能系统综合建模与能量优化分析

综合能源配电系统(integrated energy distribution system,IEDS)中能量交互密切,能源耦合关系复杂,储能是其经济与稳定运行的关键环节。传统储能往往费用较高,且网络级大规模储能受限于地理环境、物理状态、经济条件等因素而未能广泛应用。针对上述问题,该文利用电力与天然气的灵活耦合与多能互补特性,通过对IEDS多能流优化调度与网络侧资源综合利用,提出了一种广义多源储能系统(generalized multi-source energy storage,GMSES)模型,可以在不改变IEDS网络结构、不新增储能设备的基础上,实现GMSES网络级储能充、放电功能与能量优化管理。在综合考虑能量流和设备约束的基础上,该文结合具体算例,探究了GMSES能量优化方法,验证了GMSES模型可有效提高系统经济性,并具有平抑可再生能源波动的潜力。     

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。     

考虑需求响应的电/热/气云储能优化配置策略

面向越来越开放的能源交易市场,为充分调动用户侧资源,提出了一种考虑需求响应(demand response,DR)的电/热/气云储能(cloud energy storage,CES)优化配置策略.建立含电/热/气云储能能源集线器(energy hub,EH)结构,从参与云储能商业模式的用户侧与云储能提供商出发,构建两...     

基于深度强化学习的电-气区域综合能源系统安全校正控制决策方法

电–气区域综合能源系统电、气相互耦合与影响,使得其安全校正控制难度大且对快速性要求高,为此,提出一种基于深度确定性策略梯度(deepdeterministicpolicy gradient,DDPG)算法的安全校正控制决策方法。首先,进行系统多能流与变量分析,建立安全校正控制的目标与约束条件。然后,构建基于DDPG的安全校正控制模型,设计目标奖励和各种约束条件奖励,提出结合基于综合灵敏度的安全校正知识经验设计目标奖励函数,使调整具有方向性,且目标奖励考虑能量枢纽(energy hub,EH)的经济效益及其可再生能源消纳;通过智能体离线训练,使其能够在线做出实时最优的安全校正控制策略,预先产生专家经验数据集存放于经验回放池,提高训练速度和收敛性。最后,通过含EH电–气区域综合能源系统仿真算例验证了所提方法的有效性。     

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。     

气电热联供网络规划与运行联合优化

多能源耦合系统是将电力、天然气、热能等通过能源集线器作为能量变换枢纽建立起来的混合能源网络,也是未来能源互联构架的一种发展趋势。该文对多能源耦合系统的结构和运行机制进行了阐述,提出了以能源集线器为调度枢纽的气电热联供网络规划与运行联合优化模型。该模型以规划建设、调度运行、可靠性等方面的总成本最小化为目标函数,同时兼顾了系统满足各能源系统网络约束、能源集线器（energy hub,EH）能量平衡等约束条件,是一个目标函数和约束条件都含有非线性项的混合整数优化问题,采用线性化和大规模优化方法求解,使耦合系统规划和运行共同达到最优。算例仿真将耦合与非耦合规划、耦合系统考虑元件种类不同的情况进行求解和对比,验证了该模型和处理方法的优越性和有效性。     

蜂巢状有源配电网中多端口能量枢纽控制策略

作为一种适应高比例分布式新能源接入的新型配电网架构,蜂巢状有源配电网利用多端口能量枢纽(multi-port energy hub,MEH)可实现多微电网/配网单元间功率的互联互济,如MEH中包含储能设备,可以进一步提升新能源利用率和电网可靠性。文中提出一种含储能的MEH及其分层协调控制策略。上层控制根据储能系统的荷电状态和配电网运行状态协调控制储能变流器与各并网端口变流器之间的功率分配,使得MEH在平抑新能源波动、配网故障恢复等运行模式下均能够对内部储能系统进行能量管理。下层控制通过将储能变流器有功功率的微分值反馈至储能系统控制环路进行补偿,提高储能变流器输入/输出有功功率响应速度。文中设计了MEH控制系统关键参数,利用MATLAB/Simulink对MEH在配电系统中的应用进行仿真。不同工况下的仿真对比验证了所提分层协调控制策略的有效性,证明该策略能够延长储能系统工作时间,提高储能系统有功功率变化率,减小直流母线的电压波动。     

计及虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度策略

储能设备可以实现负荷的跨时段平移,在综合能源系统的经济稳定运行中能够起到重要作用。但当下储能投建费用较高,难以大规模应用。而通过优化用户侧可控负荷,可达到类似储能设备平移负荷的效果。从电能、热能2个角度出发,提出了利用用户侧虚拟储能的区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)优化调度策略。首先基于电动汽车充电管理方法和楼宇蓄热特性,对电、热虚拟储能(virtual energy storage,VES)系统进行建模;进而将虚拟储能系统集成到考虑天气不确定性的区域综合能源系统调度模型中,该模型以降低能源系统日运行费用为优化目标,合理安排电动汽车充电并在温度舒适度范围内对建筑物室温进行调节,实现虚拟储能系统的充放能管理;最后以夏季系统用能场景为例,对优化模型进行仿真实证。仿真结果表明,虚拟储能设备可以起到负荷平移效果,削减储能配置容量。应用虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度模型可以在满足能源需求和温度舒适度的前提下降低系统日运行成本,提升系统运行稳定性。     

考虑能量枢纽间合作的优化运行方式

区域能源系统中,多个能量枢纽(energy hub,EH)间相互协调合作有利于提高系统的稳定性并降低自身的运行成本。因此,将多个EH构建为合作联盟,以合作的方式进行能源调度,通过沙普利值进行利益分配,制定相关策略,同时参与日前和实时2个市场,通过需求响应对负荷进行削减,进一步优化运行成本;构建多EH模型,对交易模式进行阐述,并考虑不确定性因素的影响,应用随机优化方法,以最小化运行成本为目标,在多个EH间应用该方法进行仿真,结果显示多EH间的合作能实现各个体的成本降低。     

基于热电比可调模式的区域综合能源系统双层优化运行

目前基于能量枢纽(energy hub,EH)的区域综合能源系统的优化运行缺乏对EH内热电联产(combined heat and power,CHP)机组热电比可调的考虑,且在此类场景中参与需求侧响应的负荷种类单一。针对此状况,构建双层优化模型,建立EH机组内部能效特性与外部能源分配的联系,实现内部机组高效运行和外部能源经济分配。模型通过卡罗需-库恩-塔克条件(Karush-Kuhn-Tucker Conditions,KKT)将双层优化转换为单层优化,并用确定性优化软件求解。算例结果表明,EH双层优化运行模型可减少用能成本,提高用能效率。通过调节CHP热电比,同时利用广义弹性负荷参与响应,可以减小CHP热电比与区域内热电负荷比之间差距,从而提高CHP供能比例,实现区域综合能源系统高效经济运行。     

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。     

面向综合需求响应的综合能源系统储能控制

综合能源系统(integrated energy system,IES)能实现能源的高效利用,在应对资源紧缺、环境污染等问题上具有重要意义。储能与综合需求响应分别作为未来综合能源系统的重要手段与功能,如何合理协调两者成为了综合能源系统理论研究和工程实践中的关键问题。针对面向综合需求响应的储能设备具体控制问题,首先基于模型预测控制(model predictive control,MPC)建立了综合需求响应对应的储能需求与储能控制指令之间的关系模型,随后利用遗传算法提出了求解前述模型控制信号优化解的求解方法,最后将所述理论应用于实际综合能源系统。仿真结果证明了所提自动化实现方法,能在利用历史负荷数据和预测信息提前计算储能设备未来控制指令的同时,保证控制输出具有较高精度,将拓宽现有储能应用范围,并充分提高综合能源系统能源利用率及经济效益。