综合能源系统多时间尺度复合调度优化运行方法研究

针对综合能源系统多能网络与设备特性差异,该文建立集成热电联产机组、风力发电机组、燃气锅炉以及电转气等设备的综合能源系统运行框架;提出能反映能源站电、气能流耦合特性的系统能量枢纽模型。建立综合能源系统的日前优化模型、日内滚动优化模型、实时计划优化模型。基于三种优化模型,提出日前-滚动-实时的复合协调优化运行策略。根据电、热负荷以及风电出力的日前预测数据制定日前调度方案,为系统全天的运行情况提供初步的参考信息;然后利用短期滚动预测数据进行滚动计划,对日前计划方案进行滚动修正,制定各设备出力的基本运行点;最后利用超短期预测数据进行实时计划,得到与实际电、热负荷与风电出力情况匹配度较高的计划方案。通过算例分析验证,结果表明该文所提综合能源系统复合协调优化运行方法可以有效降低系统的运行成本,可提升可再生能源的消纳能力,并增加可再生能源的利用率。     

分布式新能源接入电网的集群优化控制策略研究

该文研究了分布式电源接入交直流混合微电网群的优化规划方法,提出2层优化规划数学模型,分别涵盖区域节点集群划分和分布式电源容量配置协同规划。上层规划模型使用节点耦合度和有功平衡度综合指标,以完成区域节点的集群划分和混合微电网群的构建任务。下层规划模型以投资成本、运行维护成本和购售电成本最小为目标函数,求解各微电网群中分布式电源的接入容量。同时,考虑系统的稳定性和可靠性,约束条件包括系统总节点数约束、节点电压偏差约束、分布式电源出力约束、群间交互功率约束和供电可靠性约束等。通过这些优化规划方法可以有效地优化微电网群的配置,提高电力系统的可靠性和经济性。     

CCHP系统优化配置及与传统热电联产系统的性能对比分析

分布式能源系统可实现多类型能源互补供能、能量梯级利用,具有高效、环保、经济、可靠和灵活等特点。该文建立以经济性为导向的冷-热-电联产系统(CCHP)混合整数非线性优化配置模型,可对冷-热-电联产系统的原动机容量和太阳能集热器面积进行协同优化。选取北京地区某居住建筑为研究对象,利用传统热电联产系统、CCHP系统、耦合太阳能光热系统的CCHP系统分别对其进行冷、热、电能量供应,基于以电定热(FEL)和以热定电(FTL)两种运行策略对联产系统进行优化配置,并从经济性和能效性方面对3种系统进行对比分析。结果表明,基于FEL策略优化得到耦合太阳能光热系统的CCHP系统在经济性和能效性方面更具优势。     

考虑风电消纳的电-热综合能源系统经济运行研究

为解决能源短缺等问题,各国为可再生能源的发展给予大力支持.但由于可再生能源具有随机性、波动性等特点,难以进行运行调控.如何增大可再生能源的消纳成为当下的研究热点.该文针对风电消纳问题进行研究,将电锅炉、电转气技术及储能设备引入综合能源系统中,并考虑电力需求响应负荷.系统总成本中考虑设备投资与运维成本、购电与购气成本,建...     

电转气成本特性对电–气–热综合系统调度的影响

电转气技术是一种有前景的连接电网与燃气网的方法,将广泛应用于电-气-热综合能源系统中,以提高其运行灵活性。然而,电转气较高的运行成本将影响其在综合能源系统中的应用。该文提出计及电转气成本和风电利用率的电-气-热综合能源系统调度模型,分析电转气成本特性对综合能源系统调度的影响。首先,介绍包含电转气的电-气-热综合能源系统,并对电转气的各种运行成本进行分析,以获取电转气的成本特性。然后,提出一种多目标综合能源系统日前调度模型,以协调综合能源系统运行,达到运行成本与风电利用率之间的最优折衷。最后,采用ε约束法和熵权法对模型进行求解。仿真分析表明:电转气成本特性对综合能源系统的调度有显著影响,该模型可有效得到最优折衷解。     

考虑源-荷-储多能互补的冷-热-电综合能源系统优化运行研究

综合能源系统（integrated energy system,IES）以多能互补和能量阶梯利用为核心,将大大提高系统的能量利用率,实现多种能流互补优化。通过建立冷-热-电综合能源系统,以系统总运行成本最低为目标函数,考虑设备模型约束和功率平衡约束,采用日前负荷模拟综合能源系统经济优化运行;同时考虑到系统在冬、夏季运行工况差异较大,采用分季调节运行模式,利用分支界定（branch and bound,B-a-B）算法求解优化模型。仿真结果表明,系统能量供给平衡,"源-荷-储"互补搭配性强,系统运行灵活、经济高效,同时,系统污染气体排放量少,有利于环境保护。     

基于持续运行目标的光热电站储热容量配置方法

光热电站利用储热系统在太阳光资源充沛与匮乏的情况下分别进行吸热和放热，其合理的储热容量配置对保证发电系统不间断运行、平稳出力至关重要。本文建立基于持续运行目标的光热电系统储热容量优化模型，以光热电站经济性、可持续运行为目标，考虑光热电站的热平衡、储热系统等约束条件，建立配置储热容量的模型。利用模型的计算结果对储热系统的吸放热进行控制，能够保证光热电系统的可控性和稳定性。     

分布式能源系统的多目标优化模型研究

根据多目标优化方法,以分布式能源系统节能性、经济性、环境性为目标,构建多目标优化模型,对系统设备选型和运行策略进行协同优化。     

碳政策下货运企业运营成本比较分析

考虑两种碳政策：碳交易、碳税,研究其对货运物流企业运营成本的影响。以总成本最小为目标,考虑车辆油耗与其载货重量的关系以及减少固定碳排放需要付出一定的机会成本,构建两阶段车辆路径优化模型,并设计遗传算法求解。数值分析显示两种碳政策的实施均增加了企业的经营成本,但促使企业减少碳排放;货运企业可以从两方面减少碳排放：1）减少固定碳排放,例如减少办公能耗与员工出差等;2）优化车辆性能,降低车辆的百公里综合油耗与提高车辆排放标准。     

考虑多目标优化模型的风电场储能容量配置方案

提出一种风电场配置锂离子电池和超级电容混合储能系统的新方法,利用小波包分频技术对原始风功率进行分解,得到混合储能系统补偿功率。以混合储能配置方案为优化变量,引入改进后的全寿命周期成本,建立了净收益-波动性-弃风量的多目标储能系统配置模型。采用改进概率变异粒子群优化(probabilistic mutation particle swarm optimization, PMPSO)算法对该模型进行求解,得到Pareto解集,对解集进行归一化处理,得出熵权最优配置方案,并与单目标最优方案进行对比,验证了熵权最优配置方案对经济性和功能性的兼容性。通过与自适应量子粒子群优化算法(adaptive quantum particle swarm optimization,AQPSO)进行对比,验证了改进PMPSO算法得到的熵权最优配置方案在保证弃风量和波动性较小的同时,配置更小容量的储能以获得更大的收益,满足多目标配置需求。     

不确定环境下复杂机械装配系统设备维修方法

为保障不确定环境下复杂机械装配系统的连续性并降低其维修成本,提出一种以马尔可夫决策理论为基础的设备维修策略动态选择方法。在综合考虑系统运行成本、缓冲库存成本、设备维修成本及停机损失成本的基础上,构建了装配系统可靠性成本模型。该模型以带有中间缓冲区的二级装配系统为研究对象,以设备状态和缓冲库存量为自变量,以可靠性成本为目标函数。分析了装配系统的不同运行状态,利用模拟退火算法和模糊非线性混合整数目标规划对可靠性成本模型求解,制定装配系统最优维修方法。该方法降低了装配系统停机时间,减少了设备维修次数,可为生产线设计和维修计划的制定提供依据。最后,通过算例分析验证了模型的有效性和可行性。     

计及先进绝热压缩空气储能多能联供特性的微型综合能源系统优化调度模型

先进绝热压缩空气储能（Advanced adiabaticcompressed air energy storage,AA-CAES）是一种清洁的大规模物理储能技术。相对于其他类型的储能技术,AA-CAES技术具有多能流联供的独特特性,这一特性使得其在微型综合能源系统中具有广阔的应用前景。考虑AA-CAES电站的多能联供特性,研究了含AA-CAES电站的微型综合能源系统优化调度策略。介绍了含AA-CAES电站的微型综合能源系统基本构成;基于AA-CAES电站的实际热力学过程,构建AA-CAES电站的冷热电多能流联合调度约束模型;在此基础上,以最小化系统运行成本为目标,建立含AA-CAES电站的微型综合能源系统优化调度模型;最后,采用天津中新生态城的数据进行模型验证。     

分布式光伏储能系统综合效益评估与激励机制

配电网中分布式能源渗透率不断增加,其有效消纳与控制成为新的热点课题。储能和分布式发电系统的结合可以平滑这些间歇电能并网,降低光伏发电对电网的冲击,并提高电网对新能源的接纳能力。鉴于储能发展的必要性以及分布式光伏储能项目面临的成本和经济性问题,建立分布式光伏储能系统全寿命周期的综合效益评估模型。该模型从项目成本、年收益、总利润和静态投资回收期等方面研究了分布式光伏储能系统的经济性,并从配电网改造和备用成本等方面评估了项目的社会整体效益。算例结果表明,分布式光伏储能系统发电自用率高,年净收益增长明显,其经济性对上网电价和度电补贴的依赖较小。随着光伏和储能技术的发展成熟,无储能系统将不再具备经济性优势,分布式光伏储能系统拥有更大的发展潜力。最后,结合国外可再生能源的发展经验,从社会效益回馈用户、电价激励和金融支持等角度提出了政策和激励建议,以促进分布式光伏行业的健康发展。     

考虑条件风险价值的多源协调优化运行策略

为实现双碳目标,电力系统呈现多种电源广泛接入的趋势。提出一种多源协调双层优化运行模型,上层模型将光伏、燃气轮机、储能等多种电源聚合为虚拟电厂,通过优化实现虚拟电厂整体的调度成本最小,针对光伏出力的不确定性,采用条件风险价值理论对风险进行度量;下层模型为系统出清模型,该模型以系统总成本最小为优化目标,考虑虚拟电厂与火电机组、柴油机组参与竞标,输出虚拟电厂实际中标容量返回给上层,使得虚拟电厂可根据实际中标容量调整各电源出力。为求解所构模型,采用卡罗斯-库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件和强对偶理论将双层模型转化为单层模型。最后,通过算例验证模型有效性,结果表明,多源协调运行参与系统调度,能有效减少系统运行成本,提高可再生能源消纳率。     

基于阶梯碳交易的碳捕集电厂-电转气虚拟电厂低碳经济调度

在能源互补和低碳经济的背景下,虚拟电厂(virtual power plant,VPP)是实现区域资源优化配置和新能源消纳的有效载体。在技术层面,通过碳捕集电厂(carbon capture power plant,CCPP)和电转气(power-to-gas,P2G)装置来实现CO₂的循环利用,建立碳捕集电厂-电转气耦合模型,并在负荷侧引入考虑用户满意度的价格型需求响应模型;在低碳政策方面,将阶梯型碳交易机制引入VPP,对碳排放进行约束。然后以总成本最小为目标,建立VPP低碳经济调度模型。通过设置不同调度场景进行对比,验证所建模型在VPP低碳经济运行方面的有效性,并通过敏感性分析探究阶梯碳交易参数对VPP碳排放量与成本的影响,结果表明所建模型对VPP进行低碳经济调度具有指导意义。     

计及蓄电池寿命的冷热电联供型微电网多目标经济优化运行

冷热电联供（combined cooling,heating and power,CCHP）型微电网不仅能为清洁能源的开发利用提供良好的平台,降低能源消费带来的环境污染,而且能够改善供电电能质量,降低系统损耗。为使CCHP型微电网经济计算更加符合实际运行工况,考虑将蓄电池寿命损耗带来的经济损失加入经济调度计算模型,同时考虑CCHP型微电网的经济性和环保性,建立CCHP型微电网的多目标优化模型。根据最大满意度的原则将多目标优化模型转化为单目标优化模型,利用改进型遗传算法,优化日内各微源的出力。通过算例对比分析多目标优化和各个单目标优化对微电网中各微源出力的影响,结果表明：多目标优化模型能够兼顾CCHP型微电网的经济性和环保性,更加接近CCHP型微电网的实际运行工况。     

考虑运行风险的含储能综合能源系统优化调度

为解决综合能源系统（integrated energy system,IES）中供需双侧不确定因素对运行调度带来的风险问题,提出了一种考虑运行风险的含储能IES优化调度模型。在目标函数中,用设备调整费用、失负荷惩罚费用和弃风弃光惩罚费用来量化系统运行风险。在约束条件中,区分了电能和热能的时间尺度差异,并计及储能的时间耦合性,建立了储能多时段耦合约束。然后提出了一种基于Benders分解的算法进行求解。最后通过算例分析了置信水平、储能功率及容量对IES运行费用及运行风险的影响。     

电动汽车参与风电场输出功率波动平抑方法研究

由于风电固有的随机性与间歇性,使得风电场输出功率往往具有较大的波动。然而考虑到储能装置的昂贵成本,单独为风电场配置储能装置不利于其经济运行。为此,文中针对考虑电动汽车参与的风电场输出功率波动平抑方法进行了研究。根据国家标准中风电“有功功率变化”的要求,通过爬坡率概念来描述风电场输出功率变化率。采用鲁棒优化的方法处理风电出力的不确定性,建立风电机组和电动汽车协调控制的双层优化模型：上层模型决策者是风电场,以风电场售电收益最大化为目标函数;下层模型决策者是电动汽车车主,以电动汽车电费支出成本最小化为目标函数。通过线性规划对偶定理和Karush-KuhnTucker（KKT）最优性条件将此鲁棒优化模型转化为混合整数线性规划问题进行求解。最后,通过仿真结果验证了所提模型和方法的有效性。     

基于线路保护反时限特性的含光伏发电系统风险备用优化模型

针对光伏并网后容易引起系统的不安全运行,传统的备用配置方法经济性较差的情况,为保证系统在弃光最小化情况下安全运行的同时提高经济性,引入失负荷及弃光风险指标,建立了光伏并网后不同场景下的备用优化模型。该模型以最小化发电成本和备用成本为目标函数,功率平衡、机组特性及可中断负荷等为约束条件,利用线路保护反时限特性将线路潮流约束转化为对应时间尺度的热稳定极限值,综合求解含光伏发电系统中的各种不确定性场景下,线路保护反时限特性所对应的不同响应速度备用优化调度模型。含光伏系统的IEEE 6机30节点系统算例验证了模型的合理性及方法的有效性。     

终端型多能互补系统的最优配置与性能分析

为建立典型终端型多能互补系统模型,了解不同优化目标下系统最优配置的特点和性能影响因素,提出一种集成太阳能、风能、天然气的终端型多能互补系统,并基于母线式结构对系统能流特性进行分析,建立系统设计运行一体化优化模型。研究了优化目标和能源价格对系统最优配置和性能的影响,阐明了微燃机、内燃机、吸收式制冷机等典型设备的适用场景,以及灵活性电源、储能装置对风光消纳的促进作用,验证了系统环保与化石燃料节约水平的一致性,以及当前考虑的技术经济水平下经济性与环保水平的反向关系。结果发现,存在最适宜的天然气价格确保下调压力适当,并明确了电价峰谷差大小对系统性能的影响,研究结果可为系统集成优化设计和能源价格政策制定提供参考。