考虑供给-需求调控成本动态变化的园区供用能综合优化模型

对于包含柔性负荷的园区级综合能源系统,可通过调整各能源转换设备的出力改变冷、热、电、蒸汽等能源产品的供给量,也可通过需求侧管理调整各类能源产品的实时需求量。各能源转换设备出力调节及需求管控措施均需相应的成本,有必要对冷、热、电及蒸汽等能源产品的生产侧和需求侧进行综合协调。通过构建冷热电气各类能源转换系统与需求调节措施动态成本的数学模型,以供用能综合成本最低为目标,对能源转换设备出力和需求调节进行综合优化。结果表明：同单纯调节能源转换设备出力相比,园区能源转换设备出力与需求综合调控可进一步降低供用能成本。     

考虑供给-需求调控成本动态变化的园区供用能综合优化模型

对于包含柔性负荷的园区级综合能源系统,可通过调整各能源转换设备的出力改变冷、热、电、蒸汽等能源产品的供给量,也可通过需求侧管理调整各类能源产品的实时需求量。各能源转换设备出力调节及需求管控措施均需相应的成本,有必要对冷、热、电及蒸汽等能源产品的生产侧和需求侧进行综合协调。通过构建冷热电气各类能源转换系统与需求调节措施动态成本的数学模型,以供用能综合成本最低为目标,对能源转换设备出力和需求调节进行综合优化。结果表明：同单纯调节能源转换设备出力相比,园区能源转换设备出力与需求综合调控可进一步降低供用能成本。     

基于冷热电联供的多园区博弈优化策略

园区一般涉及冷、热、电等多种能量流的生产、转换和使用,通过利用冷热电联供综合能源系统可以有效提高能源利用率、缓解能量供应压力。考虑动态电价机制下园区用电价格受市场需求影响,不同利益主体间存在博弈竞争关系。鉴于此,建立了基于冷热电联供的多园区非合作博弈优化模型,各园区以日运转成本最小为目标函数和其他园区共同参与博弈,同时考虑联供系统各单元出力、储能设备等约束条件,实现园区多能流互补协同优化。最后,以某地区三个园区的冷热电能流协调优化控制为例进行了仿真分析,算例结果表明所建立的博弈优化模型能合理分配联供系统出力及购电功率,不仅可以降低园区日运转成本,而且可以降低电网负荷峰谷差。     

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。     

计及可平移负荷的分布式冷热电联供系统优化运行

冷热电联供系统作为将能源从电力向气、热、冷系统进行扩展的能源集成系统,已经成为能源互联网的重要组成部分。针对冷热电负荷需求的随机性和不匹配性,从供能侧和负荷需求侧控制的角度对冷热电联供系统的综合优化运行问题进行了研究。结合冷热电联供系统内各类可平移负荷的用电特性,从满足各时刻供能侧与需求侧的热电比相匹配的角度建立了可平移负荷模型,并且分别对于冷热电负荷进行负荷平移。然后建立了包含经济、能源和环境等多方面运行成本的优化调度模型,并且利用遗传算法对系统各设备出力进行了优化求解。最后通过算例仿真分析了冷热电联供系统的负荷平移在削峰填谷,减少综合运行成本等方面的作用,从而验证了所提模型和算法的有效性。     

冷热电联供型微电网优化运行及敏感性分析

冷热电联供型(CCHP)微电网是一种以联供设备为核心,包含多种分布式单元存在冷热电三种能量平衡的微电网形态,具有能源利用率高、供电可靠性高、环境污染小、调度灵活等特点。文中建立由多种微电源数学模型和约束条件组成的混合整数规划模型,使建立的系统更实际情况。从微电网经济调度运行出发,在满足微电网冷热电负荷需求下,以系统的整体费用最小为优化目标,采用CPLEX优化软件求解,仿真了各月典型日的优化运行,从仿真结果可以了解不同电源在不同时段的出力情况,使电源经济运行。同时对天然气价格进行敏感性分析,分析该价格对各电源出力情况的影响。     

有源配电网下多能互补协调优化策略研究

首先以冷热电联供系统和有源配电网为基础,以经济调度为目的,建立了一种新型的综合系统。该综合系统加入了风力、光伏等分布式能源。研究了综合系统的协调优化调度方法,基于用户的冷-热-电负荷特性,利用以电运行和以热运行策略混合使用,结合联供系统的运行成本、配电网的网损最小为优化目标,建立了多目标联合优化模型,考虑了电网的分时电价与天然气的费用,对联供系统热电运行出力进行了综合优化。以山东省某示范园区的夏季负荷为例进行分析,验证所提方法能够有效提高联供系统的效率以及能源的利用率,显示了多种清洁能源互补发电的作用和经济优势。     

基于混沌自适应粒子群算法的冷热电联供系统优化

在研究冷热电联供系统优化运行的过程中,为了更好地优化调度冷热电联供系统中各设备的出力,提出了基于Tent映射的混沌搜索和非线性自适应粒子群算法相结合的优化算法。建立了一个包含风机、光伏、微燃机和燃气锅炉等主要设备的冷热电联供系统模型。以联供系统的运行成本、污染物排放量和能源利用率为目标,建立了多目标优化模型。在满足设备出力、功率平衡等约束条件下,利用Matlab进行了优化求解。仿真结果表明,所提出的冷热电联供系统优化方法,可以有效地提高经济效益,减少污染排放,提高能源利用率。     

智能社区综合能源优化管理研究

居民负荷由于用电时间集中,已成为电力峰荷的主要组成部分,同时随着智能电网技术的发展,需求侧响应作为缓解电力供需矛盾的有效途径备受关注。以智能社区为背景,结合冷热电联供(Combined Cooling Heating and Power,CCHP)系统能效高、经济效益好等优势,与居民需求侧响应的潜力,提出两阶段优化模式。第一阶段,社区物业根据负荷预测及光伏出力预测,优化CCHP系统各部分出力,最大化物业净收益。第二阶段,家庭能量管理系统(Home Energy Management System,HEMS)根据CCHP系统启停及出力情况与分时电价,优化家庭负荷工作时间,最小化用户费用。最后通过对比不同案例仿真结果,证明了该两阶段优化模式能够实现供能侧与用能侧的双赢。     

考虑系统与用户双侧协同的区域多能源系统运行优化

区域综合能源系统(IMES)中设备类型日益丰富使多种能源交互过程复杂,也对运行优化提出了更高要求。本文以区域能源运营商为主体,在系统侧和用户侧同时利用了IMES的多能互补特性,建立了双侧协同运行优化模型。IMES根据实时能源价格以及用户负荷需求曲线进行日前优化,系统侧在优化供能设备出力的基础上,提出通过调节能源转换设备的分配因子来提高系统中多种能源需求的匹配度;并在用户侧的综合能源需求响应中加入用能替代来提升用户侧可响应容量。最后,利用粒子群算法求解模型,并通过算例验证,计及用能替代的系统与用户协同优化实现了内部供能设备的高效运行,有效降低了运营商的用能成本,增加了收益。     

面向能源互联网的新型需求侧管理模式研究

目前,能源互联网已经成为我国电力系统发展的主要方向。能源互联网的建设将在很大程度上改变目前能源利用现状和管理模式。从需求侧管理的角度,阐述能源互联网条件下的新型控制策略,传统的需求侧管理是基于电网与用户的相互作用,通过相关协议达到对负荷的部分可控,能源互联网的发展,使得用户侧的信息交互更加重要与频繁,同时由于各种能源发电形式的接入,使得对用户的负荷管理也越来越重要。提出一种面向能源互联网的需求侧管理方法,该方法利用用户侧健全的通讯基础设施,在每个用户的智能量测设备中增加用电计划控制模块,该模块借助博弈论的思想使每个用户根据其他用户的用电计划制定出使得自己用电支出最小的用电计划,最终得到所有用户的能源消费计划。在整体的能源消费计划下,达到系统运行的峰均比和发电成本最小。最后,通过实例仿真证明了该负荷管理模式的有效性。     

乡村配电网供能范围与负荷调控技术协同优化方法

乡村用户较为分散、用电负荷密度低,其配电网设备利用率远低于城镇。各用户负荷曲线的波动特征不同,不同用户组合后总负荷曲线的平准化程度不同,对配电网的供能范围进行优化具有提升线路和设备利用率的潜力。同时,各类需求侧负荷调控技术的应用也可调整用户的负荷曲线,减小各用户的供电峰谷差。为实现乡村配电网规划和需求侧负荷调控方案协同优化,在对农村配电网构建成本、用户需求侧负荷调控成本进行数学描述的基础上,构建了用户聚合和各用户需求侧负荷调控协同优化模型,对各用户需求调控和配网线路供能范围进行综合优化。案例研究表明,对配电网供能范围和用户需求侧负荷调控措施进行协同优化,可以明显提升农网线路及附属设备的平均利用率,减少农村电网建设成本。     

乡村配电网供能范围与负荷调控技术协同优化方法

乡村用户较为分散、用电负荷密度低,其配电网设备利用率远低于城镇。各用户负荷曲线的波动特征不同,不同用户组合后总负荷曲线的平准化程度不同,对配电网的供能范围进行优化具有提升线路和设备利用率的潜力。同时,各类需求侧负荷调控技术的应用也可调整用户的负荷曲线,减小各用户的供电峰谷差。为实现乡村配电网规划和需求侧负荷调控方案协同优化,在对农村配电网构建成本、用户需求侧负荷调控成本进行数学描述的基础上,构建了用户聚合和各用户需求侧负荷调控协同优化模型,对各用户需求调控和配网线路供能范围进行综合优化。案例研究表明,对配电网供能范围和用户需求侧负荷调控措施进行协同优化,可以明显提升农网线路及附属设备的平均利用率,减少农村电网建设成本。     

基于智能电能表的居民需求响应协同策略

随着新能源大量接入,传统由发电跟踪负荷变化的运行模式面临挑战。需求响应是重要的调度资源,信息技术的发展提高了居民负荷的响应能力。在此背景下,负荷服务实体（LSE）通过电价机制协调用户的响应实现供需互动。首先,对家用电器设备的分类和建模得到响应电价的优化模型,建立了基于智能电表的家庭能源管理系统（HEMS）。其次,根据负荷服务实体的供电成本函数得到电价制定模型。以电价和响应功率作为互动信息协调不同用户的响应,进行迭代计算直到收敛,实现整体优化。考虑到用户优化会导致总成本振荡无法收敛,在优化目标函数中添加连续两次迭代间负荷变化的惩罚项。最后,通过算例仿真,分析了上述协同优化策略对LSE和用户的影响,验证了所提策略在平滑功率曲线和降低用户成本的效果。     

考虑源网荷储协调互动的配电网无功优化

无功电压控制是保障电网安全稳定运行的基础,高比例新能源发电是新型电力系统的主要特征,挖掘新能源发电、储能以及柔性负荷等柔性可控资源的无功电压潜力能有效保障新型电力系统安全稳定运行。文中提出了一种考虑源网荷储互动的配电网无功电压控制方法,从负荷需求侧响应出发基于市场实时电价信息以负荷转移成本和用户购电成本为基础实现价格驱动需求响应的负荷平移策略;利用储能系统协调新能源发电出力和负荷平移规则,构建综合考虑源网荷储互动的配电网无功优化模型。通过调节无功补偿设备、储能充放电策略协调新能源出力,在满足负荷需求侧响应需求的基础上达到系统无功电压的最优控制。通过改进的IEEE33节点系统仿真分析,实验结果表明通过源网荷储的充分互动能够有效提高系统无功电压调节能力,实现配电网安全、经济运行。     

基于需求响应的电网能源调度模型研究与设计

由于电力高峰负荷持续时间短,导致采用传统的增加调峰发电装机容量来满足电网高峰负荷需求的方法经济效益极低,同时由于大量间歇式新能源的接入,其自身随机性、间歇性的特点也给电力系统能源调度带来了新的挑战。基于此,针对用户激励响应行为进行建模分析,对供应侧和需求侧的资源进行协调和优化,建立了可以综合考虑供应侧和需求侧的作用激励的含风电新能源发电网双层电能优化调度模型,该模型集成了需求侧直接复合控制策略,有效地补充和丰富了需求响应理论在风电并网优化调度中的应用。最后基于该模型以某地区风力发电预测功率和夏季典型日负荷数据进行实验分析。结果表明构建的模型具有较强的经济性,实现了平缓负荷曲线,在保证用户满意度的情况下,可以有效降低电网运行成本。     

考虑碳交易的区域综合能源系统经济调度研究

由电力、天然气、热力等多类型能源组合而成的区域综合能源系统能够对电力系统、天然气系统、供热系统及可再生能源等进行统一管理与调度,提高能源利用效率,具有巨大潜力。构建了以系统成本最小为目标函数,含光伏、风电、微型燃气轮机、储能设备、配电网等联合供电、供热/冷的区域综合能源系统经济调度模型,并在模型中考虑了碳交易问题。针对可再生能源及负荷预测的不确定性,将预测误差表示为服从均值为零的正态分布。运用布谷鸟搜索算法对4种情况分别求解,通过对比分析发现,所建立的模型在满足区域综合能源系统经济性要求的同时,能在一定程度上降低碳排放量。     

考虑需求侧电热气负荷响应的区域综合能源系统优化运行

作为能源互联网的基础,综合能源系统将是未来能源发展的重要方式,实现区域内综合能源系统的协调运行会变得至关重要。在考虑到需求侧天然气与电能同样具有商品属性,类比电负荷的峰谷分时电价策略,首先搭建天然气和电能峰谷分时价格及热能负荷响应数学模型。其次建立了以运行成本最低为目标函数,对供需平衡和供储能设备等设立约束的电热气联合供应的区域综合能源系统模型。算例分析表明,考虑到电热气需求侧响应将会优于不考虑或者只考虑单一和两者响应,可达到运行成本更低、削峰填谷、减少弃风弃光和提高能源利用率等优势。     

需求侧管理参与的孤岛型微电网多目标优化调度

分析了MG中分布式电源的功率特性和需求侧响应的基本理论与相关政策,并建立了DG的数学模型和基于负荷分类的DR模型;综合考虑微源的出力成本、需求侧管理成本和环境治理费用,建立了考虑需求侧管理的多目标微电网优化调度模型,引入不同的孤岛微电网运行评价指标评价DR对微电网经济性、环保性以及可靠性的影响,并选择不同的场景分析验证。采用改进粒子群算法优化外点法对规划问题进行求解,在将约束条件纳入目标函数的同时,尽可能避免求解规划时陷入局部极值的问题。算例分析表明,通过考虑需求侧管理,可以增加可再生能源的消纳,减轻负荷高峰时段的供电压力,缓解孤岛系统供电不足的问题,并有效提高微电网的整体效益。