基于供需能量平衡的用户侧综合能源系统电/热储能设备综合优化配置

针对智慧城市背景下用户侧综合能源系统中电/热储能综合优化配置问题研究不足的现状,从供需能量平衡角度出发,考虑电能替代和冷/热/电耦合,建立了综合能源系统中储能设备的综合优化配置模型?采用K-means聚类算法对用户侧的用能需求进行分析并归纳出典型场景。储能配置考虑典型日系统运行优化调度。以综合能源系统年运行费用最低为目标建立电/热储能综合配置优化模型。约束条件考虑了供需平衡?冷/热/电耦合、电能替代、设备安装运行等多种影响因素。优化变量为电/热储能设备的容量以及系统典型场景内设备调度值?算例分析表明所提方法合理可行,在保障系统运行安全性和可靠性的基础上具有明显的经济性。考虑电能替代不仅有利于环境保护,而且可以降低储能配置成本?     

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。     

考虑低碳经济运行的四联供综合能源系统优化调度

针对多能源互补机制运行条件下综合能源系统优化调度困难的问题,从降低系统运维成本、减少CO₂排放和可再生能源弃用等方面进行了多目标优化调度研究。建立了电-气-热-冷能源系统各设备的数学模型,并针对储能设备在长期运行模拟中的建模难点,建立了可模拟综合能源系统长期运行调度的约束条件,采用低碳经济运行指标对综合能源系统进行了优化,并对最低运行成本调度和最小碳排放调度的结果进行了比较。模拟了碳价和运维成本增加对调度结果的影响。仿真结果表明,仅使用最小运维成本或最低碳排放作为调度指标将导致高碳排放或高运维成本,而低碳经济调度综合考虑可再生能源的消纳和碳减排指标,可以降低整个系统的低碳经济运行成本。     

基于负载均衡的主动配电网分布式优化调度方法

将可再生能源无序连接在配电网中会造成巨大浪费,为降低可再生能源规模接入前提下主动配电网的调度与运行成本,结合负载均衡理论,设计了一种新的主动配电网分布式优化调度方法。设置配电网优化调度的目标函数,计算上层购电成本、火力发电成本以及储能结构运行成本,得到配网调度的整体成本,设置网络运行约束、火力发电运行约束以及储能运行约束等约束条件,建立主动配电网优化调度模型。基于负载平衡设计配网调度算法,得到主动配电网分布式优化调度方法。在实验中预设四种场景,综合考虑风电、光伏发电和储能系统的运行成本,由实验结果可知:结合风电、光伏发电系统与储能系统的主动配网调度,在负载均衡方法下其运行成本最低,为30739.7元,由此可见该调度方法可以大幅度减少配网运行成本。     

考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略

为减少电力行业发电过程中碳排放对环境的污染、提升风电消纳比例,文章提出了综合考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略。首先,在分析系统产生弃风原因的基础上,对引入电储能提升系统灵活性进而促进风电消纳的机理进行研究;其次,分析碳交易机制对电热联合系统的影响并建立碳交易成本模型;然后,构建以总成本最低为目标的优化调度模型,综合考虑火电、热电机组运行成本、风电运行维护成本及弃风惩罚费用、储能装置运行成本、碳交易成本及系统各单元约束;在保证系统安全可靠的基础上采用Yalmip/Gurobi对所建模型进行求解;最后,通过算例对比分析,验证了碳交易对电热联合系统能源结构的优化作用,以及在碳交易下,储能的参与对于进一步提升系统新能源利用率和经济环境效益的有效性。     

考虑储能电站服务的冷热电多微网系统优化经济调度

提出一种考虑储能电站服务的冷热电多微网系统日前优化调度方法。首先提出在多微网系统建立公共储能电站,并给出用户侧储能电站服务模式;然后将储能电站服务应用到冷热电联供型多微网系统优化调度,通过协调微网与储能电站间的交互功率,实现微网内冷热电负荷功率平衡和运行经济成本最优;最后以典型场景为例,对冷热电联供型多微网系统在3种运行方式下进行经济优化调度分析。结果表明,所提冷热电多微网系统优化调度方法可以充分发挥公用储能电站的充放电灵活性,实现微网多余电能的时域转移和可再生能源发电的100%消纳,并降低多微网系统的运行成本。     

基于虚拟储能模型的楼宇冷热电耦合系统经济调度策略

建筑具有储热能力,可以将其等效为虚拟储能装置参与需求响应,从而减少系统运行成本,降低峰值负荷.基于此,建立了一种含虚拟储能的冷热电三联供-地源热泵耦合系统的优化模型,并从电负荷、热负荷角度分析其经济调度策略.首先,根据人体舒适温度范围和建筑性能建立虚拟储能的充放能模型;其次,建立冷热电三联供-地源热泵耦合系统的优化模型,以最小化系统日运行成本为优化目标,虚拟储能通过与热负荷的联系对目标函数产生影响,同时虚拟储能系统的充放能功率也受到相应的温度变化速率的约束;最后,以冬季场景为例,针对2类典型楼宇分别对电负荷和热负荷进行优化调度分析,并对仿真结果进行经济性分析.仿真算例证明,虚拟储能的引入可以在一定程度上降低系统的运行成本.     

基于需求响应的建筑楼宇综合能源系统优化调度

针对能耗高且增速快的建筑楼宇优化调度问题,构建了含光伏发电、冷热电联供系统、燃气锅炉和储能装置的建筑级综合能源系统。在对系统内各个能源设备进行建模分析的基础上,考虑需求响应补偿价,以建筑运行成本最低为目标函数,建立了基于需求响应的建筑级综合能源系统优化调度模型,采用基于云模型改进的粒子群算法对模型优化求解。引入算例进行仿真,对比是否参与需求响应的两种不同模式,以及云模型粒子群算法与基本粒子群算法的优化性能。结果表明,基于需求响应的云模型粒子群算法模式可有效节约建筑级综合能源系统运行成本,同时降低电网侧负荷峰谷差。     

节能减排背景下综合智慧能源优化调度系统研究

为提高能源利用效率、降低环境污染,在节能减排背景下,设计综合智慧能源优化调度系统。建立综合智慧能源优化调度系统架构,包括应用层、计算层、能源路由网络层及电网和微网设备服务层,这四层结构分别与调度总线相连。设计能源优化调度方法,在外层规划模型中,计算综合储能建设成本,同步建立风力与光伏等新能源的调度函数。在内层规划模型中,设置弃风弃光的惩罚成本系数,建立风能和光能运行功率的约束条件。内层运行模型与外层规划模型相连,实现能源优化调度系统。在实验中,依据3个预设场景对研究区智慧能源体系架构的能源负荷进行仿真,得到三个场景的总成本分别为79336.42、69417.95、65279.92元,其中场景3的总成本最低,可见该优化调度系统具备有效性。     

含冰蓄冷装置的冷电联供型微网经济优化运行

针对冷电联供型微网的运行成本优化,引入冰蓄冷储能系统,建立了含光伏、风电、微型燃气轮机、电储能和冰蓄冷等可再生能源和常规能源以及冷电储能装置的优化模型。以经济运行成本最小为目标,运用混合线性整数规划方法,并利用数学优化软件CPLEX求解。最后在算例中建立3种不同场景的冷电联供微网系统进行对比分析,验证了本文所建立模型的有效性和可行性,结果表明含冰蓄冷装置的冷电联供型微网能够有效地降低运行成本,电储能和冷储能结合与单一储能模式相比具有显著的经济效益,体现了综合能源利用和优化。     

计及碳配额的混合储能综合微能源网优化运行研究

当前综合微能源网系统优化运行策略鲜少考虑碳交易政策影响,为此,文中提出一种计及碳排放成本的混合储能综合微能源网系统优化运行模型。该模型首先结合源-荷-储及能源转换装置进行综合微能源网系统配置,根据碳排放配额分配实施方案建立考虑碳配额的优化目标函数。然后以某地区数据为算例基础进行仿真,利用Gurobi求解得到满足碳排放成本最小时的系统优化运行结果。算例结果表明,碳排放免费配额能够降低综合微能源网系统运行成本,影响系统运行策略。文中所提模型能够反映碳排放成本因素对能源消费结构的影响,为综合微能源网系统能源结构配置与运行提供参考和依据。     

基于改进Petri网的区域综合能源系统能耗建模及优化运行分析

区域综合能源系统包含的设备和负荷类型众多,设备之间的耦合方式多样,在实际运行中往往难以确定最优的供能方式。从能耗分析的基本原理出发,结合带时间约束的模糊有色Petri网特定的建模原则,提出一种区域综合能源系统能耗优化推理模型。该模型在满足负荷需求和基本运行条件下,从综合能源系统运行成本、污染物排放量和一次能源消耗量3个方面对系统供能路径进行优化,通过对系统进行能耗仿真分析,从而得到不同需求场景下的最优供能方式。最后以某实际区域综合能源系统为例,验证了所建模型的有效性和实用性。     

考虑建筑供冷区域储能特性的工业园区综合能源系统日前优化调度模型

工业园区具有能源种类多、多能互补等特点，用户侧建筑物的储能特性可以提供额外的运行灵活性，以一定的调节能力响应实时电价。文章提出一种考虑建筑供冷区域储能特性的工业园区综合能源系统的日前优化调度模型。首先，针对工业园区各供能与储能设备进行元件建模，并进一步建立了基于详细建筑物热模型的建筑供冷区域储能模型；然后，以园区综合能源系统的总运行成本最小为目标，将各元件与储能模型集成到园区综合能源系统调度模型中，分析调度框架，构建优化调度模型；最后，通过算例分析验证了该模型的有效性。算例结果表明，建筑物的储能特性可有效降低购电功率和运营成本。     

考虑多种储能的数据中心综合能源系统配置优化

数据中心是中国数字化发展的关键基础设施,如何通过配置多种储能设施以降低数据中心综合用能成本亟须研究。对数据中心采用的储能技术路径进行了效益分析,考虑了数据中心综合能源系统配置优化及能源系统运行策略。以北京某数据中心为例,进行算例分析,结果表明数据中心优化配置应急与调峰储能及系统运行策略对数据中心提高能源供应可靠性、降低运行成本具有积极作用。     

考虑综合需求响应与“双碳”机制的综合能源系统优化运行

针对我国经济社会发展所面临的高耗能、高污染问题,综合能源系统(integrated energy system, IES)为解决能源效率和环境污染等问题提供了新的途径。同时,灵活协调系统内各设备出力是实现系统低碳经济运行的关键前提。为进一步挖掘IES在经济运行与低碳环保方面的调度潜力,提出一种IES低碳经济调度模型。首先,建立一个包含光伏、风电、燃气机组、多种储能、碳捕集与电转气等设备的IES模型,并结合电、气、热负荷能源转换间耦合关系与柔性特征,构建综合需求响应模型。其次,考虑IES加入碳交易市场,引入阶梯式碳交易成本模型,对系统碳排放量进行制约。最后,以包含购能成本、碳排放相关成本以及需求响应补偿成本的系统综合运行成本最低为优化目标,采用CPLEX软件对模型求解。采用CPLEX软件对多种运行场景仿真求解,结果表明：所提出模型可有效降低系统运行成本与碳污染排放量。     

基于碳捕集与液态CO2储能的综合能源系统优化调度

针对综合能源系统在新能源消纳方面的不足,提出一种基于碳捕集与液态CO2储能的综合能源系统。首先,分析了液态CO2储能实际运行特点以及碳捕集装置综合灵活运行方式的“削峰填谷”特性;其次,建立考虑液态CO2储能与碳捕集装置不同运行方式的综合能源系统;最后,以系统总运行成本最小为目标函数建立优化调度模型,并通过负荷率、能源利用率等评价指标衡量调度结果。算例分析表明,该优化模型可提高能源利用率,缓解系统调峰压力,实现系统运行的经济性和低碳性。     

考虑多重区间不确定性的用户侧综合能源系统双层优化配置

为了解决用户侧综合能源系统规划和运行中缺乏不确定性因素考虑的问题,提出一种双层优化配置模型.为此,将负荷预测、可再生能源发电和能源价格的不确定性表示为区间数形式,以设备年投资费用和年运行费用为目标,且考虑运行费用波动水平的影响,构建了考虑区间不确定性的用户侧综合能源系统双层优化配置模型,上层采用粒子群优化,下层通过区间...     

基于纳什谈判的区域综合能源系统运行优化

基于能量路由器(energy router,ER)和公共母线的区域综合能源系统(integrated community energy system,ICES),既实现了电、热、冷等多种能源互补,也实现了区域内多个综合能源系统之间的电能互济。为提高调度的灵活性,综合能源系统同时考虑了2种热能存储方式:储热系统以及热电联供型光热电站内部储热环节。针对该系统,建立基于电能互济的区域综合能源系统运行优化模型,目标函数为最小化系统的运行成本。与非合作模式相比,综合能源系统之间的电能互济能够降低系统运行成本和CO2排放量。为保证区域综合能源系统联盟的利益在联盟参与者之间公平分配,提出纳什谈判方法。最后针对在初始联盟建立后,新系统在运行期间加入初始联盟构成新联盟的情况,提出新联盟的运行优化模型。算例仿真验证了所提运行优化模型的可行性和有效性。     

基于100%绿色能源供电目标的海岛微电网群容量优化配置

针对常规化石燃料机组在解决海岛供能时带来的环境污染问题,该文以100%的可再生能源发电满足海岛负荷需求为目标,探讨基于100%绿色能源供电的海岛微电网群优化配置问题。首先,构建由不同功能类型的微电网组成的海岛微电网群,并制定其100%可再生能源供电的运行规则和相应的协调控制策略;然后,根据蓄电池、抽水蓄能电站的运行特性提出以储能装置运行成本最小化为目标的运行成本动态优化策略,以使总成本最小化;最后,通过NSGA-Ⅱ算法求解不同场景下的容量优化配置模型,并分析可再生能源发电和负荷波动的不确定性对优化配置结果的影响。算例结果表明,所提的海岛微电网群优化配置模型能够在满足经济可靠性的要求下,实现100%绿色能源供电的目标,为发展"生态友好型"海岛微电网提供工程参考。     

考虑碳捕集和电转气的综合能源系统优化调度

碳捕集、电转气等低碳技术是实现能源系统低碳经济运行的重要途径和主要抓手。鉴于此,构建了一种含碳捕集、利用与封存装置,两段式电转气设备及热电联产机组耦合的综合能源系统低碳经济调度模型。在技术层面,分别构建碳捕集、利用与封存,两段式电转气及热电联产数学模型;在市场机制层面,引入阶梯式碳交易模型约束系统碳排放。提出了以综合能源系统运行总成本最小为目标函数的优化调度策略。通过设置多个场景进行算例分析,验证了所提模型的有效性,并分析了各阶梯碳交易机制参数灵敏性对综合能源系统低碳性及经济性的影响。