考虑可再生能源消纳的建筑综合能源系统日前经济调度模型

“双碳”战略目标下,随着以新能源为主体的新型电力系统与分布式智能电网建设的不断推进,具有随机性特点的可再生能源发电大规模并网消纳问题日益凸显。本文面向建筑综合能源系统提出一种日前经济调度模型,旨在利用其多元化负荷需求与灵活性调节的特点,在满足用能需求与电网交互的基础上最大程度实现可再生能源的就地消纳。首先,根据建筑能耗特性,通过配置地源热泵等具有高能效比的电制热设备来解耦热电联产“以热定电”的运行模式、并引入含有蓄电池和储热罐的混合储能装置来进一步增强系统调节能力。然后,考虑供需平衡、设备出力、储能运行、联络线交换功率等约束条件,以含有机组启停、弃风弃光损失等费用在内的总运行成本最小为目标函数,建立日前经济调度模型,并调用CPLEX求解该混合整数线性规划问题。最后,根据设置的不同场景,以系统运行成本、能源利用率和可再生能源消纳能力为评价指标进行算例仿真。仿真结果表明：相较于传统的热电分供模式,设置地源热泵和混合储能系统的综合能源系统可以降低约50%的运行成本,能够提高近50%的能源利用率,且可以完全消纳可再生能源,并随着能量转换装置能效比的提升能够进一步的降低运行成本,具有较好的可操作性与社会经济效益。     

电力电子技术在可再生能源发电系统中的应用

可再生能源发电系统作为智能电网的重要组成部分,以其资源分布广、开发潜力大、环境影响小、可持续利用等特点得到快速发展。电力电子技术作为可再生能源发电的关键技术,直接关系到可再生能源发电技术的发展。本文对可再生能源发电发展现状进行了简述,并从电能转换、电能质量控制和储能技术等方面介绍了电力电子技术在可再生能源发电系统中的应用和发展趋势进行了详细的介绍。     

随机电源与确定电源协同调度综述

风能、太阳能等可再生能源具有随机性和间歇性的特点,大规模接入可再生能源接入电网将对电力系统产生诸多负面影响,如造成电压、频率波动,线路潮流越限等,导致供电质量无法得到保障。为了应对可再生能源接入所带来的挑战,该文系统地综述可再生能源接入对传统电网的影响,提出预测阶段、提前计划阶段和实时调度阶段3个层次的应对方法,探讨协同应对提高含可再生能源电力系统的可控性和可再生能源接入容量。最后,展望可再生能源接入方法的发展方向,指出具有经济性、鲁棒性的可再生能源接入策略,并预测可再生能源与主动负荷的协同调度将会成为未来的研究热点。     

主持人语

随着化石能源消耗的不断增长和环境污染的日益加剧,对可再生能源的开发和利用受到了许多国家的高度重视．各种可再生能源发电量迅速增加,分布式发电技术作为其中的一个重要研究方向得到了迅速发展,如何解决好分布式发电系统的关键技术问题和大量间歇式能源接入大电网后的安全稳定运行问题,已成为电力前沿领域的热点研究课题．     

未来输电网架结构

提高大电网自愈能力、优化波动性能源备用、发挥输电设备利用率是未来输电网架结构规划的3个关键问题.首先讨论美国“Grid 2030”直流异步互联电网结构;介绍欧洲“Super Grid 2050”广域可再生能源电网结构;论证中国“三北”可再生能源电网远景设想的必要性和可行性,并给出2020,2030,2050年这3个时间...     

分布式可再生能源接入微网系统的随机多目标经济调度

随着分布式发电技术的快速发展,大量风能、太阳能等可再生能源接入电力系统。由于可再生能源具有间歇性和随机性的特点,给电网经济调度带来了严峻的挑战。该文分析分布式能源的特性,考虑系统运行成本和治理环境污染费用,构建由风力发电机、柴油发电机、蓄电池以及负荷组成的微网系统多目标经济调度数学模型,采用遗传算法对多目标经济调度数学模型求解,并通过 MATLAB仿真,验证所建立模型的正确性和有效性。     

我国可再生能源发展战略设想为四个阶段

《可再生能源法》的颁布．是我国在能源立法方面迈出的一大步。参与该法起草的课题组研究认为，我国有足够的可再生能源可供开发利用。预计到2050年，我国可再生能源将成为能源结构中的主角之一，达到30％以上。我国可再生能源发展战略可设想为四个发展阶段：     

主要可再生能源及其分布式系统的构建

分布式能源系统是一种新型的能源供给方式,是智能电网建设的一个重要组成部分．可再生分布式能源系统主要由太阳能发电、风力发电和常规能源天然气驱动的内燃机、燃料电池等发电设备组成．在分析太阳能、风力发电特性的基础上,研究了不同类型建筑物导入可再生分布式能源系统的可行性．     

高比例可再生能源电网消纳及调峰灵活性评估

为建立一种新型的电力系统灵活性评估方法,实现高比例可再生能源电网的消纳及调峰灵活性的综合量化分析,在电力系统灵活性理论的基础上,将可再生能源的消纳情况纳入灵活性评估的范畴,提出以系统功率供需平衡为核心的高比例可再生能源电网消纳及调峰灵活性理论和分析方法。结合不同的可再生能源出力曲线,分析可再生能源接入对系统调峰灵活性的影响机理;基于系统总体的功率过剩和灵活性资源实时的爬坡能力不足情况,从可再生能源消纳灵活性和系统调峰灵活性两个方面构建评估指标;基于某含高比例可再生能源区域电网的实际数据设置算例,对所评估系统的灵活性盈余以及灵活性不足情况进行定量计算,并以可再生能源和储能机组装机量为变量进行工况区分,分析不同影响因素下系统灵活性的变化。算例表明,随可再生能源机组容量的增大,系统的调峰和消纳灵活性均有所降低,但随着储能机组接入容量的增加,高比例可再生能源造成的功率波动与消纳问题得以有效解决,系统调峰及消纳灵活性均有所提高,验证了本研究所提出的高比例可再生能源电网消纳及调峰灵活性综合评估体系的有效性。     

可再生能源供电系统电源容量的优化配置

可再生能源发电的研究对智能电网建设具有重要意义.研究了含风力发电机、光伏阵列和小型抽水蓄能电站的可再生能源供电系统电源容量优化配置问题.在分析和建立可再生能源发电和储能装置模型的基础上,计及全年风光资源和负荷数据,建立了基于等年值经济成本最小的数学模型,采用遗传算法进行求解.算例结果表明,该方法求得的优化方案具有较强的适应性,可以提高可再生能源发电的能源综合利用率,降低投资成本.     

火电机组参与风光消纳的问题分析及建议

随着环境压力的增大和可持续性发展的需要,越来越多的可再生能源引入了电力行业,引起了我国电力结构的巨大变化,对电力调峰提出了更高的要求。分析了近年来我国电网供电和用电发展变化的趋势和现状,介绍了深度调峰火电机组的灵活性改造技术。分析了在现行辅助电力市场规则下,推广火电机组灵活性改造技术的难点;对火电厂、电网公司和政府提出了改进建议。这为电网消纳更多风能、太阳能等可再生能源发电,促进电源结构的改善提供参考。     

可再生能源综合利用的研究现状与展望

为提高可再生能源的利用率和独立系统的供电可靠性,综述了可再生能源综合利用技术的研究进展和现状.从容量优化配置、系统建模与优化、能量管理、经济性评价等方面进行了全面总结,指出了可再生能源综合利用中存在的主要问题,主要涉及标准缺失、容量配置的随意性、运行经验缺乏、对传统能源的依赖等几个方面,归纳了现有研究中的局限性,并对可再生能源综合利用技术的发展前景进行了展望.     

智能电网的国际化比较

智能电网因其分散式结构的能源系统,对可再生能源的利用和调动以及对供需结构的优化在能源管理系统发展中扮演着十分重要的角色.本文将发达国家及发展中国家(挪威,德国和中国)的智能电网进行对比,展示了各自的发展现状及未来目标.     

计及电转气技术的一种区域综合能源优化方法

随着可再生能源的大量开发,可再生能源的不稳定与电网建设的滞后等问题导致了严重的弃风弃光现象,造成了大量资源浪费,带来了较为严重的经济损失。能源互联网的提出可有效解决大规模可再生能源的消纳问题,提高新能源利用率。在此背景下,文章提出以日前24 h区域经济效益最优为目标的区域综合能源优化模型,该模型引入电转气技术,并考虑目标区域的风电与负荷特性,将在满足区域电负荷后的富余风电转化为易存储的天然气,再将天然气卖给区域用户,若在满足区域气负荷的情况下还有富余气量,则将富余天然气转卖给燃气公司通过燃气管道送给用户,进而实现日前24 h区域经济效益最优。最后,仿真实验验证了电转气技术的消纳风电潜力及其可以带来的可观经济效益。     

我国西北地区可再生能源基地对全球能源互联网构建的支撑作用

我国倡导的全球能源互联网是构建现代化能源供应体系,实现能源清洁、可持续利用的重要途径。本研究首先从能源发展战略需求角度,分析了大规模可再生能源基地与全球能源互联网的关系。随后,从自然条件、社会条件、技术条件等方面,分析了在我国西北地区建设大规模可再生能源基地的优势和潜力。最后,结合亚洲超级电网设想和未来世界能源格局,阐述了建设西北可再生能源基地的意义及其对构建全球能源互联网的支撑作用。     

考虑可再生能源的冷热电联供系统环境经济调度模型

随着对节能减排的广泛关注,为了减少能源的消耗,冷热电联供系统（CCHP）、可再生能源发电在全球得到了广泛的应用,但传统冷热电联供系统经济调度忽略了污染物排放对环境的影响。为此,考虑各机组运行的环境成本,提出考虑可再生能源的冷热电联供系统环境经济调度模型;考虑可再生能源的随机性,在目标函数中加入可再生能源备用容量补偿成本,借助排污系数法将机组运行的环境成本并入机组运行总费用目标函数中,从而将环境经济调度模型从多目标优化转为单目标优化问题。基于Matlab优化工具箱以IEEE-14节点系统为例进行系统仿真,验证了优化模型的有效性和实用性。     

计及消纳责任权重的区域综合能源系统运行优化研究北大核心

在“2030碳达峰、2060碳中和”双碳目标的政策背景下,社会进一步推动可再生能源电力消纳责任权重的实行。作为可以有效支撑清洁低碳能源体系的区域综合系统,需要在考虑可再生能源电力消纳责任权重情况下保证系统经济低碳运行。结合绿色证书交易机制,提出了一种计及可再生能源电力消纳责任权重的区域综合能源系统运行优化模型。以系统总收益最大化为目标,综合考虑可再生能源消纳责任权重、绿色证书交易、碳排放等因素,构建了包含电、热、冷负荷的区域综合能源系统运行优化模型。通过设置不同场景进行算例分析,结果表明考虑了可再生能源电力消纳责任权重和绿证交易的区域综合能源系统优化模型可有效提高系统总收益且兼顾了环境效益,为系统的经济低碳运行提供了有效借鉴。     

可再生能源发展专项资金管理入正轨

财政部发布《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》，并自2006年5月30日起施行。据悉，发展专项资金将重点扶持潜力大、前景好的石油替代。建筑物供热、采暖和制冷，以及发电等可再生能源的开发利用。有关人士表示，《办法》将对加强可再生能源发展的资金投入起到积极作用。     

面向联络线计划功率的直流微电网优化调度

针对可再生能源日渐高比例接入大电网,需要建立主动配电网系统来跟踪和响应大电网的调度需求,提出了一种基于联络线计划功率将微电网转变为主动配电网的经济性调度策略。该策略以风光储直流微电网并网运行系统成本最低为目标,运用改进麻雀搜索算法求解系统运行成本。与无联络线计划功率调度策略的调度结果进行了对比,结果表明,所提调度策略在满足大电网削峰填谷指令的同时,将系统的并网运行成本降低了9.79％。由此验证了该调度策略对于直流微电网并网经济性调度具有可行性。     

颇具成效的美国建筑节能

美国是一个能源相对丰富的国家，但消费量也是世界上最大的国家。2005年全美一次能源消费达36亿吨标准煤，其中石油占40％、煤炭23％、天然气23％、核能8％、可再生能源6％。美国是世界上最大的石油消费国，占全世界总数5％的人口却消耗全球23％的能源。石油进口量占世界消费总量的27％。目前美国对石油依存度为53％。按此速度发展，到2025年将达到70％。油价攀升必然使美国经济受到影响。能源供应的风险增加，在能源供应形势日益严峻的情况下，迫使美国政府把节能列为政府最重要的工作之一。经两届政府推动，美国总统布什2005年签署了新的能源法案《国家能源政策法——2005》，简称能源法。美国新能源法的主要内容是强调节能，其中包括占有相当比重的建筑节能。