基于NSGA-Ⅱ算法的互补能源接入方案优化配置

构建以电力为主体,融合热、气等不同形式能源,在生产、消费多个环节优势互补的多能源系统,是提升能源利用效率,促进能源清洁发展,构建能源互联网的关键.首先,依据风、光等分布式能源稳定模型,构建智慧城市多能互补系统架构;然后综合考虑投资商、电力公司、用电客户等能源主体利益,以系统潮流、接入互补能源的节点电压、装机容量等为条件,建立智慧城市多能互补系统规划模型;最后,引入改进的遗传进化算法,确定模型的寻优流程,对多能互补系统能源网络接入能源的节点位置与装机容量进行优化求解.结果表明,对多能互补系统合理规划,有助于智慧城市能源供应向清洁、可持续化方向发展.     

多能互补分布式能源系统优化设计研究进展

构建冷、热、电等不同形式能源在生产、传输、消纳等多环节协同优化的多能互补分布式能源系统是未来能源互联网的发展所需。首先,介绍了多能互补分布式能源系统的基本概念、供能类型及关键技术,结合国内外试点经验,阐述了系统的发展现状及其在我国能源变革中的重要地位。其次,梳理了系统优化的内容和路径,探讨了优化路径中的现有研究方法及其不足。最后,总结了多能互补分布式能源系统发展所面临的关键问题,并对其未来研究方向进行了展望。     

综合能源系统风险识别与分析

综合能源系统作为能源互联网的重要实现形式,一方面通过多能互补与市场机制提升了能源的利用效率,但另一方面也引入了更多的风险因素.为了保障综合能源系统的安全性,建立针对综合能源系统风险评价体系的重要性日益凸显.在此背景下,通过对综合能源系统中的风险因素进行识别、探究,将综合能源系统的风险分为规划、调度以及运行风险3类,建立...     

包含多投资主体的综合能源系统容量配置

包含风电、光伏等新能源的综合能源系统以实现电、热、冷等多能互补供能而备受关注.当多个投资者作为独立主体参与综合能源系统运营时，如何对各设备进行合理的容量配置，以更好地消纳新能源和实现各投资主体的利益最大化，是值得关注的问题.本文基于博弈论的纳什均衡原理，针对由风电设备、光伏设备以及冷热电联供设备3个投资者组成的综合能源系统，构建容量配置博弈模型，并采用粒子群算法（PSO）进行求解.在非博弈、非合作博弈以及合作博弈3种不同场景下的对比分析结果表明，在合作博弈场景下，各方投资者收益相对最大、容量配置相对最小，系统具有最大的整体收益，各参与者有明显的合作可能性.研究结果为多方参与供能市场提供了解决思路.     

考虑预测不确定性的风-光-水多能互补系统调度风险和效益分析

风电、光伏与水电（简称风光水）互补发电系统是提高清洁能源整体利用效益的重要创新模式,随着风电、光伏发电渗透率的增加,如何解决大规模风光接入所带来的不确定性是多能互补系统研究的核心和难点。本文重点探讨日前风光出力预测的不确定性对于多能互补系统风险和效益的综合影响。首先,从可靠性、稳定性和经济性三个方面提出风光水多能互补系统调度运行风险和效益评价体系;建立多能互补系统短期优化调度模型,在日前风光出力预测结果基础上,编制系统日前发电计划;根据风光实际出力情况,滚动更新和模拟水电站实际调度过程。最后,对比分析各电站计划和实际调度运行情况,评价日前风光出力预测不确定性对于多能互补系统风险与效益的综合影响。本文以雅砻江流域锦屏一级多能互补系统为实例进行研究。相比风光水独立运行,风光水互补后系统的发电效益提高了37.13%,且系统出力过程更为稳定。互补系统在年尺度上具有良好的可靠性,但在水库低水位时期,系统失负荷天数明显增多,占全年失负荷天数的96%以上,系统可靠性降低;在汛期,互补后水库的下泄流量最大增加了47.06%,出现水量集中下泄的情况,这给电力部门、下游用水部门以及防护对象带来一定的防洪风险。     

考虑预测不确定性的风–光–水多能互补系统调度风险和效益分析

风电、光伏与水电(简称风光水)互补发电系统是提高清洁能源整体利用效益的重要创新模式,随着风电、光伏发电渗透率的增加,如何解决大规模风光接入所带来的不确定性是多能互补系统研究的核心和难点。作者重点探讨日前风光出力预测的不确定性对于多能互补系统风险和效益的综合影响。首先,从可靠性、稳定性和经济性3个方面提出风光水多能互补系统调度运行风险和效益评价体系;建立多能互补系统短期优化调度模型,在日前风光出力预测结果基础上,编制系统日前发电计划;根据风光实际出力情况,滚动更新和模拟水电站实际调度过程。最后,对比分析各电站计划和实际调度运行情况,评价日前风光出力预测不确定性对于多能互补系统风险与效益的综合影响。以接入209万kW光伏和104.9万kW风电的雅砻江流域锦屏一级多能互补系统为实例进行研究。相比风光水独立运行,风光水互补后系统的发电效益提高了37.13%,且系统出力过程更为稳定。互补系统在年尺度上具有良好的可靠性,但在水库低水位时期,系统失负荷天数明显增多,占全年失负荷天数的96%以上,系统可靠性降低;在汛期,互补后水库的下泄流量最大增加了47.06%,出现水量集中下泄的情况,这给电力部门、下游用水部门以及防护对象带来一定的防洪风险。     

考虑多种能源耦合载体的综合能源系统建模

电能和热能通常由化石燃料源产生,但热损耗的存在导致相应载体能源利用效率较低,且可再生能源的并入在较大程度上影响了现代电力系统的可靠性和灵活性。因此,通过构建多能耦合载体,以解决多能源系统中能源利用率低以及可再生能源所带来的不确定性与波动性的问题。研究方法主要包括热电联产、热泵、需求响应和多种形式储能的耦合,能量枢纽中的这些耦合节点促使电力系统转型为集成能源系统。首先,利用EnergyPlan对2020年我国的电力、区域和独立热能综合能源系统进行建模;其次,分析了在不同情况下添加热泵、蓄热和需求响应以最小化年度成本、燃料消耗和CO2排放;最后,在计算临界和可输出过剩电力生产时,对产能单元的优化运行进行技术方案模拟。仿真实验结果表明所搭建智慧能源枢纽具有优越性。     

含风电和光伏发电的综合能源系统的低频振荡

综合能源系统通过综合利用风电和光伏发电,提升间歇性能源发电的能力和效率,可实现多种能源合理高效利用,然而,随着新能源渗透率的不断提高,其间歇性、随机性和不确定性的特点为电力系统稳定性带来新的挑战。在此背景下,针对含风电和光伏发电的综合能源系统,研究其对电力系统稳定性的影响。基于完整的风力和光伏发电系统的数学模型及控制结构图,采用特征根分析和时域仿真法,分别研究了不同风电和光伏消纳工况对电力系统低频振荡特性的影响,包括风光单独接入、不同的风光并网接入点、不同的风光互补容量配比等。以IEEE 4机2区电力系统为例对所提方法进行说明并验证有效性,仿真结果表明:不同风光接入点和容量配比,对电力系统低频振荡特性的影响程度有明显区别。     

含冰蓄冷空调的CCHP微电网优化调度

冷热电联供(CCHP)型微电网作为综合能源系统的基本物理构成,可实现可再生能源的消纳和多能互补,是实现能源可持续发展和改善生态环境的重要手段。考虑经济性和环保性,以综合运行成本最小为目标,搭建了含冰蓄冷空调的CCHP型微电网优化调度模型采用改进粒子群算法进行求解,得到不同调度方式下系统的产能方案。通过算例分析对比了运行策略对于优化结果的影响,并验证了优化模型的有效性。     

基于Benders分解优化算法的区域能源供给服务网络系统规划方法研究

能源互联网是实现我国能源革命目标的关键手段之一,然而其多能互补的特点增加了能源供应的复杂性,从而影响到区域范围内系统能源供应的协调有序。为探索这一问题的解决方法,针对小范围内的能源供给服务网络的系统规划问题开展了研究,建立了以总成本函数为目标函数、考虑多能互补的系统负荷约束、系统安全性约束函数为主要约束的区域能源供给服务网络优化模型,运用Benders算法将问题分解为主问题和子问题并对模型进行求解。以华北某市郊区的区域能源规划为案例进行能源供给服务网络的规划,并与传统规划模式进行对比分析。结论表明,由于考虑了热电负荷之间的耦合关系,并在需求约束中引入了电转热替代环节,使得所提出的模型能够在系统的规划和运行阶段都选择更优的策略,从而在经济性上相较于传统工业规划方法具有更强的竞争力。     

电—气集成能源系统环境下的电力系统动态输电断面识别

随着电力系统中可再生能源发电占比的不断增加和电转气技术的逐步成熟,电力系统和天然气系统的耦合程度逐步加深,电-气集成能源系统应运而生。这将影响电力系统的运行状态,进而影响对输电断面的识别。在此背景下,发展考虑IEGES运行安全性的电力系统动态输电断面识别方法。首先,以最小化系统运行成本为目标函数,考虑电力系统的物理运行约束,建立IEGES环境下电力系统的运行优化模型。接着,采用扩展拉丁超立方算法模拟间歇性可再生能源发电出力的不确定性,并对样本进行削减并生成含概率信息的典型场景集合。然后,采用基于分区的输电断面搜索方法对IEGES环境下的电力系统进行输电断面识别。最后,以修改的IEEE 39节点电力系统和比利时20节点天然气系统所构成的IEGES为例,对所提方法进行说明并验证其有效性。     

多能互补的综合能源微网多目标优化运行方法研究

综合能源系统在实现多种能源的综合利用，提高新能源利用率和减少碳排放等方面具有重要意义，是近年来诸多学者重点研究的领域之一。但是，目前对综合能源系统优化运行的研究较为局限，设备和模型种类较少，优化运行的目标函数单一。针对这些问题，提出了多能互补的综合能源微网多目标优化运行方法。首先，建立了运行成本、碳排放量和一次能源消耗的优化目标函数和系统的约束条件。其次，对比了传统分供系统与综合能源系统的运行成本，分析了电价改变对综合能源系统的影响，基于权重分析法对综合能源系统进行了多目标运行优化。通过算例分析表明，所构建的综合能源系统可以有效运行，相较分供系统成本可节省13.47%以上的成本，电价变动对该综合能源系统中设备的运行有较大影响，优化后的权重比可以显著平衡各个目标函数。     

考虑富氧燃烧的综合能源系统低碳优化可行性研究

综合能源系统（IES）因其能源利用率高和多能源互补特性而被广泛认为是减少碳排放、提高可再生能源消纳的有效途径。将富氧燃烧技术引入IES,构建了考虑富氧燃烧空分系统和多能互补的IES优化调度模型。首先,通过研究富氧燃烧电厂的运行原理及其能量时移特性建立了富氧燃烧电厂模型。其次,将碳捕集装置（CCS）与IES进行耦合,并在富氧燃烧装置（OECP）与电转气装置（P2G）之间建立合作机制,减小IES运行成本,最大程度降低碳排放,促进可再生能源全消纳,提高能源利用率,保证在负荷高峰期较好的富氧燃烧效果和较高的碳捕集水平。最后,仿真分析证明传统电厂引入富氧燃烧技术及多能互补合作机制可以明显降低碳排放量,促进可再生能源的消纳和利用。     

基于势博弈的综合能源系统用户能量管理优化方法

随着综合能源系统的发展,能源耦合程度不断加深,尤其在售能侧将形成多能耦合的价格机制.针对具有多能耦合价格机制的综合能源系统,提出一种基于非合作博弈的能量管理优化策略.首先,根据综合能源系统能源耦合价格机制建立基于条件风险价值(CVaR)的用户用能成本模型.随后,建立综合能源系统中用户之间的非合作博弈模型,通过构建势函数...     

基于数字电网的生态系统构建研究

深化数字电网建设、推动电网发展和企业发展转型是“双碳”目标和新型电力系统建设背景下的必然选择,电网企业亟需构建数字时代的新型生态系统。为此,首先基于对典型生态系统的分析,从商业生态系统出发,对基于数字电网构建的生态系统进行了研究,提出数字能源生态系统,分析了其主要内涵和特征;其次,构建了数字能源生态系统架构,分为生态基石、生态参与主体、生态服务、生态赋能、生态运营5大模块;最后,从发展数字能源生态业务、建设数字能源生态基石、开展战略协同生态运营、加强保障措施4个维度提出了电网企业构建数字能源生态体系的具体实施路径。本研究对电网企业数字化转型及新型电力系统构建具有参考借鉴意义。     

考虑极端灾害下系统韧性约束的气电联合配网分布鲁棒扩展规划

近年来,在未来多能互补、综合能源系统的背景下,气电联合配网得到迅速的发展。然而,当前全球各地极端灾害频发,给能源系统的安全性带来了严峻的挑战。针对极端灾害对系统造成的失负荷影响,为兼顾系统的经济性与安全性,提出了一种考虑极端灾害下系统韧性约束的气电联合配网分布鲁棒扩展规划模型。首先,以规划成本与运行成本最小化为目标,建立考虑电动汽车充电站、分布式燃气机组和储能设备的气电联合配网扩展规划模型;然后,考虑极端灾害的作用,建立考虑韧性约束的气电联合配网分布鲁棒扩展规划模型,该模型包括基础场景与极端灾害最坏场景,其中基础场景考虑系统的经济性,以规划成本与基础场景运行成本最小为目标,极端灾害最坏场景则通过韧性约束保证系统的安全性,所提模型通过主问题–子问题迭代求解。最后,算例仿真发现：通过增加电动汽车充电站、分布式燃气机组和储能设备的规划投建,系统的经济性得到明显提升;而在面对极端灾害的影响下,通过分布式燃气机组的发电和电动汽车、储能设备的放电,系统失负荷情况得到减少,但随着系统韧性的增大所需单位规划成本会大幅增加。本文为在规划层面提升系统韧性提供了一种有效与实用的方法,为未来减小极端灾害对系统造成的影响的方案提供了一定参考。     

综合能源系统电价制定策略研究

构建综合能源系统是实现新能源与传统能源多能互补、协调优化的有效途径,但目前对综合能源系统的能源定价策略研究匮乏,因此限制了综合能源技术的推广。为此,首先对分时电价和实时电价两种定价策略对电用户的影响进行研究,并提出用户单位用电成本、负荷转移率等指标评价两种策略对用户的影响程度;然后构建了综合能源系统经济调度优化模型,研究了两种定价策略对综合能源系统运行成本的影响。计算结果表明,采用优化后的实时电价策略时,用户负荷转移率6.32%,相比采用分时电价时7.81%更小,表明实时电价策略对用户用电习惯影响较小,且单位用电成本更低,易于被用户接受;而分时电价策略使综合能源系统的经济收益更高。     

偏远海岛多能互补智慧能源系统应用研究

长期以来,偏远海岛的用电保障都十分困难,大陆远距离送油发电是目前解决海岛供电问题的主要途径。但该方式成本高且易受外界因素制约,因此,依靠海岛自身条件来解决能源保障才是根本。针对偏远岛屿应用提出了一种多能互补智慧能源系统。该系统是一种柴光储微网系统,在整个电网系统中,以光伏+储能为主要电源,柴油发电机则提供备用电源,既能够并网运行,也能够离网运行,能够适应多重常用负载。通过在南海海岛进行示范应用研究,验证了该多能互补智慧能源系统的可行性。     

考虑不同控制策略下的多能互补能源互联网优化调度

为提升多能互补能源互联网的高效经济运行,考虑多能流设备之间的协同运行、约束条件及分时电价因素,以经济、环保综合效益为多目标函数,提出3种不同运行优化控制策略下的优化调度模型.文中对含风光发电单元、冷热电联供单元、储冷/热单元和储电单元的数学模型进行研究,并利用自适应小生境遗传算法通过优化获得模型参数,再根据二级对比原则...     

考虑多交易场景协调的光储联合系统优化配置模型

随着我国可再生能源的快速发展和电力体制市场化改革的不断推进,电力系统中光伏出力、市场调频及用户电力需求容量不断增加,多场景下的协调优化对电力市场交易的开展带来新的挑战。通过对光储参与电能交易、调频、调峰等多种应用场景时所获效益进行分析,建立一种基于多场景联合的优化模型,结合支持向量机和模型预测控制方法对目标函数进行求解,依据PJM市场规则进行多种市场交易的用户侧光储系统经济效益寻求。通过对中国某地区的实际光储系统交易数据进行仿真分析,验证光储系统联合优化时的经济性远高于参与多个单独应用场景后的叠加经济性,在促进可再生能源消纳、提高交易效率和推动电力市场化改革方面具有现实意义。