一种面向未来能源系统的综合能源架构—— 基于能源多板块智能耦合的绿色能源系统ENSYSCO

为避免大量温室气体排放导致的剧烈气候变化给全球发展带来难以估量的破坏性影响,当今世界的大部分国家正迅速提升其能源生产中可再生资源的比重,以加速能源转型并实现在21世纪中叶达成碳中和的承诺.然而,旧有的能源系统在形成之初并未考虑对可再生资源的大规模融合,因此在面对此类资源具有的间歇、波动与随机等特性时,其往往较为脆弱.基...     

含地源热泵与混合储能的区域能源系统协同调度

充分调用系统内可再生资源、合理配置系统内各机组容量、利用储能设备解耦各能量之间的耦合关系是降低系统运行成本的重要手段.利用场景分析法,建立了可再生能源出力及负荷不确定性模型,在此基础上,将地源热泵及混合储能系统引入区域综合能源系统,以地源热泵系统解耦CCHP机组"以热定电"约束,并制定合理的长、短期储能协调运行方案,以...     

区域综合能源系统两阶段鲁棒博弈优化调度

在区域综合能源系统的基本架构上,为了提升系统经济性与可再生能源并网能力,研究混合储能、冷热电联供机组（CCHP）、能量转换装置在多能互补下的两阶段优化运行模型. 利用虚拟能量厂（VEP）,平抑发、用电不确定性;采用鲁棒理论,构建灵活调整边界的不确定合集;引入条件风险理论,构建考虑多种不确定关系耦合下基于Copula-RCVaR的能量管理风险模型. 针对上述模型特点,提出基于滤子技术的多目标鲸鱼算法进行求解. 分析不同可再生能源渗透率及集群效应对系统收益结果和运行策略的影响. 结果表明,引入虚拟能量厂可以提高利润1.9%,在保证稳定运行的前提下合理选择荷、源不确定变量的置信概率,可以提高利润5.9%.     

基于柔性负荷和建筑多能源系统的电网峰谷调节算法

针对建筑能源系统负荷多样,导致电网波动和负荷峰谷差日益增大的问题,提出了一种基于柔性负荷与建筑多能源系统的电网峰谷调剂算法,以实现多能源系统联合参与的电网峰谷调节.该算法通过构建储能设备和空调系统的功率模型,来建立多能源系统负荷与功率优化的电网峰谷调节目标函数.同时,针对电网峰谷调节的特点提出了一种改进的粒子群优化算法,以求解该目标函数实现电网的峰谷调节.仿真分析与实验结果表明,所提出的方法优于单纯使用储能设备和空调系统的电网峰谷调节方法,能够显著提高负荷的平滑度与能源利用率.     

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。     

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P2G和复合储能的高速公路服务区综合能源系统日前优化调度

为了提高高速公路服务区综合能源系统可再生能源消纳能力、降低经济成本,本文面向高速公路服务区中电、气、冷、热等多态能源,基于能源枢纽矩阵建模方法,建立能源供给侧、能量转换侧和负荷需求侧各模块的能量转换与供需耦合特性模型;在充分消纳可再生能源的情况下,以系统运行总成本最小为目标函数,建立系统优化调度模型;针对同一负荷不同运行场景下的调度结果表明,所提模型能最大程度使用风光发电,降低系统总运行成本;供给侧引入电气耦合与负荷侧引入复合储能的调度结果表明,所提模型能达到系统运行费用最优,同时可实现系统周期内运行费用的“削峰填谷”。     

基于CVaR的高比例光伏区域综合能源系统优化调度

在“双碳”目标的驱动下，以光伏为代表的分布式能源正大规模接入配电系统与配气系统，二者间的耦合也更加紧密，为低碳可持续能源系统的构建带来了新的机遇，然而，由于分布式能源的随机性，其也不可避免的造成了两个系统间潜在的运行风险。基于此，本文提出了一种高比例光伏渗透率下区域综合能源系统多时间尺度优化调度模型。首先，在高光伏渗透率的前提下，建立了考虑储能设备的电-气区域综合能源系统日前调度模型，利用二阶锥松弛将模型线性化。其次，基于CVaR风险评估模型的理论基础，建立并简化了损失函数。接着，在实时调度过程中考虑CVaR风险评估模型，建立了考虑CVaR风险评估的区域综合能源系统实时调度模型，以平衡不同风险态度下新能源不确定性导致的风险成本。最后，将前述两个模型合并，建立了区域综合能源系统日前-实时多时间尺度调度模型，分析区域电力系统与区域天然气系统之间的相互作用与能量流动。在算例分析中设计了不同的负荷强度方案对模型进行验证，分析了不同方案下系统购电量与不同设备运行参数的变化。结果表明，所提模型可以有效缓解因新能源随机波动带来的运行风险，同时考虑耦合设备的运行调控能够促进区域综合能源系统的耦合运行并取得良好经济效益。     

新形态船舶能源系统多能互补优化管理

为保证船舶能源系统的安全可靠运行,减少航行中污染物的排放,综合考虑船舶混合能源系统的供电特点,本文提出了一种基于粒子群优化的混合能源系统能源管理策略。建立了船舶混合能源系统中光伏发电、风力发电、柴油机和储能模块的数学模型。同时计及运行成本和污染物排放量为能量管理优化目标,建立能源管理的目标函数。采用粒子群优化算法对目标函数进行求解,从而实现船舶混合能源系统能量优化管理。模拟船舶航行实验验证了该策略的有效性和实时性,结果表明：该策略能够有效地降低系统的运行成本和污染物排放量。     

含多种可再生能源和冷储能装置的冷电联供系统经济优化调度模型研究

基于能源互联网理念的提出和可再生能源的快速发展,计及储能装置的运行特性,考虑冷电联供的经济性,兼顾系统的环保性和节能性,以综合成本为目标,搭建了含风电、光电等多种可再生能源和冷储能装置的冷电联供系统优化调度模型。基于对冷负荷需求和风电、光电出力的日前预测,采用自适应布谷鸟算法求解模型,得到不同运行方案下各机组的最佳调度方案。通过算例仿真发现,含有多种可再生能源和冷储能装置的冷电联供系统可以充分发挥可再生能源发电特有的经济、环保优势,减少了一次能源的消耗。仿真结果验证了模型的有效性。     

典型北方热电系统稳态功率分布计算的研究

针对现今"三北"地区冬季供暖期电热耦合严重的问题,提出了一种基于电热耦合区域能源系统的计算技术。通过优化耦合能量网络中相关设备的稳态模型,建立耦合能量网络方程并求解,最后以阜新某热电厂数据为例进行建模,其结果证明了该求解方法所计算的模型更加精确,并为生产实践中由于热网与电网的相互作用而导致生产过程大规模停机提供了理论支持。     

考虑碳排放的社区级综合能源系统优化模型

随着能源危机和环境污染的压力越来越大,综合能源系统得到了大力的发展和推广。提出了社区级综合能源系统（CIES）的基本架构和运营策略,从经济性和碳排放两方面进行分析,建立了包含直接运行成本和综合碳成本的目标函数,考虑功率平衡、发电设备出力限制、联络线传输功率、储能装置容量和储能装置充放电等约束条件,并采用遗传算法进行求解。仿真结果表明,优化模型具有较好的低碳综合效益优势,有助于加快低碳经济的发展。     

氢储能系统关键技术及发展前景展望

分析国内外氢能源发展现状,研究氢储能系统关键技术,提出氢储能系统在电力行业中的应用模式.总结并研究氢能源发展政策,分析氢能源发展存在的问题,提出促进氢储能系统发展的建议,以探索氢能源产业链和氢储能系统应用发展道路.     

临港新片区城市能源互联网实现路径研究

随着能源的生产和消费呈现多元化显著特征,亟需尽快提升多种形式能源系统互联互通、互惠共济的能力,城市能源互联网的提出和实现成为解决这一问题的有效途径。以临港新片区为例,结合城市能源互联网的概念和特征,深入分析了城市能源互联网发展的核心能力,构建3层城市能源互联网总体架构,建立了临港城市能源互联网体系架构。依托临港城市互联网的业务场景,描绘建设蓝图,为临港城市能源互联网的实现提供了有益的借鉴及思路。     

基于区块链的综合能源系统低碳优化调度研究

综合能源系统对实现能源可持续发展和构建绿色低碳社会具有重要的应用价值。针对综合能源系统调度过程中存在的发用电预测误差大、系统优化数据采集处理复杂和经济运行成本较高等问题，将区块链技术引入到综合能源系统优化调度中，并计及电、热、冷三种负荷综合需求响应和碳排放交易，调用智能合约，以系统经济性和环保性最优为目标，提出了适用于综合能源系统的低碳优化调度模型。利用区块链技术特性，构建了面向综合能源系统优化调度的总体架构，使得区块链网络成为整个综合能源系统信息交互与数据存储中心，同时保留了调度中心的部分导向作用，确保了电网的安全、稳定运行。仿真结果表明：区块链技术可以进一步挖掘综合能源系统数据价值，更好地实现信息交流透明性；同时，构建的综合能源系统的低碳优化调度模型能够有效提高系统供能的灵活性、运行的经济性以及环保性。     

火力发电厂能源审计的理论架构

应用热力发电厂和审计学原理分析了火力发电厂能源审计的依据、性质,提出了它的定义、理论架构和方法.基于现代火力发电厂DCS和SIS等技术条件,指出了实现火力发电厂计算机能源审计的途径和方法.     

基于多能耦合机理的综合能源系统多元负荷协同预测模型

综合能源系统是提高能源利用效率,降低用能成本的重要技术手段,精准负荷预测是综合能源系统优化调度的关键基础和重要前提.随着各类能源耦合设备的应用和提升和电能替代政策的推广,能源之间的关联关系日益增强.然而,现有的负荷预测方法多为对负荷的单独预测,未能将耦合性和互补性结合起来构建预测模型.基于此,首先结合Copula理论分...     

计及碳交易的区域综合能源不完全信息博弈优化调度

减缓全球变暖，减少二氧化碳的排放已经成为能源部门的一个紧迫问题，在此背景下，区域综合能源系统的优化调度成为实现节能减排目标的重要途经。但是区域综合能源系统内能源集线器(energy hub, EH)间存在复杂的利益交互关系和市场不完全信息，这给系统的运行调控带来巨大的困难和影响，如何实现能源集线器间的制约和平衡成为关键。针对计及碳交易的多能源集线器区域综合能源系统，提出基于不完全信息博弈的优化调度策略。在考虑碳交易的基础上，引入电-气(power to gas, P2G)技术和碳捕集系统(carbon capture systems, CCS)耦合技术，以寻求系统低碳经济双赢。结果表明：所构建的优化调度模型，采用碳交易和碳捕集系统协调配合控碳，在保证系统经济效益的同时，碳排放量也下降了6.4%。     

考虑电热需求响应的区域综合能源系统储能容量优化配置

综合能源系统中储能优化配置和需求侧响应的应用,可解耦热电联产机组（CHP）运行的“以热定电”约束,提高能源利用效率。因此,考虑源荷双侧发电、供热、用电、用热性能,在源侧加电、热储能实现热电联产机组的热电解耦,荷侧充分利用电、热综合需求（IDR）资源可调度资源,建立考虑综合需求响应的区域综合能源系统电、热储能容量优化配置模型。该模型考虑储电储热约束、功率平衡约束等,以区域综合能源系统年总费用最小为目标,解决电、热储能的经济配置最优问题。算例结果表明,电、热储能与负荷侧协调运行可降低运行成本,考虑综合需求响应可减少储能配置容量。源侧储能配置和负荷侧的综合需求响应促进风电消纳,提高综合能源系统运行的经济性、精准性和灵活性。     

一种考虑能源双向传输的能源枢纽能量管理策略研究

提出了一种双向传输的能源枢纽模型,相比传统能源枢纽,提出的模型可实现电能、热能的双向传输,从而促进可再生能源的利用,达到能源就地消耗和系统收益最大化的目的。首先,对所提双向能源枢纽中的储能(储电、储热、储气)设备和能源耦合设备进行建模;其次,建立考虑能量双向传输的能源枢纽收益函数;最后,应用仿真得出结果,结果表明通过储能设备之间的协调优化和能源转换设备能量的合理分配,可使能源枢纽收益达到最大。