考虑太阳能-沼气组合模式优选的养殖场多能耦合系统优化规划

太阳能和生物质能符合“双碳”目标下现代农村清洁、高效能源系统的建设需要。针对农村沼气生产利用模式多样、多能耦合系统规划模型复杂导致求解困难的问题,提出一种考虑太阳能-沼气组合模式优选的养殖场多能耦合系统优化规划方法。采用多指标综合价值评价获得太阳能-沼气组合模式备选方案;在此基础上建立养殖场多能耦合系统三层优化规划模型,上层以系统年规划费用最小为目标确定太阳能-沼气组合最优方案,中层以充分消纳可再生能源、投资成本最低为目标实现能源设备配置,下层以运行经济性最优为目标实现多场景下优化调度。采用商业优化软件Cplex利用分支定界法求解模型。算例结果表明,所提方法能有效提高养殖场生物质和太阳能的利用效率、显著降低模型求解难度。     

考虑可再生能源不确定性的热-电耦合微能源系统多目标鲁棒规划方法

由于可再生能源出力具有高度随机性和间歇性,其大规模并网会严重影响电力系统的安全稳定运行.为促进可再生能源消纳,可通过大力发展热-电耦合微能源系统解决此问题.为此,提出一种考虑风电不确定性的热-电耦合微能源系统多目标鲁棒规划方法.以投资运行成本最小及系统峰谷波动最小为目标,构建热-电耦合微型综合能源系统多目标鲁棒规划模型...     

基于多目标粒子群算法的高维多目标无功优化

提出一种高维多目标电力系统无功优化模型。相比于传统的电力系统无功优化模型,该模型能够在无功优化中同时兼顾系统的有功损耗、电压水平、静态电压稳定性以及供电能力。针对已有的求解多目标无功优化模型的算法应用于求解所提模型时存在的局限性,进一步引入一种基于帕雷托熵的高维多目标粒子群优化算法并加以改进,使得该算法能够有效求解高维多目标优化问题。最后,利用IEEE-39节点系统验证了所提模型和求解算法的正确性和有效性。仿真结果表明,在传统的多目标无功优化模型中引入系统供电能力,能够在不恶化其他目标函数优化效果的情况下,使系统的供电能力得到提高。     

考虑电动汽车和需求响应的电-热-水多能耦合系统经济调度

在水电联产机组装机容量不断增加的背景下,提出一种考虑电动汽车充、放电策略和用户需求响应的电-热-水多能耦合系统经济调度方法。首先,构建电-热-水多能耦合系统的基本结构,并分析各系统之间的耦合机理;然后,以调度过程中发电、产热和海水淡化的总燃料成本最小为目标,建立考虑电动汽车充、放电策略和需求响应的多能耦合系统经济调度模型;最后通过仿真算例对所提方法进行验证,结果表明：所提方法有利于实现系统低碳经济运行。     

基于MICP的多能耦合综合能源系统可再生能源消纳能力研究

受限于电力系统资源禀赋,可再生能源消纳能力瓶颈始终制约着可再生能源的大力发展。近年来蓬勃发展的综合能源系统因其多能耦合属性,可将电力系统盈余电量转移至气/热/氢等其他能源子系统进行消纳,为可再生能源消纳提供了全新思路。然而,由于综合能源系统多能耦合复杂、规模大、维度高、非凸非线性强,如何准确评估其可再生能源消纳能力是一项难题。基于电/气/热/冷等能源子系统物理特性构建了综合能源系统可再生能源消纳模型,以评估多能耦合作用下系统对可再生能源的消纳能力极限;然后,提出凸松弛及近似方法将混合整数非线性规划原问题转化为混合整数锥规划问题,实现模型的有效求解;最后,以改进的IEEE-39节点电力系统和比利时20节点天然气系统为基础构建了电-气-氢-热-风-光耦合综合能源系统算例,论证了多能耦合对于可再生能源消纳的提升作用,并深入挖掘了不同节点对于可再生能源的接纳能力差异。     

考虑能量品质的区域综合能源系统多目标规划方法

区域综合能源系统(RIES)由于广泛涉及电/气/热/冷等多种能量形式耦合,其规划工作面临诸多挑战。提高能量利用效率是RIES规划的重要任务之一,传统能量效率的定义仅计及了能量在数量上的变化,却忽视了能量在品质上的差异,无法准确地衡量RIES的能量利用水平。文中提出使用兼顾数量和品质的效率作为衡量RIES能量利用水平的标准。首先,定义了能量品质系数的概念用以量化不同形式能量的品质差异,并提出基于黑箱模型的RIES总体效率计算方法。然后,建立了五层级能源集线器模型用以处理多能耦合问题,确保区域能量供需平衡。接着,以经济性和效率为优化目标构建了RIES多目标规划模型,设计了兼顾规划与运行的双层优化结构,并联合运用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和内点法实现模型高效求解。最后,选取广州市某工业园区RIES作为算例对所提方法进行验证。     

离岸微型综合能源系统多目标随机规划

离岸微型综合能源系统与海洋工程的生产工艺环节结合紧密,并独立运行。因此,如何在克服生产工艺环节或外界环境不确定性影响的同时,尽可能减少CO_2的排放,并尽量节省成本是其规划的难点。文中从综合能源系统优化规划的角度,根据能源集线器的思想,建立离岸微型综合能源系统的电-热-CO_2耦合模型,构建以总成本最小、CO_2排放量最少为目标,以电、热网络平衡等条件为约束,并考虑生产工艺环节和外界环境不确定性影响的多目标随机规划模型,进而利用多目标进化算法求解该模型,实现兼顾成本与环保的离岸微型综合能源系统多目标优化规划。通过海上油气平台群及全电舰船的微型综合能源系统的优化规划,验证了所提方法的可行性与有效性。     

考虑电-气-交通耦合的城市综合能源系统规划EI北大核心CSCD

交通是重要的能源消费部门。随着电动汽车、天然气汽车等清洁能源车辆的快速发展,交通系统与电力系统、天然气系统等能源供给网络的耦合逐步增强。面向日渐融合的能源网和交通网,该文考虑电动汽车、天然气汽车与城市综合能源系统的耦合,提出并建立城市综合能源系统优化规划模型,协调充电站、加气站等能源设施与城市电网、天然气管网的扩建。首先基于交通流量和路网结构,对电动汽车、天然气汽车的能量补给需求进行了分析与建模,并建立了能量补给设施的建设约束。其次,以全系统投资和运行费用最低为目标,考虑电网、天然气网运行约束,构建了优化规划模型,设计了相应的求解算法。最后,以西安市交通网为基础构造算例验证了模型和方法的有效性。结果表明,统筹考虑交通系统和能源系统特性,进行协调规划是必要的,并且能够在显著降低城市综合能源系统规划成本的同时提高运行效率;忽略协同作用会导致电力和天然气网络的线路拥堵。     

考虑多元异质源荷相关性的区域综合能源系统规划

区域综合能源系统的源荷类型众多,不同能源之间、负荷之间以及源荷之间呈现相关特性,为此提出一种计及源荷相关性的区域综合能源系统规划方法。首先,采用Nataf变换与Cholesky分解对拉丁超立方采样进行改进,得到了考虑风电、光伏及电、气、冷、热负荷相关性的样本矩阵,进而通过改进聚类中心获得区域综合能源系统的典型源荷场景;然后,建立考虑多元异质源荷相关性的区域综合能源系统规划模型,该模型以投资、运行、外部能源交易成本及弃风弃光成本之和最小为目标函数;最后,基于IEEE 39节点电网系统、比利时20节点气网系统、14节点冷/热网系统组合的区域综合能源系统测试算例进行仿真,验证区域综合能源系统规划中考虑多元异质源荷相关性的必要性及所提方法的可行性。     

考虑多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划

提出了一种考虑冷电热多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划方法。基于能源集线器(energy hub,EH)模型,建立了含冷电热三联供、燃气锅炉、集中式制冷站在内的区域综合能源系统模型;根据历史/预测年8 760 h多能负荷数据,通过k-means聚类分群方法得到多个典型日负荷场景,以上下界区间描述负荷不确定性,形成鲁棒规划模型;将相应鲁棒规划模型等价转化、形成子问题为凸的混合整数规划模型求解。算例结果证明了该规划方法的有效性,同时体现了综合能源系统多能互补集成优化效益。     

智能电网经济运行的多目标调度优化策略

探讨了新形势下电网监控调度和优化运行的问题。根据智能电网安全、经济、清洁的特点,以有功网损、污染气体排放量和系统电压稳定程度3个指标对电网的安全性、经济性和环保性进行量化评估,并将双馈感应发电机的模型加入到潮流计算的模型中,考虑了大容量风电并网对系统的影响,将上述指标作为优化目标,用强度Pareto进化算法对优化模型进行求解,并对上述3个优化目标进行寻优,很好地解决了智能电网中多方面的监测和多目标优化运行问题,为智能电网的监控运行提供了思路。     

电-氢混合储能参与的多能系统低碳优化

针对可再生能源高渗透率的多能系统的未来发展,基于多能流交互拓扑,研究电-氢混合储能参与的IES灵活协同调控。考虑电-氢混合储能影响,构建以经济成本、风光使用率和碳排放量为多评价指标,研究多能流的多能调控策略。基于多能流的碳排信息,提出电-氢混合多能系统碳流倒推方法,利用多能流的碳流拓扑辅助多能调控决策。通过对实际电网的仿真,分析电-氢混合储能对系统综合效益的改善效果,研究源-荷-储互动特性,验证该文方法的有效性和合理性。     

微燃机冷热电联产系统的经济优化

微型燃气轮机(简称微燃机)冷热电联产系统(combined cooling,heating and power,CCHP)具有极高的能源利用效率,其经济效益明显。首先建立了基于微燃机的冷热电联产系统的仿真模型及经济优化模型,分别分析了冷热电负荷比例、燃料价格、剩余电力上网政策、购电电价等对系统经济性的影响。在分析电价的影响时,分别按固定电价和实时电价进行了分析。算例分析表明微燃机CCHP系统的运行成本不仅跟冷热电负荷的需求有关,还与电网电价、微燃机燃料价格和锅炉燃料的价格有关。     

考虑环境因素的多能源系统交直流混合供能优化策略

有效提高能源利用率、促进新能源消纳以及减少环境污染成本是当下发电用电企业十分关注的问题。提出并建立了一种多能源系统交直流混合并网供能优化模型,实现了电能的交直流柔性变换与多能源的综合利用。综合分析了能源局域网内交直流系统供电特性,结合供热系统供热特性、储能装置的充放特性以及煤炭的全生命周期,考虑功率平衡约束、各装置运行约束以及环境成本约束。利用GAMS优化软件求得调度周期内,传统交流并网模型和所搭建模型各系统的最佳出力及总运行成本,将两者的运行结果从供电供热等方面比较,验证了所述模型在减少运行成本、降低有害气体排放量以及削减煤耗量方面的优势。     

热电联产经济环保调度优化

为解决复杂的热电联产经济环保调度问题,提出了一种改进的多目标灰狼优化算法。标准灰狼算法只适用于处理单目标优化问题,而改进的算法也适用于多目标优化,并通过融入方向修正操作以修正狼群前进方向,并改善算法的全局搜索能力。其次,结合快速非劣解排序、拥挤距离计算等,在更新狼群位置时,采用"精英保留策略"淘汰弱势狼个体,进一步提高算法的收敛速度,并通过模糊决策理论获得最优折中解。最后,通过对某典型7机组热电联产系统的仿真,验证了所提出方法不仅能够有效地求取热电联产发电计划在经济性与环保性之间的最优折中,同时克服了标准灰狼算法的缺陷,且较其他群智能优化算法在求解质量、收敛性等方面具有明显优势。     

含风电场的电力系统环保经济调度

随着人们的环保意识逐渐提高,电力行业中的环保问题日益受到人们的重视。基于此,将电力生产过程中环境污染问题量化为环境成本计入经济调度的总成本中,同时针对风能的间歇性、不确定性给电力系统带来的影响,引入了低估和高估风电出力的成本,建立了含风电场的电力系统环保经济调度模型。以某地区24h负荷数据为参考,通过多种群遗传算法分析了计入环境成本的调度模型对电力系统购电成本、火电排污量的影响,仿真结果验证了模型的可行性以及有效性。     

耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统优化

储能是解决风能和太阳能等可再生能源发电间歇性和不稳定性的重要技术途径。针对常规液化空气储能系统循环效率较低的问题,引入有机朗肯循环以利用空气液化阶段产生的压缩热。构建耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统,以系统循环效率和空气释能发电阶段㶲效率为目标函数,以压缩机组出口压力、低温泵出口压力、冷箱窄点温差和换热器效能为决策变量,运用非劣分类遗传算法NSGA-Ⅱ进行多目标优化。绘制Pareto最优前沿曲线,采用TOPSIS优选法,得到贴近度最大的系统最优设计方案,与之对应的系统循环效率为62.75%。     

统一考虑变电站和网架优化的配电网综合规划

寻求一种更加科学合理且有效的规划方法一直是配电网规划研究者及工程技术人员的目标。文中提出了一种多约束条件下综合考虑变电站站址、站容和网架的优化模型和算法。该模型把变电站优化子问题与网架优化子问题结合起来统一优化,实现最优变电站站址、站容和最优网架的同时确定。算例表明,该模型及算法相对于传统的分阶段规划法,具有一定的优越性,拥有实际应用前景。