考虑氢能交通运输时空特性的电-氢综合能源系统协同优化方法

电-氢综合能源系统(EH-IES)在新时代背景下有巨大潜力,受限于现有输氢管道长度,EHIES可视为由多个氢能子系统(HES)和电力网络耦合而成。若要充分利用EH-IES运行灵活性,可在考虑EH-IES协同优化的同时,利用氢储能的可移动性实现氢能在多个HES之间的最优调度。为此,提出了一种“就地制氢-交互运氢”的运行模式。以EH-IES为研究对象、总运行成本最小为目标函数,考虑氢气长管拖车(HT)运输所需时间与HES交互运行,建立了包含可再生能源、电制氢储氢站(PHSS)、HT、电氢负荷的综合能源系统联合优化模型。通过9辆HT、3座PHSS接入IEEE 30节点系统的算例对比分析了各HES交互对系统优化的影响,结果表明：所建立的优化模型能够减少总运行成本,提升风电消纳水平,提高电力系统运行灵活性,验证了所提模式的有效性与可行性。     

考虑综合需求响应的综合能源系统多能协同优化调度

在能源互联网迅速发展的背景下,综合能源系统多能耦合互补特性为需求侧参与系统调度提供了更大的优化空间,如何建立切实有效的多能源、多类型需求响应模型对提升系统运行性能具有重要意义。为此,建立了考虑激励型、替代型和基于实时定价机制的价格型多能源、多类型需求响应精细化模型,在此基础上,以电、气、热、冷多能耦合园区系统为研究对象,考虑系统运行、需求响应、用户用能满意度等约束条件,提出了考虑综合需求响应的综合能源系统多能协同优化调度策略。算例分析结果表明所提优化策略能够充分挖掘需求侧资源的调节潜力,在促进能源供需平衡的同时实现了系统多能协同互补与经济运行。     

考虑氢储动态效率的电氢耦合微网长期容量优化

双碳目标下风光氢联系日益密切，合理的容量优化是保证电氢耦合系统稳定运行的有效途径。针对风–光–氢储–超级电容联合运行的独立微网，提出了一种长期容量优化方法。通过考量氢储系统的动态效率，优化产氢和耗氢设备的工作区间，制定了合理的微网运行控制策略。为反映真实的风光气象因素长期变化趋势，基于皮尔森相关系数和灰色滚动预测法进行典型日长期预测，得到了模型输入样本。以微网的经济性、可靠性和低碳性综合最优为目标构建了容量优化模型，并采用非线性动态权重的多目标粒子群算法求解出Pareto集，同时引入隶属度分析法给出了最佳规划方案。仿真结果表明：相比于当前研究成果，所提方法得益于对氢储单元动态特性的分析和输入样本的改进，能够给出更优越的配置结果。     

基于氢能的风-火耦合多能系统设计与综合评估

为了提高火电机组深度调峰极限,挖掘其提升新能源消纳能力的潜力,构建了基于氢能的风-火耦合多能系统.建立了风-火耦合多能系统的设计框架,包括设计原则、系统组成及评价指标体系等,提出了富裕风电制氢支撑的风-火耦合多能系统的总体结构;考虑经济性、能源利用、"双碳"目标、可靠性这4个方面的影响因素,提出了风-火耦合多能系统的多尺度评价指标及其数学模型,并基于模糊层次分析-熵权法确定各指标的权重占比;以某地区拟建的风-火耦合多能系统结构设计为例,验证了所提方法的有效性,可为实际工程建设提供了一定的参考.     

集中-分布式混合压缩空气储能电站优化规划策略

针对城镇配电网供电能力不足的问题,设计了一种集中-分布式混合压缩空气储能（CAES）电站的基本架构。该架构依托集中式先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)电站建立分布式液态空气储能电站,可更有效地利用AA-CAES电站大规模储气室的优势,延展AA-CAES电站的功能。然后,建立了集中-分布式混合CAES电站的运行模型。该模型能准确描述混合CAES电站空气压缩、液化、贮存、运输、汽化、膨胀发电等过程中的能量流通、转化、存储和释放机理。基于混合CAES电站的运行模型,结合全寿命周期成本理论,建立了混合CAES电站的优化规划与运行模型。上述模型还包含扩建输电线路、增建燃气轮机、安装电池储能等备选方案的相关约束,以便对比安装混合CAES电站和其他方案的经济效益。最后,通过算例仿真验证了优化规划与运行模型的有效性。     

计及辅助服务的电-气-氢综合能源系统优化调度

氢能是中国能源行业低碳化转型的重要支撑。电制氢技术可将电网难以消纳的新能源转换成绿氢注入天然气管道,实现绿氢的远距离传输与利用。文中提出一种计及绿氢注入的电-气综合能源系统优化调度模型,且计及电网辅助服务以支撑高比例新能源消纳。首先,建立了计及绿氢注入及管道管存的天然气系统准动态运行模型;然后,构建了计及调峰与灵活备用的辅助服务的综合能源系统灵活运行模型。最后,算例测试量化评估了电制氢及多能协同对于支撑新能源消纳及提高系统运行灵活性的价值,并且分析了新能源渗透率、管道掺氢比限制对于综合能源系统调度结果的影响机理。     

阶梯式碳交易的城市多能系统能量互补优化调度策略

引入城市能源服务中心(urban energy service center, UESC)作为供能和价格引导枢纽，构建了含典型功能的城市多能微网系统集群结构及其阶梯式碳交易机制模型。提出了一种城市多能系统双层优化调度策略，其上层为最小化UESC的运营成本，下层考虑城市多功能区域集群间的能量互济，采用交替方向乘子法求解综合能源系统(integrated energy system, IES)集群的分布式调度，协调各IES之间的功率交互。最后，利用IEEE-33节点电网和32节点热网耦合系统，并通过4类典型场景验证所提模型与算法的有效性，优化城市多能系统间能量的互济互补，减少系统总运行成本，降低系统碳排放，提高系统运行的经济性、灵活性和韧性。     

计及弃风事件耦合关系的源-储-网联合规划方法

电力系统灵活性不足与外送输电阻塞是造成弃风的两大根本原因，且在时序上具有一定的耦合关系。从储能分时复用的角度出发，利用弃风事件之间的耦合关系，配置储能同时解决调峰不足与输电阻塞问题，提出了计及弃风事件耦合关系的源-储-网联合规划方法。首先，分析了调峰不足弃风、阻塞弃风产生机理及两者耦合关系。然后，分析了储能配置对源侧常规机组装机容量规划与网侧输电容量配置的影响。其次，构建了综合考虑常规火电装机投资成本、储能投资成本、弃风惩罚成本与输电线路扩建成本的源-储-网联合规划模型，并给出了模型求解流程。最后，通过对中国东北某局部电网输电工程系统和Garver-6节点系统的仿真，分析验证了所提方法的有效性与可行性。     

支撑中国能源安全的电氢耦合系统形态与关键技术

氢能作为新兴的零碳二次能源，对于推动中国能源体系转型、支撑中国能源安全具有重要意义。为进一步推动氢能与电力系统的深度融合，支撑中国高比例新能源发展，对电氢耦合系统形态与关键技术展开研究。首先，构建了电氢耦合系统的技术框架。然后，从氢能供应链的制-储-输-用4个方面评述相关技术发展趋势，进而从发电侧、电网侧和消费侧3个角度出发论述氢能对电力系统典型场景的关键支撑技术，分析支撑中国能源安全的电氢耦合系统形态。最后，针对当前电氢耦合系统发展中的问题进行阐述并给出相关政策建议。     

考虑燃料电池汽车加氢负荷的电-氢系统协同优化运行

在建设新型电力系统背景下,为提高能源利用率,降低交通系统碳排放,促进配电网与交通网络融合,考虑燃料电池汽车加氢行为影响下负荷时空分布特性,构建计及燃料电池汽车交通流量与加氢行为的优化调度模型。首先,采用起止点对刻画燃料电池汽车交通流量模型,为模拟燃料电池汽车出行,采用Dijkstra算法搭建燃料电池汽车最短加氢路径模型。其次,针对可再生能源出力不确定性,基于Wasserstein距离建立风电功率预测误差模糊集,考虑电力-交通网络约束,并构建含加氢站优化调度的分布鲁棒优化模型。最后,利用强对偶理论将分布鲁棒优化模型转化为混合整数线性规划模型进行求解,采用改进的33节点配电网和24节点交通网对调度方法进行验证。结果表明,所提方法相比于鲁棒优化系统总成本有所降低,加氢站调度方案在保守和乐观之间达到平衡,实现加氢站与上级网络之间良性互动。     

计及多重需求响应的电-热-氢综合能源系统多时间尺度低碳运行

在双碳背景下,针对综合能源系统(integrated energy system, IES)中需求侧资源响应能力差异性以及不同能源管理时间尺度差异性,提出了一种计及多重需求响应的电-热-氢IES多时间尺度低碳调度策略。首先,考虑到需求侧资源在不同时间尺度下的响应特性不同,建立了日前-日内多重综合需求响应模型。其次,为减少源、荷预测误差对系统运行的影响,构建了IES多时间尺度低碳调度模型。其中,日前低碳调度以购能成本、阶梯型碳交易成本和运维成本之和最低为目标,制定一天24小时出力计划;日内调度则考虑到电-热能在不同时间尺度下的响应差异性,建立了双时间尺度的滚动优化调度模型,平抑功率波动。算例仿真结果表明,所提策略能够充分发挥需求侧资源的响应能力,通过协调各设备出力和需求响应资源来平抑系统功率波动,实现IES低碳、经济和稳定运行。     

区块链技术下考虑碳排放权的电力现货交易模型

在低碳化电力市场发展的背景下,为提高参与电力现货市场中各个交易主体的积极性、经济效益与交易效率,提出了区块链技术下考虑碳排放权的电力现货交易模型。结合去中心化的区块链技术,构建了兼顾电能和碳排放权交易的区块链现货交易机制。以各个电力交易主体收益最大为目标,建立基于双链交易机制的电力现货市场出清决策模型。通过算例仿真验证所提电力现货交易方法的可行性和优越性。     

考虑碳排放分摊的综合能源服务商交易策略

为寻求在满足用户用能需求的同时降低系统碳排放的有效途径,提出了一种考虑碳排放分摊的多综合能源服务商能源交易策略。基于网络流模型实现碳流追踪并联合Shapley理论建立了综合能源服务商碳排放成本计算模型。应用Nash议价理论构建了多综合能源服务商合作博弈运行模型,将综合能源服务商碳排放成本引入优化目标函数,并利用分布式算法求解最优能源交易量和交易费用。基于由修改的IEEE 39节点电网和12节点气网构成的多综合能源服务商系统进行仿真分析,验证了所提模型和方法的有效性。     

考虑碳排放成本的备用市场竞价模型

以电力低碳化发展趋势为背景,以备用资源优化配置为目的,提出了能够体现碳减排因素的备用市场竞价模型。该模型建立机组备用需求曲线,以考虑容量事故随机性特性和实现多种备用资源的协调配置;应用外部性内在化理论,将边际碳排放成本内置到机组备用报价中,以得到的边际综合成本作为竞价依据,从而反映机组碳排放特性的影响。最后采用供给与需求理论方法获得备用决策最优点。对该竞价方法与传统竞价方法进行了比较,比较结果证明该方法可以找到最优的备用配置点,同时具有碳减排激励作用。该方法兼顾了备用服务的市场化运营与碳减排要求,算例结果也验证了这一点。     

考虑SOC优化设定的电-氢混合储能系统的运行优化

针对含电-氢混合储能的源网荷储系统,为提高新能源的消纳水平并降低系统运行成本,提出了考虑SOC优化设定的电氢混合储能系统的运行优化方法,实现系统的日前实时优化调度。首先提出了大容量储能系统SOC优化设定的方法,以确定储能系统日前的始末SOC优化设定值。随后,基于双延迟深度确定性策略梯度算法,提出了一种日前实时优化调度模型训练方法。结合储能SOC的优化设定值和日前运行数据,建立了源网荷储系统的实时优化调度模型,实现日前和实时综合优化调度。最后,通过算例分析验证了所提运行优化方法的有效性。结果表明,大容量储能系统的SOC优化设定方法可以有效提高系统收益,日前-实时优化调度模型则在日前优化调度的基础上减少了预测误差带来的影响。     

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。     

考虑热能动态平衡的含氢储能的综合能源系统热电优化

在综合能源系统中,电力系统和热力系统通过热电联产机组、电锅炉等装置耦合,对系统内电能和热能进行协调管理,可提高系统的运行灵活性,为系统消纳可再生能源提供新途径。为此,提出了一种考虑热能动态平衡的含氢储能的综合能源系统热电优化模型。首先,建立氢能系统模型,对系统内电解槽、氢燃料电池等设备进行精细化建模,挖掘氢能的利用潜力,提高了系统的运行经济性。然后,基于用户对室温要求的模糊性,引入热功率松弛项使热能保持动态平衡,提高了系统设备出力的灵活性。最后,以综合能源系统运行成本最低为目标函数,以能量平衡、网络安全为约束条件,建立综合能源系统热电优化模型。仿真结果表明,所提模型可在满足用户用能需要的同时降低系统的运行成本,提高风电消纳水平。     

基于多市场耦合的新能源综合发电项目的盈利能力研究

为解决我国新能源发电产业扩张引发的弃风弃光问题,引入氢储能系统与风能、太阳能光伏发电配合,构建新能源综合发电项目。为解决预算赤字问题,提出碳减排市场(carbon certified emission reduction, CCER)与综合项目结合,构建市场交易模型。为评估项目平准化度电成本(levelized cost of electricity, LCOE),基于现有风、光发电基础,引入氢储能系统成本和“氢-电”收益、氢能收益、氧气收益、碳排放收益,建立优化的平准化度电成本(optimizing levelized cost of electricity, OLCOE)模型。以我国西北某省风、光电厂为例,设定3种盈利情景,计算项目的OLCOE。选取符合实际效益的模型,以传统燃煤上网电价为新能源上网电价,在不同氢能和碳排放定价下进行敏感性分析,深入研究综合发电项目的盈利能力。研究表明：多市场辅助对新能源综合发电项目的发展不仅增强其盈利潜力,还能补偿高额的建设成本,从而提高项目的可行性。此外,可持续发展政策的有效实施和技术的进步也将进一步推动项目的未来发展。     

两级电力市场环境下考虑条件风险价值的新能源场站最优售电模型EI北大核心CSCD

为充分发挥能源资源优化配置作用,我国正逐步建成“统一市场、两级运作”的两级电力市场。在两级电力市场建设初期,新能源场站参与省间电力现货交易的计划电力缺乏指导性是目前亟须研究的问题。对省间-省内两级电力市场的现行机制进行了深入研究,探讨了其运作框架。考虑省间电力现货交易与辅助服务市场的多时间、多空间耦合特性,构建了两级电力市场下新能源场站的售电决策双层优化模型,并基于条件风险价值法对下层模型进行转化,实现对新能源场站出力不确定性的控制。依托东北某省工程实际数据进行了算例分析,结果表明该模型能够在两级电力市场环境下提高新能源场站的市场收益。     

考虑碳排放成本的多能互补微能源网储能装置优化运行

随着综合能源管理技术的成熟,建立含大比例可再生能源和储能装置的多能互补微能源网成为发展趋势。近年来,我国在进行能源结构调整,碳排放控制力度逐步提升。因此在考虑碳排放成本的基础上,以微能源网日运行成本最低为目标建立经济运行模型,对储能的充放电策略进行调整,并采用商业软件CPLEX进行求解。以某一实际微能源网为例验证所提模型的有效性,分析了两种储能容量和功率配置对微能源网运行成本的影响。算例结果表明,所建模型纳入了碳排放成本的影响,在保障可再生能源消纳的前提下,对微能源网内的多种能源和储能装置充放电策略进行了优化,实现微能源网运行成本最低的同时达到多能互补的效果。