考虑能源枢纽变工况特性的综合能源系统优化配置

区域综合能源系统（regional integrated energy system,RIES）通过能源枢纽耦合多种能源优势互补,提高能源利用率。考虑能源耦合设备变工况运行对改善综合能源系统优化配置经济性具有重要意义。首先,分析能源耦合设备变工况特性,建立设备变工况动态模型,并改进能源枢纽转换矩阵。其次,基于典型日负荷曲线,建立以系统年化投资最小、系统日运行经济性最优为目标的RIES优化配置模型。最后,结合算例分析了不同场景下容量配置结果和设备出力情况。结果表明,在RIES的优化配置中考虑能源枢纽变工况特性能够有效降低综合能源系统投运成本,利于实现系统合理配置。     

考虑变工况特性的微能源系统优化规划：(一)基本模型和分析

微能源系统是能源互联网发展应用的重要形式之一。微能源系统是一个多输入多输出系统,各类能源转换设备和存储设备构成系统输入和输出的耦合关系。各设备通常具有非线性工作特征,使其运行特性与设计点发生偏移。针对微能源系统输入/输出的非线性关系,考虑储能的接入,建立微能网变工况静态耦合模型和储能状态转移模型,通过输入能源的统一折合,定义系统综合能源消耗,并提出依据微增率安排能源转换设备出力的策略。最后,以一个包含光伏、配电变压器、天然气热电联供、热泵、电池储能、蓄热式电锅炉的系统对所建立模型进行了应用和验证。提出的考虑微能源系统变工况特性的通用模型,是微能源系统优化设计和运行的基础。     

区域综合能源系统优化调度方法

区域综合能源系统(integrated community energy system, ICES)可以充分利用可再生能源、提高综合系统能源利用效率。该文专注于ICES优化调度问题。首先建立了以电为核心的综合能源系统优化调度模型,优化目标包括经济性和环保性最优准则,基于可再生能源技术、节能技术以及电能替代技术的典型设备模型,分别在采暖期和空调期建立了系统运行约束模型,以及电和冷/热负荷供需平衡约束模型;采用具有良好全局搜索能力的粒子群算法（particle swarm optimization, PSO）作为调度模型求解算法。通过具体算例,验证本模型和算法,可得到经济性和环保性目标下的综合能源系统优化调度方案,同时分析了不同目标下调度方案存在统一和矛盾的原因。     

计及源荷不确定性和变工况特性的区域综合能源系统优化调度

为保证系统的经济可靠运行,考虑了荷源不确定性及能源耦合设备的变工况特性对系统运行的影响。首先,基于能源梯级利用原理,建立了包含风电、燃气轮机、电转气（P2G）及多种能源耦合设备的区域综合能源系统（RIES）架构;其次,通过构建动态能源集线器（DEH）模型,分别从能源供需双侧反映设备变工况特性对系统能源耦合的影响。同时,以系统调度成本最小和碳排放量最少为目标,将确定性的系统约束转换为基于可信性理论的模糊机会约束,构建了考虑源荷不确定性和设备变工况特性的RIES模型。最后调用CPLEX求解器对模型进行求解。结果表明,所建模型可以有效描述系统的不确定性风险,促进风电消纳,提升系统的经济性与低碳性。     

计及碳排放与变工况特性的IES多目标优化调度

为了提高系统能源利用率，减少碳排放，提出一种考虑碳排放与变工况模型的综合能源系统多目标优化调度方案。根据各供能设备在不同负荷率以及外界因素影响下的输入输出特性建立相关的变工况模型，考虑碳排放成本并建立以系统运行成本最小、能源利用率最大为目标函数的优化调度模型，并基于MATLAB平台采用Yalmip+Gurobi工具箱对所建立的优化调度模型进行求解。仿真结果表明，建立的优化调度模型可以达到节能减排的效果，综合能源系统在碳排放成本以及变工况特性的约束下，能够实现高效、经济的运行。     

考虑燃料电池变工况特性的风-光-氢综合能源系统优化调度

燃料电池是氢储能中的重要组成部分，其运行效率对含氢储能的综合系统的经济性有较大影响。为此，提出考虑燃料电池变工况特性的风-光-氢综合能源系统优化调度方法。通过分析燃料电池输出功率和运行效率间的关系，建立燃料电池变工况条件下运行效率的分段线性化模型。提出考虑燃料电池的变工况效率特性的多模块输出功率协同优化策略和燃料电池多模块工作协同策略，从而提升燃料电池总体运行效率和各模块使用寿命。基于此，以风-光-氢综合能源系统优化调度为例，验证了所提优化运行策略的有效性。     

考虑变工况特性的微能源系统优化规划：(二)优化模型及方法

微能源系统包含多种能源转换和存储设备,各类设备的能源消耗具有显著的变工况特性。为了更准确考虑微能源系统的特征,基于微能源系统在变工况条件下的改进耦合关系模型,首先,以系统经济性为目标,建立微能源系统优化规划模型。然后,考虑系统新能源输入、负荷、外部环境的不确定性,建立多种变工况场景,同时利用分解方法将问题划分为设备容量配置主问题和多阶段设备功率分配子问题以降低求解的复杂性。最后,对微能源系统的优化规划问题进行案例计算,并分别在变工况模型和线性模型下对系统进行配置。结果表明设备变工况特性对系统规划结果有显著影响,需要在微能源系统设计中加以考虑,以实现系统合理配置、提高经济效益。     

考虑热网约束和碳交易的多区域综合能源系统优化调度

为了提高可再生能源消纳率及减少发电过程中碳排放对环境的污染,提出了一种考虑热网约束和碳交易的多区域综合能源系统优化调度模型。首先,通过热网管道和节点的基本方程描述热网系统,建立区域综合能源系统与热网耦合模型;其次,分析国内外两种碳交易机制的特点,建立以系统运行成本、碳交易成本和可再生能源消纳惩罚成本之和最小为目标函数的低碳经济调度模型;最后,以冬季某热网连接的多区域综合能源系统为例,采用混合整数线性规划对模型进行求解,分析2种碳交易机制对系统经济运行和碳排放的影响。结果表明,通过热网连接多个区域综合能源系统,能充分利用区域间负荷的互补特性,减少系统碳排放,提高可再生能源的消纳率。     

面向区域能源供应商的综合能源系统日前优化调度

能源市场化改革是能源行业发展的必然趋势之一,区域能源供应商是其中重要的市场主体。本文分析了区域能源供应商的运营模式,提出了以区域能源供应商净收益最大为目标的综合能源系统日前优化调度方法。基于配电系统Distflow二阶锥模型和线性热网能量流模型构建日前优化调度模型,在保障计算精确性的前提下提升了模型的可解性。通过算例分析,验证了所提模型的有效性,并对分时电价政策、供热设备能源转换效率等因素对调度结果的影响进行了分析。     

综合能源系统优化调度综述

综合能源系统能够提高能源利用效率、促进可再生能源的消纳.专注于综合能源系统优化调度问题.首先从文献发表的内容、期刊和年份的角度,分析了综合能源系统优化调度的研究发展趋势和热度.然后围绕调度模型、方法两个方面对综合能源系统优化调度的研究现状进行梳理和归纳.在基本模型的基础上,根据研究重点的差异,分别论述了考虑能流差异性的...     

考虑设备变工况特性和灵活性供需匹配的园区综合能源系统优化配置模型

在综合能源系统中,建立合理有效的优化配置模型是实现系统经济运行和多能源供需平衡的关键。针对园区综合能源系统,提出一种考虑设备变工况特性和系统灵活性供需匹配的优化配置模型。考虑系统中设备能效的不确定性,建立其受多因素影响的变工况特性模型;为提升系统应对可再生能源输入及负荷需求不确定性的能力,提出灵活性供需匹配指标;以系统配置成本最优为目标、灵活性供需匹配指标为约束,建立园区综合能源系统优化配置模型。最后,以北方某园区为例进行仿真分析,结果表明在系统优化配置中考虑设备的变工况特性和灵活性供需匹配程度,可进一步提高系统配置的科学性和合理性。     

考虑建筑供冷区域储能特性的工业园区综合能源系统日前优化调度模型

工业园区具有能源种类多、多能互补等特点，用户侧建筑物的储能特性可以提供额外的运行灵活性，以一定的调节能力响应实时电价。文章提出一种考虑建筑供冷区域储能特性的工业园区综合能源系统的日前优化调度模型。首先，针对工业园区各供能与储能设备进行元件建模，并进一步建立了基于详细建筑物热模型的建筑供冷区域储能模型；然后，以园区综合能源系统的总运行成本最小为目标，将各元件与储能模型集成到园区综合能源系统调度模型中，分析调度框架，构建优化调度模型；最后，通过算例分析验证了该模型的有效性。算例结果表明，建筑物的储能特性可有效降低购电功率和运营成本。     

基于蓄热电锅炉不同工作模式的区域综合能源系统优化调度

针对区域综合能源系统的优化调度中未考虑各设备在不同工作模式下运行给系统带来的影响的现状,研究基于蓄热电锅炉不同工作模式的区域综合能源系统优化调度方法。以系统运行成本最小化为目标,综合考虑设备维护费用与可再生能源发电收益,并采用分时电价制度,建立以蓄热电锅炉为主体的区域综合能源系统优化调度模型。采用YALMIP工具箱和商业软件CPLEX在MATLAB中进行求解,求出了系统内蓄热电锅炉不同工作模式下各个单元各时段的出力情况以及总运行费用。通过仿真算例验证了所提模型和方法的可行性与合理性,仿真结果表明,含有蓄热电锅炉的区域综合能源系统可以通过改变蓄热电锅炉的工作模式,提高系统运行的经济性和灵活性。     

计及电气热综合需求响应的区域综合能源系统优化调度

区域综合能源系统(Regional Integrated Energy System,RIES)是解决社会能源利用效率低以及可再生清洁能源难以消纳问题的有效途径之一.首先建立了包含风电、多种储能以及电转气(Power-to-Gas,P2G)设备的RIES模型.针对电、气、热负荷柔性特征和可调度价值,结合三种负荷在RIE...     

考虑能源重复转换的综合能源系统经济运行

在综合能源系统中引入电转气（power to gas,P2G）设备加强了电力和天然气网络间的耦合,减少了弃风弃光现象,但也使可再生能源在进行优化调度时发生能源重复转换,降低用能效率,产生能源损耗。在此背景下,提出了一种减少能源重复转换的双层优化调度模型,引入KKT条件将双层模型转化为单层模型,优化得到了协调各转换设备的调度运行计划及系统最小运行成本。在算例中采用4种不同的典型场景对系统进行验证,结果表明：所提优化调度模型能够在提高可再生能源消纳的情况下,降低系统运行成本,提高用能效率,与未考虑能源重复转换的传统调度模型相比经济性有显著提高。     

基于能源集线器的区域综合能源系统分层优化调度

针对时变电价且运行方法灵活的中小型区域综合能源系统,提出一种基于能源集线器的分层优化模型。研究区域综合能源系统耦合关系和热电比可调机理,建立能源集线器扩展模型。计及包括用能替代的综合需求侧响应,以综合用能成本较低和用能能效较高为目标建立双层优化模型,采用Lagrange乘子法将下层目标KKT条件作为上层优化的可行性度量进行求解。对于具体ICES网络拓扑,考虑能量连接器的动态过程并计算混合潮流,选取电/热/气网运行状态评价指标,对多目标问题进行Pareto决策面搜索,应用模糊综合决策方法在机组分配方案中择优。算例验证了所提方法的有效性。     

计及源荷不确定性与设备变工况特性的园区综合能源系统协同优化运行方法

园区综合能源系统可通过协调各类能源设备为用户提供可靠、优质、经济的能量供应,但源荷的不确定性和设备的变工况运行特性易导致较大的供/用能偏差。针对此问题,该文提出一种计及源荷不确定性与设备变工况特性的园区综合能源系统协同优化运行方法。首先,建立考虑多类型能量转换设备变工况运行特性的园区综合能源系统协同优化一体化模型,并利用非线性区间数表征源荷的不确定性;然后,利用区间可能度对非线性区间数进行确定性转换,并采用自适应分段线性化处理能量转换设备的变工况运行特性曲线;最后,以某园区综合能源系统为例进行仿真验证。仿真结果表明,所提方法能够有效地减小源荷不确定性与设备变工况特性带来的不利影响。     

考虑碳交易的区域综合能源系统经济调度研究

由电力、天然气、热力等多类型能源组合而成的区域综合能源系统能够对电力系统、天然气系统、供热系统及可再生能源等进行统一管理与调度,提高能源利用效率,具有巨大潜力。构建了以系统成本最小为目标函数,含光伏、风电、微型燃气轮机、储能设备、配电网等联合供电、供热/冷的区域综合能源系统经济调度模型,并在模型中考虑了碳交易问题。针对可再生能源及负荷预测的不确定性,将预测误差表示为服从均值为零的正态分布。运用布谷鸟搜索算法对4种情况分别求解,通过对比分析发现,所建立的模型在满足区域综合能源系统经济性要求的同时,能在一定程度上降低碳排放量。     

基于改进樽海鞘群算法的区域综合能源系统优化调度

为降低区域综合能源的碳排放量,提高其经济性,文中建立了以运行成本和环境成本最小为目标函数的区域综合能源系统优化调度模型。利用莱维飞行和非线性收敛因子策略对樽海鞘群算法进行改进,得到改进樽海鞘群算法,提升了算法的全局搜索性能和收敛能力。采用改进樽海鞘群算法对区域综合能源系统优化调度模型进行求解,结果表明,改进樽海鞘群算法在经过47次迭代后就找到了最优解为2 536.24元,相比其他算法,迭代次数和收敛时间更少,求解精度更高。根据改进樽海鞘群算法的调度方案,各设备出力合理,系统运行的经济性和环保性较好,验证了所提区域综合能源系统优化调度模型和求解方法的实用性。