一种计及能量枢纽不同运行模式的综合能源系统混合能量流求解方法

综合能源系统的混合能量流求解是后续能量综合管理与调控的基础环节。为避免传统统一求解能量流时可能存在的模型维度高、收敛性差等问题,同时充分考虑能量枢纽（energy hub,EH）在不同运行模式下对系统能流分布的影响,提出了一种计及EH不同运行模式的综合能源系统混合能量流求解方法:基于EH建模以及建立电、气、热各能源子系统的能流独立求解模型,划分典型运行模式,利用EH单元输入输出的钳制约束对各能源子系统的能流独立计算结果进行迭代校正,实现EH在不同运行模式下的能流流程化求解。算例结果表明,此算例适用于不同运行模式的混合能量流计算,且具有较好的收敛性与合理性。     

综合能源系统能源耦合度及其对运行域的影响

异质能源耦合是综合能源系统区别于配电系统等单一能量系统的显著特征。文中提出综合能源系统能源耦合程度的指标,设计观测方法并揭示了新的规律机理。首先,提出了耦合单元以及整个综合能源系统的能源耦合度指标。其次,建立了综合能源系统的运行域模型,描述了正常运行约束下系统的最大允许运行范围。最后,以典型电-气耦合综合能源系统为例验证了所提耦合度的合理性。总结得到电-气耦合综合能源系统运行域随耦合度的变化规律,发现了2个临界耦合度和3类现象,分析揭示了耦合度对运行域的影响机理。     

综合能源系统状态估计研究综述

综合能源系统(integrated energy system,IES)被誉为未来人类社会能源的主要承载形式。为了保证IES的安全、可靠、优质和经济运行,亟需提出和发展面向IES的能量管理系统(integrated energy system energy management system, IES-EMS)。高性能的IES状态估计(integrated energy system state estimation,IES-SE)可为IES-EMS提供准确可靠的实时运行数据,是IES-EMS各项高级应用正常运行的保证。在当前IES快速发展之际,加快研究面向多能流的IES-SE成为当务之急。首先对IES的构成和特点进行了简要分析;接着对比分析了电力系统SE和IES-SE的异同;然后重点对已有的静态IES-SE模型和方法及动态IES-SE模型和方法进行了剖析;最后,分析了IES-SE领域所面临的挑战,展望了该领域未来可能的研究方向。     

基于广义多能流模型的综合能源系统多阶段规划

综合能源系统打破了不同能源子系统之间的壁垒,提高了供能可靠性和能源利用效率。在工程中,综合能源系统规划周期较长,并以单阶段规划方法为主。但该方法易造成规划前期设备利用效率不高、规划后期设备容量不足与供能可靠性下降等问题。针对单阶段规划方法的不足,提出了一种基于广义多能流模型的综合能源系统多阶段规划方法。首先建立了广义多能流(multi-energy flow,MEF)模型;其次以全生命周期成本最小为目标、以广义多能流网络方程为约束,建立了综合能源系统多阶段规划模型,采用混合整数线性规划算法对其进行求解,从而得到各规划阶段的设备和线路配置方案;最后,以华北某待建园区综合能源系统为例进行了仿真分析,验证了多阶段规划的有效性和经济性。     

配电运行综合测控系统的应用与推广

1　应用概述配电综合测控系统,广泛应用于配电系统中,可对配电线路、变压器及变电站出线等配电设备的运行进行实时监测,能够实现配电系统中的测量自动化,同时还具有远程通信和多机联网功能,是配电管理自动化的必要设备。该系统按功能可分为以下几个主要部分,即:配电运行综合测控仪、抄表器(含无线智能传输模块)、计算机管理软件。通过上述几个部分的紧密配合工作,实现对配电负荷数据的采集、传输、存储和统计分析。配电运行综合测控仪作为配电综合测控系统的核心装置,是一种集电压表、电流表、电度表、功率因数表、负荷指示仪、电压监测仪、…     

输配一体化综合能源系统的运行多指标评估方法

为量化风电波动和设备随机故障等多重不确定因素对综合能源系统的影响,提出了一种输配一体化综合能源系统的运行多指标评估方法。在模型上,建立了含上层输网级能源网架和下层配网级能源枢纽的统一架构,精细刻画电/气/热等多种能源在发输配用全流程的耦合特性;在方法上,通过状态空间分割分别处理风电波动和设备故障场景,提出混合等分散蒙特卡洛抽样法改善评估收敛特性,并采用连续线性化方法求解最优多能流问题以平衡算法精度和速度,进一步提升评估效率;在指标上,面向低碳运行环境,建立计及运行经济性、系统可靠性、风电消纳性、能源环保性等在内的多指标评估框架,全面描述多重不确定因素对系统运行的影响。通过对包含17个能源枢纽的RTS79-40Node综合能源测试系统进行分析,验证了所提方法的有效性与合理性。     

计及设备时变性的园区综合能源系统能效模型

根据园区综合能源系统的典型结构特征,结合园区运行过程中的不确定因素,建立了计及运行工况变化的设备可靠性概率模型,克服了现有模型单独、割裂分析设备运行特征的缺陷;然后,在能量流模型的基础上引入工况因子,建立了PIES能效模型,有效度量了实际能量转换概率,实现园区综合能源系统的节能经济目标。最后,以西北地区某实际大型油田作业生产区为例进行验证,证明了本文所提模型的合理性和有效性。     

数据中心综合能源系统优化运行研究综述

作为数字基础设施的重要载体,数据中心的数量和规模不断增长,导致系统能源消耗与日俱增,运行成本成倍上升。而综合能源系统(integrated energy system, IES)是以电力系统为核心,涵盖供电/气/冷/热等能源产供销一体化的复杂系统,其优化运行可实现对多种能源的综合管理和经济调度,采用IES替代数据中心的供能系统将是降低数据中心运行成本的有效方案。目前对IES的典型架构尚未明确定义,对基于数据中心的IES优化运行问题鲜有研究。首先介绍了IES以及基于数据中心的IES典型物理框架;其次分析了系统中耦合型运行设备的物理模型和能源集线器(energy hub, EH)及其扩展模型在系统中的应用;在此基础上,总结和梳理了国内外IES及基于数据中心的IES的优化运行现状,并提出了基于数据中心的多能源输入-多能源耦合-多能源输出的运行方式;最后,对基于数据中心的IES中能源不确定性及负荷预测、能源动态建模、优化调度策略及效益评价等重点发展方向和潜在的可研究内容进行了展望,以期为未来相关的项目落地、仿真研发等提供参考和借鉴。     

面向区域综合能源系统的安全域模型

区域综合能源系统(RIES)中自动化水平的提高为故障后的负荷转带奠定了基础,基于N-1安全准则的系统安全边界有待研究。针对以能量枢纽(EH)为多能供应源的RIES,提出了RIES安全域概念与模型;分析了RIES的N-1安全性校验方法,包括EH关键设备N-1安全性校验与EH关键管线出口N-1安全性校验;基于系统最大供能能力工作点,提出了安全边界仿真拟合计算方法,实现了安全域的降维观测;结合算例验证了所提模型的有效性,并讨论了系统的供能能力、安全状态与安全边界距离。     

园区级综合能源系统优化模型功能综述及展望

物理-数学模型是研究园区级综合能源系统生成与运行机制的基础工具。当前,园区级综合能源系统优化模型集中涌现,结合工程规划设计和系统运行核心需求对已有模型进行检视,有助于促进园区级综合能源系统模型体系的完善。基于园区供用能设施建设、运营核心需求差异的分析,指出宜根据工程项目所处的具体阶段确定相适应的建模粒度和精度,通过相互衔接的多模型体系而非一个大而全的模型满足工程需求。结合解析模型和数值优化模型的特征,归纳了2类模型在不同阶段应用的优缺点。基于园区级综合能源系统运行优化需要,探讨了运行优化中高鲁棒性调控模式的必要性,对优化调控模型的构建进行了展望。     

计及广义储能的园区综合能源系统低碳规划

以综合能源系统的低碳规划为目标,建立了考虑蓄电池电储能、楼宇热储能、数据中心热储能为广义储能的通用统一模型,量化分析了广义储能运行灵活性对园区综合能源系统低碳化转型的支撑作用。计及负荷长短期增长不确定性与碳排放约束,建立了以规划年扩建成本与运行成本之和为目标函数的综合能源系统低碳扩建模型;以园区各设备运行约束为基础,考虑广义储能的灵活性运行方式,建立了基于能源枢纽的园区运行模型;以江苏省某工业园区为测试算例,分析了广义储能资源的灵活性运行对园区扩建规划的影响。结果表明,广义储能资源可利用时间转移特性实现多能源跨时段高效利用,有效促进了新能源消纳,保证了综合能源系统的规划方案兼具经济性与环保性。     

含深冷液化空气储能的综合能源系统低碳经济调度

研究多能源联合供应的综合能源系统对实现我国碳达峰和碳中和的目标有重大的意义.消纳新能源和多种能源互补是深冷液化空气储能(cryogenic liquid air energy storage,LAES)系统的重要优势,为了提升综合能源系统的灵活性和可靠性,并且能够消纳更多的新能源,首先将LAES系统加入综合能源系统中,...     

考虑供能设备故障风险的电-气-热综合能源系统优化运行

为了应对综合能源系统(Integrated Energy System, IES)中供能设备存在的潜在故障风险,建立了基于运行状态的设备故障概率模型以及基于负载率的设备故障严重度模型,表征设备不同运行状态与系统安全风险关联关系。在此基础上,以运行成本和风险值为优化目标,综合考虑电力、天然气和热力管网以及机组出力等多种约束,建立了IES多目标优化运行模型。运用二阶锥松弛、分段线性化和宽容分层序列法将该模型处理为混合整数二阶锥规划模型,并用宽容度表征系统对风险的接受程度。算例分析结果表明该模型求取的运行策略可以较好地兼顾系统运行安全性与经济性,验证了所提模型和方法的合理性和有效性。     

面向多能协同园区的能源综合利用率指标

考虑综合能源系统多能流特性及可再生能源接入影响,提出适用于多能协同园区能效评估的能源综合利用率指标。该指标可综合反映园区对可再生能源的消纳率及不可再生能源的利用水平,体现综合能源系统低碳、高效的核心特点。分析比较了所提指标与其他能效指标的区别,讨论了不同目标对调度策略的影响。算例结果表明,相比于传统一次能源利用率的直接推广,该指标能更准确地体现园区多能联供、能量梯级利用的优势。同时,通过适当调整电价,成本最低与能源综合利用率最高的调度结果将趋于一致,反映了为促进可再生能源消纳,减少非可再生一次能源耗量,合理定价的必要性。     

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。     

综合能源系统多能流准稳态分析与计算

多能流计算及互动分析是综合能源系统的重要基础,分析多能流交互机制,建立由电、气、热网和耦合元件组成的综合能源系统模型,提出针对多能流计算的分解法和统一法的求解框架和求解方法。针对目前基于牛顿法的多能流算法对初值较为敏感的不足,提出基于自适应步长因子的改进统一法,对比分析3种算法的准确性、收敛性和收敛时间。考虑扰动后的过渡过程和网络间的多时间尺度特性,将综合能源系统交互过程划分为4个准稳态阶段,分析基于准稳态多能流的交互作用。最后,基于一个双向耦合的综合能源系统,以电网支路开断为例对系统进行分析,验证了所提算法和准稳态分析的有效性。     

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。