考虑电热气耦合特性的低碳园区综合能源系统氢储能优化配置

氢储能具有零碳排放、电热气联供等诸多优点,有望成为实现碳中和目标的重要支撑技术.针对工业园区综合能源系统的电热气负荷需求特点以及低碳化发展的总体需要,提出了一种以氢储能作为多种能量形式转换枢纽的低碳园区综合能源系统架构,在分析氢储能单元电热气多能特性的基础上,建立了氢储能多能联储联供模型;进一步地,以投资运行成本以及碳排放为优化目标,提出了园区综合能源系统氢储能单元优化配置模型.基于实际算例分析了清洁能源发电及热电负荷特性、碳减排政策、氢储能投资成本等关键因素对综合成本及碳减排目标的影响,验证了通过配置氢储能降低园区综合能源系统供能成本和碳排放的可行性,并指出了其典型的适用场景.     

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。     

面向全过程碳足迹的园区综合能源系统碳感知与优化方法

园区作为区域经济发展、产业调整升级的空间承载形式,是我国能源消费的重要主体,发展多能互补、绿色高效的园区综合能源系统是实现“双碳”目标的重要途径。因此,结合园区综合能源系统的供能特点,提出了全过程碳足迹的概念,其包括外生碳足迹和内生碳足迹2部分。首先,针对外生碳足迹,即汲取自公共能源网络的能流对应的碳足迹,研究了多能流虚拟碳流传输机理,提出了多能流的统一节点碳排放强度评估模型和公共能源网络节点碳排放强度的预测方法,以实现外生碳足迹的可观。然后,结合外生碳足迹和内生碳足迹,考虑园区柔性负荷的用能特性,建立了面向全过程碳足迹的园区综合能源系统低碳优化模型。最后,通过仿真分析验证了所提方法的正确性和有效性。结果表明,基于所提优化模型,园区综合能源系统能够根据外部公共能源网络的运行状态做出及时响应,进而利用其多能互补赋予的灵活性最小化自身碳足迹,实现深度减排的目标。     

基于运行最优模拟的综合能源系统经济评价方法

基于综合能源项目全生命周期分析法,通过系统运行优化调度模拟,提出了一种聚合燃气轮机、锅炉、风机、光伏、电热储能、电负荷、热负荷等的综合能源协调优化调度模型和全生命周期的经济分析模型的经济评价方法,解决了综合能源规划设计中粗放式经济分析估算的问题;并以重庆某一园区CHP型综合能源系统为例,通过对供能调度模拟及经济指标的分...     

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。     

基于改进时间约束Petri网的综合能源系统运行优化及可靠性评估

综合能源系统包含的设备和负荷类型众多,设备之间的耦合方式多样,在实际综合园区建设过程中,对不同供能方式的经济性和可靠性评估显得尤为重要。首先,通过构建冷热供能系统的时序模型、耦合设备和储能装置的通用模型,并结合时间约束Petri网基本建模原理,建立了系统的运行优化模型;然后,对系统中元件两状态模型进行分析,建立系统的状态空间模型;并通过系统状态进行随机抽样并计算相应的供能可靠性指标。最后,通过对含有储热、储电、储气等多能存储的实际综合园区进行算例分析,评估不同运行方式下多能源系统的可靠性和经济性,从而为实际园区建设提供理论分析依据。     

基于改进时间约束Petri网的综合能源系统运行优化及可靠性评估

综合能源系统包含的设备和负荷类型众多,设备之间的耦合方式多样,在实际综合园区建设过程中,对不同供能方式的经济性和可靠性评估显得尤为重要。首先,通过构建冷热供能系统的时序模型、耦合设备和储能装置的通用模型,并结合时间约束Petri网基本建模原理,建立了系统的运行优化模型;然后,对系统中元件两状态模型进行分析,建立系统的状态空间模型;并通过系统状态进行随机抽样并计算相应的供能可靠性指标。最后,通过对含有储热、储电、储气等多能存储的实际综合园区进行算例分析,评估不同运行方式下多能源系统的可靠性和经济性,从而为实际园区建设提供理论分析依据。     

多能互补智慧园区能源系统优化运行方法

在当前面临能源转型、电力供应紧张以及“碳达峰、碳中和”目标背景下,构建以清洁能源为主的工业园区能源系统,具有节能减排、提高能效水平的重要意义。考虑多能互补和不同类型储能,提出一种智慧园区能源系统优化运行方法。分析工业园区负荷特性与需求,结合不同类型的储能配置,建立工业园区能源系统模型;综合考虑园区能源系统投资成本、负荷需求、能源利用率、电/冷/热储能、季节性需求、分时电价构建优化目标,以年收益最大为目标,提出一种结合BP神经网络与分支定界法的优化运行模型。以某园区为验证对象,相比于传统的园区热电联产模式,提出的智慧园区能源系统优化运行方法能有效地提高清洁能源利用率8%,减少碳排放,提升能源系统的经济效益。     

产业园区综合能源技术发展方向研究

综合能源系统是实现产业园区内"多能互补,源网荷储协同发展"的重要手段。在深入分析以工业园区、高新科技园和其他专业园区为代表的3类产业园区用能特征的基础上,提出了针对不同类型产业园区的综合能源系统建设方向;在研究产业园区综合能源系统不同发展阶段的技术、政治和经济制约因素的基础上,从规划建设、运行优化、协调控制、需求管理和市场交易5个方面提出了产业园区综合能源技术的近、中、远期发展方向,构建了适用于产业园区综合能源系统建设运行的技术架构和具体内涵。     

多园区综合能源系统分区自治式能量合作社区及联合优化调度

多园区综合能源系统具有能源互济互联、协调合作运行、利益主体多元的重要特征,这对各园区间能量交互与协同管理提出了自主自治、隐私安全等要求。为此就多园区综合能源系统能量交易模式及物理实现架构,提出一种分区自治式能量合作社区及优化调度模式。首先针对能量交易模式,引入能源供需比和讨价还价博弈模型,构建合作社区内部交易及其定价机制,模拟能源供需形势及利益分配对社区内部交易的影响,有效激励园区参与合作;其次针对物理实现架构,构建各园区内综合能源系统模型及园区间输送管网模型,建立多园区系统的联合优化调度模型,应用交替方向乘子法分布式求解架构提出了上、下分层的解算方法,实现合作社区能源交互交易,保证园区交易自主、运行自治、信息隐私;最后算例验证了该合作社区与调度模式能够充分挖掘园区互济效益,实现共享收益公平分配,促进园区可持续合作共赢,提升能源利用效率。     

考虑储能的工业园区综合能源系统日前优化调度

城市能源互联网系统通过互补和能量梯级利用,实现能源资源的有效整合,在能源生产和消费革命中起着重要作用.城市能源互联网建设的关键之一是建立城市工业园区综合能源系统.因此,围绕一个存在电、热、冷、天然气等多种能流并服务于生产生活负荷统筹的工业园区综合能源系统开展了建模,结合系统储能特性,提出了日前运行优化调度模型.该模型综...     

基于安全域的区域综合能源系统储能优化配置

区域综合能源系统的安全域是由若干基于N-1安全准则的实用化安全边界围成的超几何空间。而储能装置除了能够利用“低储高发”特性降低系统运行成本,还可作为N-1故障后的临时电源,扩展系统安全域,从而提升系统的安全性。首先,构建考虑储能的实用化安全边界,并提出全维安全裕度标准差指标;其次,建立以储能的全寿命周期成本及效益、最大供能能力(total supply capability,TSC)指标、全维安全裕度标准差指标为目标的多目标双层储能优化配置模型,下层优化模型包括运行成本优化和TSC求解优化模型;最后,结合具体算例对所提兼顾经济性与安全性的多目标双层储能优化配置方法进行验证。结果表明,通过合理配置储能装置可有效解决系统N-1不安全问题,并提升系统安全性指标。此外,该储能优化配置方法可提供经济性与安全性不同的配置方案集,为决策者提供更多选择。     

考虑光热集热单元的氢储能热电联供综合能源系统容量优化配置

氢储能技术具有零污染、效率高、来源丰富等特点，是太阳能高效利用的重要手段。但是当氢储能进行热电联供时，因热电耦合约束的存在，其供能灵活性较差。针对上述问题，设计了一种考虑光热集热单元的氢储能热电联供系统，将光热集热单元作为氢储能系统的额外供热源，以系统的供能经济性为目标，建立含光热集热单元的氢储能综合能源系统容量优化配置模型。以典型的综合能源系统热电联供为算例进行仿真，验证了光热集热单元对提升氢储能热电联供能力的有效性以及所提氢储能综合能源系统容量优化配置方案的经济性。     

考虑天然气混氢的园区综合能源系统电制氢优化配置

电制氢和天然气混氢技术在促进可再生能源消纳、降低系统碳排放量方面具有良好的理论研究和工程应用前景。面向含高比例可再生能源的园区综合能源系统,提出一种计及天然气混氢及跨季节存储的电制氢优化配置方法。首先梳理了含氢园区综合能源系统的运行框架和能量流动关系,建立园区内部能源生产、转换与存储设备的数学模型,其次以设备的年化投资成本、园区综合能源系统的年度运行成本和碳交易成本最优为目标,提出电制氢优化配置模型。最后通过算例分析表明电制氢及天然气混氢技术的引入可提升可再生能源的消纳能力,降低系统的整体经济成本和碳排放量,并分析了电解槽投资成本、混氢体积分数上限以及经济性和低碳性成本权重系数变化对规划运行结果的影响。关键词：园区综合能源系统;电制氢;天然气混氢;碳交易;跨季节储氢;优化配置 中图分类号：TM732     

西藏高原地区光伏配套储能系统设计及运行研究

西藏太阳能资源丰富,提升光伏应用水平对于提高电力保障能力,构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要意义。针对西藏高原地区极端条件造成的地区电网电源供电能力不足、光伏利用小时数较低以及电网安全稳定性影响较大等问题,以海拔4700 m的西藏当雄羊易10 MW光伏电站配套储能项目为例进行了研究。首先,研究了高海拔电池储能系统的设计方法,提出了储能变流器的高海拔修正策略和降容选型原则,分析了电池系统的热管理设计方法;然后,对光储控制系统架构和控制策略进行了详细阐述分析;最后,结合政府保供政策和投资运维费用,对该项目储能系统的经济性进行了分析评价。研究结果可为高原地区光伏配套储能系统的设计提供参考。