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...     

含热泵和电热混合储能的建筑微能源网经济优化调度

为实现微能源网经济运行,提出一种含热泵和电热混合储能的建筑微能源网经济优化调度方法。首先基于ETP模型结合蒙特卡洛模拟建立采用通断调节的大规模空调负荷聚合模型,确定逐时冷负荷需求。然后构建考虑相变蓄冷变温特性与风冷热泵出力特性的微能源网优化调度模型。最后以微能源网全寿命周期成本最小为目标函数,应用Python+Gurobi对模型进行求解。分析夏季3种典型天气,4种场景下的优化调度结果,仿真结果表明：配置电热混合储能具有电、冷负荷削峰填谷的效果,能降低初始投资成本与运行成本,系统的经济性和灵活性更优。     

海岛微能源网系统多能互补优化

针对海岛基础设施落后无法及时供能问题,提出了一种新型多能互补模型的微能源网优化方法。海岛孤岛环境下,以满足海岛居民负荷需求和供能满意度为目标函数,在包含波浪能、太阳能、风能和沼气能的多能互补基础上,研究波浪数据不足时预测模型对系统的影响,并充分考虑海洋环境中波浪与风的关系,建立风与波浪预测模型,采用粒子群算法对模型进行求解。算例表明,通过调度微能源网内各设备运行方式和出力,可以完全实现海岛用户对能源的需求,并且风与波浪预测模型可以有效减少能源网供需电负荷之差,提高用户满意度。     

冷热电气多能互补的微能源网鲁棒优化调度

随着能源结构调整,集成风/光等可再生能源输入、冷热电气等多种能源互补输出的微能源网得到了逐步发展,如何协调调度微能源网内冷热电气源网荷成为当前研究热点。建立了冷热电气多能互补的微能源网在孤岛/并网模式下的协调调度模型,并利用供热/供冷系统的热惯性和热/冷负荷的柔性,发挥供热/供冷系统的“储能”功能,以电转气(P2G)装置实现电-气网络双向互通。模型采用鲁棒线性优化理论将随机优化模型进行确定性转化,取得经济性和鲁棒性的适当折中。算例仿真验证了温度负荷储能特性对微能源网灵活调度的优化作用和鲁棒性指标对优化结果的协调作用。     

用户侧多能互补微能源网的规划方法

多能互补的微能源网是一种可以提高能源利用效率的有效方式,并且可以通过整合多能源载体降低供电成本。面对多种多样的能量转换器和特性各异的储能设备,如何选择设备的类型和容量、如何连接和管理所选设备,是设计新型微能源网最优规划配置的核心问题。提出了一种面向用户侧多能互补微能源网的规划方法,充分发挥多能互补的优势,得出了最优规划配置。将最优规划问题转化为一个混合整数线性规划模型,目的是使得总成本最小。算例结合北京市海淀区某能源互联网示范工程,对3种不同的能源系统方案进行了比较,验证所提出的最优规划模型的有效性和优越性。     

含储能的多能互补系统运行优化研究

为提升含储能多能互补系统的运行效益,提出考虑不同储能模式的多能互补系统运行优化方法.首先,针对典型园区多能互补运行场景,考虑多设备数学模型和多能互补系统内能量流动的复杂性,分析其运行特性及能量转换关系,建立了包含多类型设备的多能互补系统运行特性模型.然后,以储能市场收益指标为优化目标建立多能互补系统优化模型.最后,通过算例对比不同储能模式下的储能效益来分析不同储能模式对系统运行效益影响,并给出了混合储能模式下系统的优化配置,验证了所提多能互补系统运行优化方法的有效性.     

考虑工程设备差异性的微能源网设备综合优化配置

微能源网设备的优化配置对提高其长期运行经济性具有重要作用,但现有优化方法未充分考虑待配置设备的参数差异性,对不同运行场景适应性不强.因此,重点研究了考虑设备差异性的微能源网设备优化配置方法.首先,基于设备关键参数构建待选型设备库,并对核心设备进行筛选.然后,结合多维度约束条件建立以设备数量为离散型变量的混合整数优化模型,利用线性规划求解器进行求解.最后,在不同场景下进行设备配置的方案对比,验证了设备库构建的完整性对规划结果具有一定影响,且以各型号设备的数量作为离散变量在多设备优化配置时具有一定优势.     

计及碳配额的混合储能综合微能源网优化运行研究

当前综合微能源网系统优化运行策略鲜少考虑碳交易政策影响,为此,文中提出一种计及碳排放成本的混合储能综合微能源网系统优化运行模型。该模型首先结合源-荷-储及能源转换装置进行综合微能源网系统配置,根据碳排放配额分配实施方案建立考虑碳配额的优化目标函数。然后以某地区数据为算例基础进行仿真,利用Gurobi求解得到满足碳排放成本最小时的系统优化运行结果。算例结果表明,碳排放免费配额能够降低综合微能源网系统运行成本,影响系统运行策略。文中所提模型能够反映碳排放成本因素对能源消费结构的影响,为综合微能源网系统能源结构配置与运行提供参考和依据。     

考虑虚拟储能的微能源网运行策略研究

新能源发电比例增大对微能源网运行的稳定性、经济性造成不可忽视的影响.储电装置虽然能够平抑微能源网中的源-荷功率波动,但因投资成本过高而无法得到大规模应用.在储能装置容量有限的前提下,可深入挖掘需 求侧的柔性冷热负荷资源,利用空调群虚拟储能平抑源-荷的不确定性.以空调为研究对象,研究了空调负荷群虚拟储能策略对提高微能源网运行经济性、可靠性、安全性的内在机理.仿真实验表明,空调虚拟储能技术可以有效平抑微能源网的源-荷波动,并且大幅度提高微能源网的运行经济性.     

考虑气储惯量互补的多能直流微网运行控制策略

多能互补直流微网对实现能源可持续发展具有重要意义。基于含风光气储等多种能源形式的典型直流微网,提出了考虑气储惯量互补的多能直流微网运行控制策略。针对微网内微型燃气轮机具有大惯量特性无法快速响应负荷变化的问题,提出一种微燃机与储能电池惯量互补的控制方法,利用储能电池动态响应快速的特点弥补微燃机动态特性的不足。所提控制策略可充分利用微燃机功率调节作用,降低系统成本,提高新能源利用率,对直流微网稳定运行提供保障。最后通过仿真验证所提控制策略的正确性与有效性。     

户式蓄能型热泵冷热水机组的研究

给出了一种采用相变材料(PCM)实现蓄冷和蓄热双重功能的户式蓄能型热泵冷热水机组,用以解决夏季电力移峰填谷和空气源热泵冬季昼夜供热不平衡的问题。介绍了机组的原理和设计方法,以及具有多种功能的三套管蓄能换热装置结构。针对上海的一具体建筑,设计了满足其空调要求的机组,并采用焓法模型,对机组的各种蓄能释能过程进行了模拟研究,分析了蓄能释能的特点。     

基于MILP模型的多主体平衡的微网日前最优调度

新能源微电网作为一种综合能源系统,有利于解决能源短缺和环境污染的问题,具有十分广阔的应用前景。为了实现多主体利益的平衡,同时考虑源-网-荷-储的交互影响,建立了以运行成本和单位购电价格为目标的混合整数规划(MILP)模型。首先对微网中起到平衡作用的蓄电池主体模型进行适当简化,通过实验方法获得蓄电池寿命损耗费用。其次基于MILP模型分析了蓄电池与不同利用率的新能源对调度成本的影响。以第十届电工数模竞赛试题为例进行仿真分析,结果表明该模型能有效提高资源利用率并降低运行成本,实现综合效益的提升。     

微网中蓄电池储能系统的控制策略研究

微网中太阳能等一次能源发电易受自然条件因素的影响,导致输出功率很不稳定,针对上述问题,对储能系统作为微电网主要电源的主从控制策略进行了研究。以发展技术成熟的蓄电池为储能元件,主控储能装置采用恒压恒频控制算法,检测电网电压波动快速补偿有功无功功率;次控储能装置采用恒功率控制算法,维持最大功率的输出。搭建了微电网仿真模型,模拟微电网并网和孤岛运行模式转换的过程,仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

相变储能温差电池的仿真研究

相变储能温差电池可以利用自然环境中昼夜交替产生的温度变化,将收集的热量建立温差并转换为电能输出。采用ANSYS软件建立了以水作为相变材料的相变储能温差电池样机的有限元模型。对温差电组件在热、电输出特性不变的前提下进行了等效变换。在模拟的昼夜温度变化条件下,得到了温差电组件内侧和外侧温度、电池输出电压、输出功率和累计输出能量随时间变化的计算结果,计算值与试验值基本符合。计算还给出了不同时刻电池的温度分布,反映出容器内壁延伸出的肋片对相变的强化作用,以及相变在温差电组件处的容器内壁附近首先发生,再逐步扩展到离容器内壁及肋片较远的区域。     

基于能源集线器的微能源网建模与多目标优化调度

提高能源利用率是实现能源可持续发展的重要举措。基于能源集线器的概念,提出了微能源网的通用化建模方法,得到线性的功率平衡方程。进一步地,以系统总收益最大化和能源利用率最大化为优化目标,构建了微能源网多目标优化调度模型。结合加权和法在Matlab和GAMS软件上求解得到多目标优化调度模型的Pareto前沿,并采用模糊隶属度函数求取最优折中解,作为多目标优化调度方案。最后,构建典型的微能源网进行验算。结果表明,所提出的通用化建模方法具有直观性和通用性,所提出的多目标优化调度模型能为调度决策者提供多维度的调度方案,兼顾了系统运行的经济性和高效性。     

考虑需求响应不确定性的光伏微电网储能系统优化配置

将分布式光伏以微电网的形式接入配电网运行是应对大规模分布式光伏并网问题的有效手段之一。以含储能装置和需求响应资源的并网型光伏微电网为研究对象,研究考虑价格型需求响应(Demand Response, DR)不确定性的并网型光伏微电网储能系统优化配置方法。首先,同时考虑价格需求弹性曲线和基线负荷不确定性对价格型DR不确定性的影响,建立了价格型DR响应量模糊模型。在此基础上,以用户负荷与光伏出力总差异最小为目标,建立了基于模糊机会约束规划的价格型DR优化运行模型。之后,以价格型DR的优化结果为基础,建立了基于模糊机会约束规划的并网型光伏微电网储能系统优化配置模型。通过对模糊机会约束的清晰等价处理,将模糊机会优化问题转换为确定性优化问题进行求解。最后,通过仿真算例验证了模型的有效性。     

微电网混合储能系统控制策略研究

微电网中的微电源和负载具有波动性和随机性,故储能系统是维持微电网安全可靠运行并改善电能质量的关键,蓄电池与超级电容器混合使用可以发挥蓄电池电池能量密度大和超级电容器功率密度大,充放电速度快的优势,提高微电网储能系统性能。提出了一种基于互补PWM小信号模型,并分别给蓄电池和超级电容器设计了控制方案,蓄电池采用单电流环很好的平抑了功率的低频波动,超级电容器采用带前馈的双环控制,平抑功率的高频波动,并有效的维持了直流母线电压的稳定。仿真结果证明了所提出的控制策略的正确性。     

计及需求侧管理的热泵-储能型微电网能量优化策略

为减少储能总容量和蓄电池动作次数,提出一种计及需求侧管理的微电网能量优化策略。考虑热泵的负荷特性,根据产热量与热泵工质流速的关系建立相应的热泵系统模型。根据热负荷日需求曲线,对热泵的储热容量模型进行分析与计算;按照频率区间将微电网功率波动划分为高频成分与中低频成分,并采用模糊控制理论将波动功率在热泵、蓄电池与超级电容间进行分配。该策略对微电网进行削峰填谷,对功率波动进行抑制,实现了微电网的可靠、经济运行。算例验证了所提能量管理策略的正确性与有效性。     

基于参数规划的电网侧储能容量价值评估方法

在新能源大规模接入电力系统的背景下,电网侧储能作为一种灵活资源可以支撑电力系统运行。评估储能应用价值是进行储能容量配置的必要准备工作。文中首先定义3个评估指标,体现出储能对新能源消纳、电力系统灵活性和系统调度经济性的价值;然后基于多参数混合整数线性规划理论,提出一种储能容量价值评估方法,并应用到所提评估指标中,每个评估指标都能得到以储能功率容量和能量容量为参数的分段线性函数;最后使用东北电网数据仿真验证所提模型和方法。结果显示所提方法可以解析刻画储能容量对其应用价值的影响,并将结果进行可视化展示;解析表达式中包含的灵敏度信息揭示了储能容量价值的关键瓶颈参数,并可为不同应用场景储能容量配置提供参考。     

考虑多能源协同的智慧能源站优化运行策略研究

分布式多能源技术的灵活性,促进了智慧能源站的发展。但由于系统非线性和建模的复杂性,智慧能源站优化问题中电力、热能网络和能源需求不确定性相关的约束常常被忽略。为此,提出了一种考虑系统不确定性的智慧能源站运行优化策略。该策略以能源支出成本为目标函数,使用迭代建模,包括混合整数线性规划(MILP)和非线性能源网络方程的线性近似。在MILP优化阶段,将所有能源网络中可控设备的运行计划都在考虑不确定性和综合网络的线性近似的情况下进行建模。建立非线性综合能源网络模型,并通过两种模型之间的迭代,提高线性模型的精度。使用了多维链表,有效地对不确定性进行建模并提高了计算效率。在仿真中对所提出的策略进行了测试,使用该策略进行优化后,测试系统的能源支出降低了约3%,验证了该策略的有效性。