基于多能源需求响应的综合能源系统动态优化控制研究

需求响应(demand response,DR)是需求侧参与电网灵活互动的重要途径,其在能源互联网中的衍生为综合需求响应(integrated demand response,IDR),利用冷、热、电、气等不同形式能源间的耦合互补关系,在需求侧进行多能源协同优化。本文基于综合能源系统(integrated energy system,IES)框架结构和IDR 的基本理论,提出考虑多能源需求响应下的综合能源系统动态优化控制方法。依据电力需求和价格弹性理论,综合考虑了能源价格对电力、天然气等能源消耗量的影响,构建了多元化用能价格需求响应模型;以经济和环境成本最小为目标,建立了基于DR机制的IES多目标动态运行优化模型,并采用改进的非劣性遗传算法（NAGA-Ⅱ）进行求解,最后以典型园区为例进行实例仿真分析,验证了多能源需求响应对促进综合能源系统优化运行的有效性。     

冷热电联产型微网规划研究综述

能源互联网是实现能源可持续发展与生态优化的重要途径,其形成与发展受到了学术界工程界的广泛关注.冷热电联产型微网作为能源互联网的基本物理载体,对其进行合理有效规划是探索能源利用高效化、清洁化转型的关键所在.文章在介绍了多能耦合理论、系统供能框架及能源设备类型的基础上,着重从经济性和环保性提升角度综述了冷热电联产型微网的优化调度策略.随后讨论了规划目标模型的建立及其求解算法,最后结合目前研究进展对系统规划的未来研究方向进行了展望.     

微燃机冷热电联产系统的经济优化

微型燃气轮机(简称微燃机)冷热电联产系统(combined cooling,heating and power,CCHP)具有极高的能源利用效率,其经济效益明显。首先建立了基于微燃机的冷热电联产系统的仿真模型及经济优化模型,分别分析了冷热电负荷比例、燃料价格、剩余电力上网政策、购电电价等对系统经济性的影响。在分析电价的影响时,分别按固定电价和实时电价进行了分析。算例分析表明微燃机CCHP系统的运行成本不仅跟冷热电负荷的需求有关,还与电网电价、微燃机燃料价格和锅炉燃料的价格有关。     

计及多能源多需求响应手段的园区综合能源系统优化调度模型

清洁能源消纳是影响园区综合能源系统(park integrated energy system,PIES)可持续发展的问题之一,基于此,文章构建了以设计峰谷分时电/热价为依托的综合型价格需求响应模型和以电转气(power to gas,P2G)、电制冷机(electric refrigerator,ER)、电锅炉(electric boiler,EB)为依托的转换型需求响应模型。首先构建了由能源供应中心和能源转换中心构成的耦合冷、热、电、气的园区综合能源系统及其交易策略;其次,在考虑综合型价格和转换型需求响应的基础上,构建了以出力、需求响应前后能量平衡等为约束条件,以系统净收益最大为目标函数的优化调度模型;然后,从经济和环境两方面构建了绩效评估指标;最后,进行了实例分析,验证了所建模型具有提高清洁能源消纳量和系统经济性的作用。     

考虑风电不确定性的CCHP型微网日前优化经济调度

冷热电联供(combined cooling,heating and power,CCHP)型微网中分布式可再生能源占比较高,风力发电因其随机性、波动性等特点,为CCHP型微网的优化调度带来了挑战。文章通过最小化系统期望运行费用,建立了一种考虑风电不确定性的CCHP型微网日前优化经济调度模型。基于截断通用分布模型精确描述风电出力的不确定性,通过蒙特卡洛模拟方法生成风电场景后,采用后向场景削减技术获取典型风电场景。通过天津某园区算例,从储能装置工作状态、弃风与供能缺额、微网运行经济性这3个方面进行了详细分析,验证了微网优化经济调度时采用截断通用分布模型表征风电不确定性的必要性和经济性。     

含P2G机组和储能设备的CCHP系统调度优化

针对采用P2G机组和含燃料电池、储冷罐、储热罐的冷热电联产(CCHP)系统,以年最大净收益为目标进行调度优化.考虑了西北某地区夏季和冬季典型日的环境和负荷,分时电价、热价和分布式电源的出力特性以及储能系统的特性,采用改进粒子群算法,对所提方案的机组进行调度优化,通过将成本收益数据对比分析,验证了提高机组效率的系统构建方式.     

基于差异化需求响应模型预测控制的微网时域滚动优化调度

为充分利用需求响应资源并提升微网优化调度的可靠性,首先提出以日综合运行成本最低为目标构建计及差异化价格型需求响应的日前优化调度模型,并以此为基础,进一步将差异化需求响应机制与模型预测控制方法相结合,以滚动时域综合运行成本最低为目标构建基于日内时域滚动优化调度模型;鉴于上述微网时域滚动优化调度为复杂的动态优化问题,提出了...     

基于经济调度的微网储能优化配置

由于可再生能源发电和负荷具有不确定性,蓄电池作为储能装置是保证微网系统安全可靠运行的重要组成部分。为了准确分析含多种分布式电源的微网储能优化配置方案,建立了基于经济调度并计及制热收益的热电联产型微网储能优化配置模型。提出了并网和孤网运行方式下所需配置最小储能容量的定量分析方法,以一个包含风、光、储、微型燃气轮机、燃料电池以及热电负荷的微网为例,运用改进遗传算法优化了不同储能容量下各微源的出力及微网向外网的购售电量,并确定了两种运行方式下实现综合成本最低所需配置的储能容量。通过算例验证了所提模型、策略和算法的有效性。     

基于改进人工鱼群算法的冷热电联产微网经济优化运行

考虑各种分布式电源的发电成本、环境成本和微网设备维护成本,在满足微网运行约束条件的基础上,优化微网内不同分布式电源和储能系统的功率输出,使系统的总运行成本最小。采用冷热电联产(Combined cooling heating and power,CCHP)的微网,可以有效提高微网中分布式电源的效率,从而提高其经济性。最后采用改进人工鱼群算法(AFSA),通过Matlab数值计算工具,验证一个含冷热电联产的微网系统模型的经济性。     

基于综合需求响应的海岛式多能微网优化调度

为保障海岛式多能微网的高效运行,提出一种基于综合需求响应的海岛式多能微网优化调度模型.该模型利用多能网络的需求侧替代作用,配合激励型和价格型用户建立综合需求响应模型,结合电、氢、热多能网络的全可再生能源利用模式,建立了对外供能的开放式氢储能与热储能系统、光热发电系统、电网主动管理措施和可逆高温固态氧化物燃料电池等可控单元的数学模型,并将模型线性化处理为二阶锥优化模型,提高求解效率.通过算例验证了该模型的有效性,得出氢热混合储能不但可最大化发挥源侧的风、光、热互补特性,还可改善用户侧的综合需求响应效果,提高综合能源利用效率,使综合运行成本大幅降低.     

冷热电联供型微电网优化运行及敏感性分析

冷热电联供型(CCHP)微电网是一种以联供设备为核心,包含多种分布式单元存在冷热电三种能量平衡的微电网形态,具有能源利用率高、供电可靠性高、环境污染小、调度灵活等特点。文中建立由多种微电源数学模型和约束条件组成的混合整数规划模型,使建立的系统更实际情况。从微电网经济调度运行出发,在满足微电网冷热电负荷需求下,以系统的整体费用最小为优化目标,采用CPLEX优化软件求解,仿真了各月典型日的优化运行,从仿真结果可以了解不同电源在不同时段的出力情况,使电源经济运行。同时对天然气价格进行敏感性分析,分析该价格对各电源出力情况的影响。     

冷热电联供微网优化调度通用建模方法

在分析典型冷热电联供(combined cooling,heat and power,CCHP)系统的基础上,提出描述其组成和结构的母线式结构,并围绕该系统结构设计了微网调度优化模型构架。在该结构中,选取电气、烟气、蒸汽、热水、空气作为基本母线,与源、负荷、储能和转换装置联接形成微网。使用该结构对各设备进行独立建模,有助于 CCHP 系统的灵活配置和通用建模。围绕该结构,建立联供型微网日前动态经济调度的0-1混合整数线性规划模型,最后通过测试算例证实了所提框架的合理性和有效性。     

含光伏的冷热电联供微网系统优化调度方案

可实现能源梯级利用的冷热电蓄能联供系统具有效率高、经济效益好、环境友好等优点,是能源利用的重要发展方向之一.文中分析了一种包含光伏发电的冷热电蓄能联供系统的优化调度方法,以系统的购电成本、燃料成本、分布式能源等年值成本及年运行维护成本作为优化调度目标,结合一天当中的分时电价,同时考虑了设备运行约束、冷热电功率平衡约束等约束条件.采用线性整数规划方法,以深圳某办公大楼为背景进行联供系统的优化调度.结果表明,加入光伏发电的冷热电蓄能联供微网系统能够寻找到低成本、低碳排放的运行方案,在经济调度、节能减排以及提高能源利用率等方面都具有重要意义.     

冷热电蓄能联供微网系统优化配置的影响因素

冷热电蓄能联供微网系统具有环保、节能、经济等特点,有着良好的发展前景和应用价值.但存在多方面因素不同程度地影响着系统的优化配置结果.以经济性为优化目标,构建冷热电蓄能联供的微网系统优化模型,运用DER-CAM软件对系统进行优化仿真测算.分析了燃气价格、电价和分布式能源投资三个关键因素对优化配置的影响.通过应用DER-CAM软件的优化仿真测算得出结论,在5％的变动率范围内,电价是最为敏感的因素,当变动率超过5％后,分布式能源投资成为最敏感因素.     

冷热电联供微网环保经济调度研究

针对微网同时承担冷热电三种负荷的情况,提出了考虑蓄热蓄冷蓄电装置以及微源的冷热电联供微网环保经济调度模型。模型中设置冷热电供需实时平衡、微源及蓄能装置出力限制为约束条件,以微网运行的经济和环保的综合成本为目标函数。以一个包含燃气轮机、燃料电池、余热锅炉、吸收式制冷机、蓄电池、蓄热装置、蓄冷装置的微网为例,采用混沌粒子群优化算法对模型进行优化求解。算例验证了所提模型和算法的有效性,并讨论了不同蓄能装置对调度的影响。结果表明,蓄电池虽引起损耗上升,但能提高运行的经济性;蓄冷蓄热装置协调燃气轮机出力,降低了损耗和成本。     

以液化天然气为一次能源的分布式供能系统的设计

介绍了以液化天然气(liquefied natural gas,LNG)为一次能源的分布式冷、热、电联产系统(combined cooling,heating and power,CCHP)的优点、分布式供能系统容量确定的关键因素、系统的拟定原则、主要设备的选定方法及余热利用模式的选择,为以LNG为一次能源的分布式供能系统的前期规划和总体设计提供参考。     

考虑储能电站服务的冷热电多微网系统优化经济调度

提出一种考虑储能电站服务的冷热电多微网系统日前优化调度方法。首先提出在多微网系统建立公共储能电站,并给出用户侧储能电站服务模式;然后将储能电站服务应用到冷热电联供型多微网系统优化调度,通过协调微网与储能电站间的交互功率,实现微网内冷热电负荷功率平衡和运行经济成本最优;最后以典型场景为例,对冷热电联供型多微网系统在3种运行方式下进行经济优化调度分析。结果表明,所提冷热电多微网系统优化调度方法可以充分发挥公用储能电站的充放电灵活性,实现微网多余电能的时域转移和可再生能源发电的100%消纳,并降低多微网系统的运行成本。     

基于需求侧综合响应的热电联供型微网运行优化

热电联供型微网具有能源利用率高、灵活可靠的特点,成为实现能源生产和消费转型、解决环境问题的重要手段。热电联供型微网热、电紧密耦合,给其运行的灵活性和经济性带来了不利影响,为此提出基于需求侧综合响应的热电联供型微网运行优化方法。需求侧综合响应包含热负荷响应和电负荷响应,可为热电联供型微网的热、电生产提供优化空间。热负荷响应建模根据建筑物热工模型,建立供暖功率与室内温度的关系方程。电负荷响应考虑可转移负荷。在此基础上建立热电联供型微网运行优化混合整数线性规划模型,采用CPLEX软件进行求解。算例分析结果表明,需求侧综合响应的应用提高了热电联供型微网热、电生产的灵活性,同时给系统运行带来了可观的经济效益。     

太阳能冷热电联供系统的策略评估和优化配置

冷热电联供(CCHP)系统相比于分供(SP)系统而言,具有能效高、污染少,可以实现能源的梯级利用等特点,成为未来分布式供能系统的发展趋势。文中将太阳能与CCHP系统相结合,设计了光伏光热一体化联供(PVST-CCHP)系统和太阳能综合利用联供(PVCU-CCHP)系统,并构建了以热定电和以电定热两种运行控制策略。基于全寿命周期法,建立了能源、环境、经济和综合评估的多指标评价体系。以SP系统作为参考,利用算例对PVST-CCHP和PVCU-CCHP系统的运行策略进行了评估。在此基础上,采用粒子群优化算法对最优联供系统的机组台数和燃气轮机容量进行了优化配置,实现了联供系统的综合效益最大化,为太阳能的综合应用提供了参考。