基于供需能量平衡的用户侧综合能源系统电/热储能设备综合优化配置

针对智慧城市背景下用户侧综合能源系统中电/热储能综合优化配置问题研究不足的现状,从供需能量平衡角度出发,考虑电能替代和冷/热/电耦合,建立了综合能源系统中储能设备的综合优化配置模型?采用K-means聚类算法对用户侧的用能需求进行分析并归纳出典型场景。储能配置考虑典型日系统运行优化调度。以综合能源系统年运行费用最低为目标建立电/热储能综合配置优化模型。约束条件考虑了供需平衡?冷/热/电耦合、电能替代、设备安装运行等多种影响因素。优化变量为电/热储能设备的容量以及系统典型场景内设备调度值?算例分析表明所提方法合理可行,在保障系统运行安全性和可靠性的基础上具有明显的经济性。考虑电能替代不仅有利于环境保护,而且可以降低储能配置成本?     

基于改进旗鱼算法的综合能源系统能量管理

综合能源系统在实现可再生能源利用中具有重要价值。为使系统中各设备出力得到进一步优化,将生物质能与综合能源系统相结合,并且将各个时刻的柔性负荷纳入能量调度,构建了一种沼气发电系统、光伏发电系统与微型燃气轮机驱动下的源-储-荷协同多目标能量管理模型。以系统与主电网的交互及燃料费用、惩罚费用和设备投资及运行费用为优化目标,以用户综合用能满意度、新能源利用率和电能自治程度为评价指标,求解模型最优配置。利用非线性攻击方式、差分变异策略、哈里斯鹰算法中的软包围策略及防止算法停滞策略来改善旗鱼算法的全局搜索能力。通过算例对比分析表明,所提出的改进算法和能量管理模型在不同场景下均有效地提高了经济效益和环保效益,并且改进旗鱼算法在全局寻优和搜索精度等方面具有优势。     

基于改进遗传算法的园区综合能源系统规划研究

通过能源综合化建设来实现终端能源的高效化,成为当前支撑碳中和碳达峰的重要途径之一。针对园区能源系统能效提升、规划配置等问题,提出了园区综合能源系统经济-能效多目标优化规划模型。分析园区综合能源系统的基本结构,以年总成本、综合能效为优化目标,并考虑能源规划投资和能源运行安全的各类约束,建立了园区综合能源系统多目标优化规划模型;然后,基于NSGA-II算法和融合模拟退火算法的特点,融合模拟退火算法的搜索机制改进NSGA-II的求解性能;最后,以我国某园区为例验证模型和算法的有效性。     

考虑热惯性的综合能源系统运行优化方法

针对多种能源间存在惯性影响差异导致的能源供给与负荷需求无法匹配等问题,从热力系统出发,提出一种考虑热惯性的综合能源系统(integrated energy system, IES)运行优化方法,用以降低系统运行成本及提高运行可靠性。该方法综合考虑供热系统的热惯性,首先分析IES典型架构和系统能量转换模型,将IES的能源输送网络作为基础,研究热网管道输送能力的描述参数,建立供热管道的热惯性和蓄热模型;其次,以系统总运行成本最低为目标,结合功率平衡约束和设备运行安全约束等,考虑供热管网热惯性和储热特性,建立相应的IES运行优化模型,并基于遗传算法对模型进行求解;最后,基于优化模型进行算例仿真,仿真结果表明,所提运行优化方法能够在保障设备平稳安全运行的情况下,有效降低系统运行成本,提高系统灵活性。     

基于改进深度Q网络算法的多园区综合能源系统能量管理方法

多园区综合能源系统可通过多能互补互济显著提升运行经济性,然而园区之间的复杂互动、多能耦合决策会给多园区综合能源系统的能量管理带来决策空间庞大、算法难以收敛等挑战性问题。为解决上述问题,提出了一种基于改进深度Q网络(modified deep Q network,MDQN)算法的多园区综合能源系统能量管理方法。首先,采用独立于园区的外部气象数据、历史互动功率数据,构建了基于长短期记忆(long short-term memory,LSTM)深度网络的各园区综合能源系统外部互动环境等值模型,降低了强化学习奖励函数的计算复杂度;其次,提出一种基于k优先采样策略的MDQN算法,用k-优先采样策略来代替ε贪心策略,克服了大规模动作空间中探索效率低下的问题;最后,在含3个园区综合能源系统的算例中进行验证,结果表明MDQN算法相比原DQN算法具有更好的收敛性与稳定性,同时可以提升园区经济效益达29.16%。     

考虑多能流传输与热惰性的综合能源系统序贯模拟可靠性评估

为提高综合能源系统可靠性评估的精度和实用性,提出一种考虑多能流传输与热惰性的综合能源系统序贯模拟可靠性评估方法。以冷热电三联供机组为核心构建综合能源系统结构模型,并进行计及损耗的综合能源多能潮流计算;在系统状态分析中考虑负荷重要程度和运行经济性,建立负荷削减优化模型;计及热网惰性及传输延时特性,对供热可靠性指标进行修正。基于运行模拟和序贯蒙特卡洛模拟方法对20节点综合能源系统进行可靠性评估,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

电—热综合能源系统中能量的整体输运模型

促进可再生能源消纳、提高能源综合利用效率是电力和热力等能源系统可持续发展的重要途径。针对电力和热力两种异质能源系统在传统研究对象和分析方法上的差异性,引入理论,结合热电比拟方法,从热量输运的驱动力和阻抗的角度揭示了热系统中基本元件的本构关系,并从能量流的视角对其重新建模,结合热系统的拓扑结构,提出热系统的能量流模型来描述系统中热量的整体输运规律。在此基础上,同时考虑电—热综合能源系统中的能量平衡特性和热量输运的不可逆性,提出了电—热综合能源系统的整体能量流模型,统一了电能传输和热能输运的研究视角,揭示了系统中能量的整体输运规律。最后,针对一个简单的电—热综合能源系统,以最小化系统总煤耗为目标,应用能量流和互为边界的方法分别预测了风电出力情况,结果表明能量流法预测的风电出力更准确,从而验证了能量流法的可行性和必要性。     

基于深度Q学习的电热综合能源系统能量管理

能量管理是电热综合能源系统运行优化的重要组成部分.然而,系统中可再生能源出力的波动性以及用户负荷的随机性使得能量优化管理问题充满挑战.针对此问题,文章提出了一种计及可再生能源和负荷需求不确定性的综合能源系统能量管理方法.将电热综合能源系统的能量管理问题表述为转移概率未知的马尔科夫决策过程,定义了系统的状态空间、动作空间...     

基于综合能源系统N-1静态安全评估的燃气轮机接入规划策略

气电综合能源系统的耦合日益紧密，相互影响也愈加强烈。天然气系统故障影响燃气机组燃料供应，影响电力系统稳定运行。燃气轮机在天然气系统中接入点的确定对于保障其燃料供应具有重要作用。对天然气系统的潮流计算进行建模，设立管道N-1静态安全分析预想事故集，以天然气系统运行成本最小化为目标，对开断前后的天然气系统潮流进行仿真。建立天然气管道支路N-1开断事故量化评估指标，评估关键支路和重要节点。通过对评估指标进行排序，确定天然气系统的关键管道支路和重要节点，提出燃气轮机接入规划策略，确定燃气轮机在天然气系统中的接入点。通过所建立的规划策略，可为电力系统中的燃气机组在天然气系统中可靠接入提供整套方案参考。     

储热技术在综合能源系统中的应用价值

能源种类的多样性、可再生能源的不稳定性、能源转化设备固有的耦合性、能源需求的复杂性等因素的叠加导致了综合能源系统突出的供需不平衡性,储热技术具有调节作用,是缓解这些矛盾的有效手段。分析了储热技术在冷热电三联供、热电联产以及电采暖等典型综合能源系统的应用价值,首次提出了在蒸汽负荷周期性大幅度波动的啤酒厂三联供系统中使用蓄热系统的优化设计方法,为平抑负荷波动,降低项目投资提供了有效途径。同时结合案例提供了典型的蓄热系统设计方法,并评价了运行效果,为综合能源系统的合理设计和协调运行提供了思路和方法。     

基于改进麻雀算法的园区综合能源系统优化研究

将虚拟储能与园区内实体储能装置相结合,提出一种新型混合储能系统。针对原始雀搜索算法易陷入局部最优、收敛精度不够、迭代时间过长等问题进行改进:使用Circle混沌映射初始化,形成均匀分布麻雀个体;引入余弦变化的惯性权重因子平衡局部和全局搜索能力以及Levy飞行避免搜索停滞,陷入局部极值;对最优麻雀进行维度交叉变异,保证结果最优。通过算例分析,改进麻雀算法优化后园区单日总成本比原始麻雀算法、烟花算法、粒子群算法降低了7.32%,4.39%和1.81%,新型混合储能系统的新能源消纳量比实体储能增加27.8%且单日成本降低了7.85%。     

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。     

基于智慧城市的园区综合管理系统设计

智慧园区是推进智慧城市建设科学发展的突破口,是智慧城市建设的先导和示范。在分析智慧园区研究和建设现状的基础上,明确了智慧园区建设的目标和需求,提出智慧园区综合管理系统,详细设计了综合管理系统的总体业务架构、应用架构、技术架构以及各子系统的功能,旨在创建以智能电网技术为支撑的节能、环保、低碳、高可靠的智慧园区。     

基于粒子群-内点混合优化算法的区域综合能源系统可靠性评估

区域综合能源系统(integrated community energy system,ICES)的发展将电、气、热等能源联系得更加紧密。文章在能源集线器模型基础上,结合蒙特卡洛系统状态抽样方法,提出了一种基于粒子群-内点混合优化算法的区域综合能源系统可靠性评估算法。该算法通过结合粒子群算法和内点法的优劣势互补,可较准确计算目标区域综合能源系统可靠性量化指标。之后详细分析了可再生能源渗透率对区域综合能源系统可靠性的影响。     

基于改进遗传算法的风力－柴油联合发电系统扩展规划

提出基于改进遗传算法的风力-柴油联合发电系统容量扩展规划模型,在满足系统规划和运行等非线性约束条件下,寻求总成本最小的容量扩展方案。在规划总成本中除了计及机组建设的投资费用和运行费用以外,还考虑了因电力供给不足所造成的需求侧停电损失成本。在模型中采用蒙特卡罗方法计算系统的概率性发电成本,不仅考虑了风速随机性、机组随机停运、风速序列和负荷序列相关性,而且考虑了风电穿透功率极限的约束。算例表明,文中所提出的模型和算法是可行的,能对风力发电的规划设计提供一定的帮助。     

基于负荷比例的综合供能系统最优运行模式的评估方法

综合供能系统可同时为用户提供冷热电3种负荷需求,其有联供和分供2种供能方式。首先基于全寿命周期理论,构建了包含能源生命周期内温室气体处理费用和系统运行成本的综合评估指标,通过比较综合供能系统的分供运行、联供运行下以热定电模式和以电定热模式在综合指标上的表现,得到基于冷热电负荷比例上的综合供能系统最优运行模式评估方法。最后将此评估方法评价算例系统在冬、春秋、夏3种典型日下分供运行、联供运行下以热定电和以电定热3种模式的优劣,得出其最优运行模式不再是单一的运行模式,而是由负荷比例决定的混合运行模式。经验证,所提方法可以方便有效地评估及优化综合供能系统的运行模式。     

基于改进遗传算法的含风电场的电力系统短期经济调度及其风险管理

风能是一种不产生任何污染物排放的可再生能源,其作为我国发展新能源的主要方向之一,发展潜力巨大。但由于风速的间歇性和不可控性,使得大容量风电并网给电力系统带来了更多的不确定性因素。考虑了负荷、风速的不确定性,将风险价值(VaR)和条件风险价值(CVaR)理论融入到含风电场的电力系统短期经济调度模型中,在最小化运行成本的同时,降低不确定因素对系统产生的风险。另外采用了遗传算法和免疫算法相结合的优化方法,并引用自适应理论来提高算法的效率,通过十机系统的仿真计算,验证了该模型和算法的可行性。     

基于主从博弈的工业园区综合能源系统互动优化运行方法

提出一种将经济运行和辅助服务(削峰响应)有机结合的Stackelberg主从博弈模型,来实现对含多参与主体的工业园区综合能源系统的互动优化。首先,针对工业园区综合能源系统建立了用户负荷模型、用户效益模型、运营商收益和成本模型。其次,建立了互动优化运行的Stackelberg主从博弈模型,模型中作为跟从者的用户通过调整可平移负荷、可削减负荷以及变化的热负荷来响应运营商发起的削峰需求,而作为主导者的运营商对于用户响应做出反馈,调整削峰补偿价格,二者均以自身利益最大化作为目标,直至达到博弈均衡。证明了均衡解的存在性并设计双层分布式求解算法求解模型。最后,以中国南方某实际工业园区作为算例进行分析,论证了所述方法的有效性。