含储能的冷热电联供分布式综合能源微网优化运行

分布式综合能源微网(DIEM)具有冷/热/电/气多能耦合的典型特征,如何进行包含冷热电联供(CCHP)和多种储能设备的运行优化,一直是现阶段研究工作的重点和难点之一。文中建立了储能设备和CCHP系统模型,基于电/冷/热和烟气余热,利用平衡等式约束、储能设备充放能约束以及系统各个设备上下限约束,并通过配置权重系数,以一个运行周期内运维总成本和CO 2总排放量为综合运行优化目标。构建了某大学城典型场景,以储能设备为例,配置储冷设备的容量分别为0 MW,2 MW,4 MW,分析了储能容量对DIEM运行优化的影响。配置合适的储能设备容量,一个周期内的综合运行优化目标越低,越能兼顾经济性和碳排放要求。     

计及风光储的冷热电联供系统双层协同优化配置方法

冷热电联供(combined cooling, heat and power,CCHP)系统的高效、经济运行取决于CCHP系统设备容量和运行策略的整体优化。为提高CCHP系统的实用性,文章提出了一种计及风光储的CCHP系统双层协同优化配置方法:外层优化配置以年化总成本最优和污染物排放量最低为目标函数,采用NSGA Ⅱ算法获得设备的容量配置;内层优化配置中采用对偶理论构建鲁棒模型,以考虑污染物排放和购能成本的总运行成本最优为目标函数,得到各设备的优化调度结果。最后,以某园区的CCHP系统为研究对象,采用所提双层协同优化配置方法对该系统进行优化配置,仿真结果验证了所提方法的有效性,能够兼顾经济性和环保性,有效实现系统的协同优化。     

考虑可再生能源消纳的CCHP微能源网优化配置模型

微能源网中电、气、热等多种能源相互耦合,其容量与运行协调优化是促进可再生能源消纳和提高能源利用率的关键。针对含冷热电联供系统(CCHP)的微能源网优化配置问题,首先分析了含电、气输入和电、热输出耦合的微能源网系统构架和能量流,提出考虑促进可再生能源消纳和提高能源利用率的运行策略,建立基于能量流的供热可靠性指标,然后建立考虑投资费用、一次能源消耗、CO2排放、供能可靠性的综合评价指标的含CCHP的微能源网系统容量和运行策略的优化配置模型。算例仿真结果表明,所建立的模型在保证系统供能可靠性下能够促进可再生能源的消纳并提高系统的经济性。     

结合热网模型的多区域综合能源系统协同规划

综合能源系统可实现各类能源的优化利用,有效解决环境污染与能源浪费等问题,具有良好的发展前景。文中重点研究基于冷热电联供(CCHP)系统和热网构建的多区域综合能源系统的规划问题。首先针对各区域CCHP系统之间的环状热网,建立了考虑节点流量平衡、热能—流量约束及热损平衡约束的热网模型。结合CCHP系统能量平衡约束和热网模型,建立了多区域CCHP系统容量协同优化配置的混合整数线性规划模型。最后以天津市某综合区域为例进行仿真分析,结果表明多区域协同规划和运行能大幅提高燃气轮机利用率,降低燃气锅炉配置容量,最小化热能传输损耗,从而显著降低运行费用。     

考虑多能互补的区域综合能源系统多种储能优化配置

在区域综合能源系统中配置多种储能装置可提高系统的经济效益,是区域综合能源系统规划的重要研究方向。基于区域综合能源系统的基础架构和模型,研究了蓄冷、储热、储电和混合储能在冷热电联供(CCHP)机组和电制冷等设备多能互补协同运行情况下的盈利策略,讨论了系统配置不同储能的经济性和可行性,建立了全寿命周期的冷热电储能调度规划双层优化模型,并利用确定性迭代算法进行求解。针对某实际区域综合能源系统的多个供能季不同日负荷曲线,应用双层优化模型求解运行调度方案和储能配置容量。算例结果表明:配置蓄冷和储热在多能互补协同运行系统中有较大的盈利空间,而配置储电的利润空间较小,且考虑多能互补的混合储能方法可以进一步挖掘系统的盈利能力。     

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。     

考虑储能电池容量衰减的共享储能配置研究

针对电池容量衰减对共享储能电站经济效益的影响,提出计及电池健康状态变化的共享储能容量功率配置方案。分析现有共享储能服务冷热电联供(combined cooling heating and power, CCHP)微网系统的商业模式盈利方式,并以寿命周期内的储能电站成本最低为优化目标,构建考虑电池寿命的双层规划模型;通过雨流法计算复杂充放电过程储能电池放电深度,并建立储能电池健康容量衰减模型;利用外层模型求解考虑电池容量衰减的共享储能配置问题,利用内层模求解共享储能参与下的CCHP系统设备运行优化问题,通过内层模型Karush-Kuhn-Tucher(KKT)条件对模型进行转化并迭代求解。算例分析验证了配置方案的可行性,证明所提共享储能配置方案较未考虑电池容量衰减的配置方案更具应用前景。     

考虑二氧化碳排放的冷热电联供系统的容量配置

节能减排已被纳入国家经济社会发展规划之中。冷热电联供CCHP(combined cooling,heating and power)系统因其高效、碳排放量少而被广泛应用。针对多种发电单元的CCHP系统容量配置问题,建立了综合考虑二氧化碳排放量、系统总成本的规划模型,并采用CPLEX优化软件求解。采用Energy Plus软件模拟计算某宾馆的全年逐时冷、热、电负荷,仿真分析4种不同CCHP系统的容量配置方案,以及不同权重系数对系统容量配置的影响。最后对系统容量配置关于天然气价格和电价的灵敏度进行分析。本研究内容为CCHP系统的规划提供了一定的理论支持。     

考虑典型日的综合能源系统容量配置与经济运行

综合能源系统 (IES)可以实现冷、热、电、气等多种能源形式之间的互补利用,提高能源利用效率.针对 以冷热电三联供 (CCHP)为核心的综合能源系统,选取夏季、过渡季和冬季的典型日负荷曲线,建立经济-环境效益最大化的综合能源系统容量配置优化模型,并利用路径跟踪内点法进行优化求解.最后,以某工业园区为研究对象, 计算综合能源系统的最优容量配置和经济运行曲线,并计算投资回收期,验证所提方法的有效性.     

含风光储及热泵的CCHP系统配置优化研究

燃气冷热电联供系统(Combined,Cooling,Heating and Power,CCHP)设备容量及运行策略的整体优化对冷热电联供系统的高效经济运行至关重要。为提高冷热电联供系统的综合性能,提出了一种计及风光储与热泵的冷热电联供系统,采用考虑不同权重因子的综合评价指标,利用建筑模拟分析软件DeST建立山东某区域建筑的建筑模型,得到冷热电风光负荷数据,以综合性能指标为优化目标,采用混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming,MILP)算法对系统进行优化配置,并与无风光的冷热电联供系统及分供系统进行比较,研究结果表明,本系统综合指标优化结果比分供系统提高47.8%,比常规CCHP系统综合性能提高19.5%。     

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。     

计及等排性能系数的冷热电多联供环境经济调度

在供热当量基础上,从无能量品位的污染排放角度提出等排性能系数,以作为克服能量品位的热(冷)能与电能转化的依据,并构建其数学指标.为研究等排性能系数对系统运行经济性的影响,建立包括发电成本与环境成本的冷热电多联供(CCHP)系统的多目标优化调度模型,运用隶属函数将其转化为单目标模型,并利用非线性规划方法求解.仿真结果表明,等排性能系数能准确反映能量等值转化随供能生产状态的变化及不同生产供能状态下CCHP系统的实时能耗成本.     

考虑动力电池梯次利用的充电站容量优化配置

为提高电动汽车充电站储能系统稳定性、安全性和经济性,提出一种考虑动力电池梯次利用的充电站光储容量优化配置方法。首先,针对退役动力电池考虑了电池充放电深度和循环次数对使用寿命的影响,建立了退役动力电池容量衰减和寿命损耗模型,基于容量衰减和寿命损耗模型建立退役动力电池荷电状态(state of charge, SOC)与健康状态(state of health, SOH)耦合关系评价模型;其次,在SOC与SOH耦合关系评价模型的基础上,以充电站年净收益最优为目标函数建立充电站容量优化配置模型;最后,在满足一定能量交换策略的前提下,以某地区光伏储能电站为例对模型进行求解。通过算例分析得出：基于退役电池SOC与SOH耦合关系评价模型进行梯次利用的储能容量优化配置能使整个储能系统的功率峰值降低,且相较于无评价模型系统的功率更加平滑,有利于延长储能系统的寿命周期,提高了系统的稳定性和经济性。     

耦合风光储及热泵的CCHP系统集成优化与运行特性研究

为提高可再生能源的有效利用和冷热电联供系统的综合性能，在天然气冷热电联供系统中引入光伏电池、风力发电、地源热泵和储能单元，构建一种耦合可再生能源的天然气冷热电联供（wind-solar-storage and heat pump,combined cooling,heating and power,WSSH-CCHP）系统，利用层次分析法（analytic hierarchy process,AHP）建立考虑能效、经济及环境性能的综合评价指标，采用混合整数线性规划（mixed integer linear programming,MILP）算法，对该系统进行设备选型、容量配置及运行策略协同优化，以分供系统（separate production,SP）为参照系统，以济南市某能源中心为例，分析该系统集成优化效果及其运行特性。研究结果表明，该系统的综合指标优化结果相比SP系统提高37.8%，具有较好的综合性能，为耦合风光储及热泵天然气CCHP系统的发展及其集成优化与运行特性研究提供了参考。     

含储能的冷热电联供分布式能源微网优化运行

分布式综合能源微网具有冷/热/电/气多能耦合的典型特征,如何进行包含冷热电联供和多种储能设备的运行优化,一直是现阶段的重点和难点研究工作之一。本文建立了储能设备和冷热电联供系统模型,基于电/冷/热和烟气余热利用平衡等式约束、储能设备充放能约束以及系统各个设备上下限约束,并通过配置权重系数,以一个运行周期内运维总成本和CO2总排放量为综合运行优化目标。构建了某大学城典型场景,以储冷设备为例,配置储能设备的容量分别为0/2/4MW,分析了储能容量对分布式能源微网运行优化的影响。配置合适的储能设备容量,一个周期内的综合运行优化目标越低,越能兼顾经济性和碳排放的要求。     

基于时序聚类的综合能源系统容量优化配置

为降低系统容量配置模型的计算量,可采用典型时间周期(如小时、日或周)进行仿真计算,然而由传统聚类方法得到典型周期无法保留原始数据的时序性,为此本文提出一种基于时序聚类的综合能源系统容量优化配置方法。充分考虑规划周期内区域多能负荷的不确定性,利用DeST软件模拟生成规划区全年电、热、冷负荷需求;采用改进的层次聚类对区域原始风机、光伏、多能负荷数据进行时序聚类,在减小计算量的同时保留原始数据的时序性,进一步建立考虑日内和日间储能的综合能源系统容量优化配置模型;以全年时序仿真为基准案例,对比分析了典型日法和所提方法对系统容量配置和经济性的影响,验证了本文所提配置方法的可行性和有效性。     

计及附加机会收益的冷热电联供型微电网动态调度

在分时电价及微电网并网运行条件下,为更好地调度储能和可调度型微电源并优化微电网购电及售电功率,建立了计及附加机会收益的冷热电联供(CCHP)型微电网动态调度模型。以一个包含风机、光伏电池、储能、燃料电池、CCHP系统的微电网为例,采用基于模拟退火的粒子群优化算法对调度模型进行动态寻优,从而求得调度周期内各微电源的最佳经济出力,同时比较了CCHP系统相对于分产系统的优势。算例分析验证了所述模型和算法的有效性,仿真结果表明:并网运行条件下,计及附加机会收益的CCHP型微电网调度模型能够在能源梯级利用和节能减排的基础上,优化网内各组成部分的出力从而降低微电网的运行成本。     

含风电场的电网储能系统选址和优化配置

储能系统的选址要根据具体的指标进行考核,指标的选取应考虑到储能系统接入电网后能为电网提供快速的有功、无功支撑,提高电网电压稳定水平,降低网络损耗,改善系统的小干扰稳定性等。因此,从安全、稳定、经济性三个方面建立指标评估模型,考核储能系统各接入位置的优劣,从而进行合理的选址。为了进一步实现容量的优化配置,针对目前电力市场的发展,构建了以综合效益最大化为目标的多目标最优潮流模型,在最优潮流指导下实现储能系统的容量优化配置。最后,建立基于电力系统分析综合程序(PSASP)的发输电网、风电场和储能系统仿真模型,按照所建模型进行储能系统的选址和容量配置。仿真结果表明,所建模型可以有效指导储能系统进行选址和容量的优化配置,并能够有效评估储能系统对大规模风电并网运行性能的影响。     

基于改进雷达图模型的热电联供型微网系统多目标优化配置

针对热电联供型微网系统的容量配置问题,提出了一种基于改进雷达图模型的多目标优化配置方法。首先,提出含有光伏光热(PV/T)单元、变流器、储电单元、热泵、电锅炉、储热单元及电、热负荷的微网结构,并选取了5个优化目标,用于全面表征热电联供型微网系统的供电可靠性、供热可靠性、经济性和可再生能源利用情况。其次,建立了多目标的改进雷达图模型,并基于扇形面积和周长构造了适应度函数。然后,为保证微网系统的电、热稳定供应,给出了约束条件,从而建立了以最大化适应度函数为目标的优化配置模型,并通过优化执行过程,求解得到综合性能最优的微网系统容量配置结果。最后,根据青海省偏远地区的案例分析,验证了提出的多目标优化配置方法的有效性。     

考虑负荷裕度的区域综合能源系统储能双层优化配置

综合能源系统通过多能互补与相关市场机制提升了能源利用效率的同时也引入了更多的风险因素,合理的负荷裕度是综合能源系统安全经济运行的重要保障。基于储能对综合能源系统负荷裕度的有利作用,建立了考虑负荷裕度的综合能源系统储能双层优化配置模型。其中下层模型利用储能对综合能源系统负荷裕度均衡度进行优化,而上层模型则结合负荷裕度进行储能容量优化配置,实现了社会综合成本最小化。最后,结合实际算例验证了所提优化方案的有效性。结果表明双层优化模型在实现储能容量优化配置的同时,也优化了其充、放能计划,最终实现了综合能源系统中负荷裕度的有效均衡,提高了综合能源系统应对负荷波动的能力和运行的经济性。