考虑多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划

提出了一种考虑冷电热多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划方法。基于能源集线器(energy hub,EH)模型,建立了含冷电热三联供、燃气锅炉、集中式制冷站在内的区域综合能源系统模型;根据历史/预测年8 760 h多能负荷数据,通过k-means聚类分群方法得到多个典型日负荷场景,以上下界区间描述负荷不确定性,形成鲁棒规划模型;将相应鲁棒规划模型等价转化、形成子问题为凸的混合整数规划模型求解。算例结果证明了该规划方法的有效性,同时体现了综合能源系统多能互补集成优化效益。     

多能流能量管理研究:挑战与展望

多能流耦合是能源互联网和综合能源系统区别于智能电网的关键特征之一。多能流能量管理面临三方面挑战:多能流耦合、多时间尺度和多管理主体。总结了国内外的研究现状,展望了多能流能量管理的研究趋势和重点:多能流实时建模与状态估计;多能流多时间尺度安全分析与安全控制;多能流混合时间尺度优化调度;多能流能量管理系统设计、开发和验证。     

计及需求响应的MPIES多时空尺度鲁棒随机优化调度

针对多园区综合能源系统多时间尺度优化调度问题,结合各时间尺度源、荷不确定性特征与响应特性、园区数目对计算规模的影响,提出一种计及需求响应的多园区综合能源系统多时空尺度鲁棒随机优化调度架构。日前调度建立计及可中断负荷的多园区多能流系统鲁棒优化调度模型,确定系统最恶劣运行场景下基本调度策略;日内调度建立计及可中断负荷和替代型需求响应的单园区多能流系统随机优化调度模型,细化并调整调度策略;实时调度建立计及直接负荷控制的单园区电气系统随机优化调度模型,削弱调度策略受源、荷出力波动的影响。最后,通过算例验证了该架构能有效提高系统运行的经济性和稳定性。     

多能互补、集成优化能源系统关键技术及挑战

有效能源的获取、转换、控制和利用是现代人类文明的核心,能源互联网作为能源系统的新一步革新,将分布式能量转化、存储装置和各类型负荷构成的冷、热、电、气等能源节点连接起来,以实现多种能量双向互补与集成优化。文中选取能源互联网在多能互补集成优化方面的关键技术为研究对象。首先,总结了近年来能源互补集成的研究现状。然后,以多能流混合建模为基础,对多能系统规划、智能调控、协同控制与互动、综合评估、系统信息安全与通信及能源交易和商业服务运行模式等关键技术和挑战进行归纳。最后,对未来能源系统在多能互补优化方面的研究进行展望,以期为多能互补、集成优化提供部分研究思路。     

计及源荷双侧不确定性的全可再生能源系统日前经济调度

建立一种以太阳能、风能、生物质能为一次能源,并满足电、热、冷负荷需求的全可再生能源系统模型。充分考虑全可再生能源系统源荷双侧不确定性,建立基于两阶段鲁棒优化的日前经济调度模型,并采用列约束生成（C&CG）算法求解。仿真算例分析表明：通过发挥可再生能源系统多能互补的特性,可以实现可再生能源完全消纳,同时,通过调整不确定性调节参数,可以有效改善鲁棒优化的保守性,从而在保障安全稳定运行的前提下,最大程度提升能源系统运行经济性。     

计及源荷双侧不确定性的全可再生能源系统日前经济调度

建立一种以太阳能、风能、生物质能为一次能源,并满足电、热、冷负荷需求的全可再生能源系统模型。充分考虑全可再生能源系统源荷双侧不确定性,建立基于两阶段鲁棒优化的日前经济调度模型,并采用列约束生成（C&CG）算法求解。仿真算例分析表明：通过发挥可再生能源系统多能互补的特性,可以实现可再生能源完全消纳,同时,通过调整不确定性调节参数,可以有效改善鲁棒优化的保守性,从而在保障安全稳定运行的前提下,最大程度提升能源系统运行经济性。     

多能源互补分布式能源系统集成研究综述及展望EI北大核心CSCD

分布式能源系统是能源革命发展的重要载体和推进手段,将在未来能源体系中占据重要地位;同时多能源互补是其发展的主要方向和关键特征,开展多能源互补分布式能源系统相关研究对我国的能源转型具有重要的意义。该文从资源量化表征与需求预测、多能流建模、系统集成与规划、运行优化与主动能量调控、以及能源系统综合评价等5个方面对多能源互补分布式能源系统集成的发展现状进行分析,探讨未来可能的发展趋势和面临的挑战,为多能互补分布式能源系统未来基础及应用研究和行业发展提供一定的参考和建议。     

考虑热惯性不确定性的多能源系统两阶段鲁棒优化调度模型

该文提出考虑供热系统热惯性不确定性的多能源系统协调优化方法。首先,基于多能源系统能量输运网络,分析热网热能传递延迟模型和等效储能模型;其次,研究热网管线输运能力描述参数,建立供热管道传输准动态方程。分析热网运行状态监测数据与热能流模型间差异的量化方法,建立热惯性不确定性模型。然后,以电-热-气多能源系统运行成本最低为目标函数,构建考虑热惯性不确定性的多能源系统两阶段鲁棒优化调度模型,并引入列约束生成算法、强对偶理论对于模型进行求解。最后,以东北某地多能源系统实际运行数据为基础建立仿真模型,算例结果表明基于热惯性不确定性的多能源系统鲁棒优化调度模型能够较好地兼顾系统调度成本和可靠性。     

基于二层规划的用户侧能源互联网规划

针对能源系统规划中对多个供能区域的协调互济及多能流联合调度考虑不足的现状,研究基于二层规划的用户侧能源互联网规划方法。首先,梳理供能系统结构,对各能量单元建模,并分析用户侧能源互联网内的负荷特性;其次,综合考虑多种能源互联、多个供能区域协调互济及多能流联合调度,建立用户侧能源互联网的二层规划模型,上层以年费用最低为目标,各能量单元的安装容量为优化变量,下层以年运行费最低为目标,各时段能量单元的调度值为优化变量;最后,采用精英保留策略遗传算法对上层规划模型求解,下层为0-1混合整数线性规划模型,采用分支定界法求解。算例表明:所提规划建模方法具有可行性和有效性;多能流联合调度、多区域协调互济可以大幅削减年费用,还可缓解负荷与燃机热电比不匹配等问题;通过多种能源网络实现互联较通过单一电网或热网互联更经济。     

考虑可再生能源接入的综合能源系统规划评述与展望

建设多能耦合的综合能源系统是解决可再生能源消纳问题的有效途径之一。可再生能源的接入大大增强了综合能源系统的不确定性,如何合理分析并应对不确定性带来的影响是综合能源系统规划研究中的重要课题。文章首先总结了可再生能源接入下综合能源系统的典型结构。然后,梳理了综合能源系统多能负荷预测方法和多能流分析技术的研究成果,进一步从能源站规划、能源网络规划和站网联合规划3个方面归纳总结了考虑可再生能源接入的综合能源系统规划研究进展。最后,从可再生能源消纳新场景探索、考虑可再生能源接入的多能流分析技术、考虑多重不确定性的综合能源系统规划和考虑多能需求侧管理的综合能源系统规划4个角度展望了未来可能的研究方向。     

计及可靠性的电-气-热能量枢纽配置与运行优化

含可再生能源的电—气—热互联多能源系统可实现多能源网络互联与多能源优化利用,有效解决资源匮乏与能源浪费等问题。能量枢纽是多能源耦合的关键,但现有的能量枢纽优化配置问题未考虑系统运行可靠性的影响。因此,重点研究多能源系统中计及可靠性的能量枢纽优化配置问题。首先,针对风机、变压器、热电联产、燃气锅炉、电储能、热储能等设备组成的能量枢纽,建立了一种新型多能源系统容量协同优化配置的混合整数线性规划模型。然后,根据该双层优化模型计及能量枢纽的运行可靠性,引入失负荷期望等可靠性指标作为约束。最后,为了确定配置方案,结合优化策略进行整体规划,同时得到各机组能量分配情况,对算例进行仿真分析。结果表明,提出的模型有利于负荷供应可靠性的提升。     

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。     

基于农村新型产业结构的“能源–环境–经济”鲁棒优化模型

针对同时汇聚可再生能源发电基地、畜牧养殖业基地、种植业基地和城市垃圾处理基地的新型农村产业结构下乡村多能源供需特性,该文提出并建立一种乡村多能源综合体(rural multi-energy complex,RMEC)拓扑及鲁棒协调优化模型。首先,考虑城市周边乡村垃圾填埋场的垃圾堆存量变化特性,建立针对多种类垃圾废物集中化处理供能数学模型,并建立乡村多元产业数学模型。其次,建立全可再生能源供能的乡村能源综合体的能源供给、转换、存储的能量协调模型,并根据外部能源网的调节需求,建立乡村多能源综合体能量供给响应模型。考虑到乡村多能源综合体运行时的不确定性问题,建立乡村多能源综合体两阶段鲁棒优化模型,通过锥松弛和对偶转化将非凸的第二阶段问题转化为凸优化问题。最后,以改进的IEEE39节点配电系统、20节点配气系统和14节点的热力系统进行仿真验证。仿真结果表明,文中提出的乡村多能源综合体能够有效协调可再生能源发电、畜牧养殖和垃圾处理等各产业间关系,可为乡村振兴、新时代美丽乡村产业结构调整及能源转型提供理论支持。     

考虑设备全生命周期成本的工厂多能微网经济调度策略

工厂是供能结构复杂的典型能源系统,生产过程中存在多能流耦合,优化空间大,是多能源系统的重点发展区域。同时,工厂中含大量的能源设备,各种能源设备的全生命周期成本会对工厂的用能策略产生较大影响。为此,文章针对同时考虑光伏、风机、储能、冰蓄冷空调、中央空调等多种能源设备的工厂多能微网模型,提出了一种考虑设备全生命周期成本的工厂多能微网经济调度策略。在考虑设备全生命周期成本的基础上,以工厂整体的运行费用最低为目标,建立工厂日前经济优化调度模型,并采用混合整数线性规划方法进行求解。算例结果表明,所提的优化策略使得多种能源进行协同互补,减小了能源转换和存储时的能量损耗,提升了能源利用效率。同时,在价格信号的激励下,充分发挥了需求侧设备的调节潜力,促进了可再生能源的消纳和电网的削峰填谷,并优化了能源消费结构。由于将设备的全生命周期成本考虑在内,在工程实际中具有更好的推广价值。     

区域综合能源系统规划研究综述

区域综合能源系统作为能源互联网的重要物理载体,对提高综合能源利用效率、消纳可再生能源、保障供能安全可靠及节能减排具有重要意义。对区域综合能源系统进行合理有效规划,要打破行业壁垒,从技术、政策、地域等多方面实现突破。文中对区域综合能源系统规划中的多能耦合理论、负荷预测方法、技术经济性分析、规划优化建模与求解等关键问题进行了系统地总结归纳,对各问题所涉及的国内外研究现状、存在问题及难点进行了分析与概括。结合目前最新研究进展,概括了全面涵盖区域综合能源系统源、网、荷、储等环节的通用性能流模型、规划模型及求解流程,并对未来的研究方向进行了展望。     

多能互补系统全寿命周期优化配置方法

针对含风力发电、光伏发电和储能系统的多能互补系统的优化配置问题,提出一种考虑系统与配电网交互和需求侧响应成本的多能互补系统全寿命周期优化配置方法,构建双层优化模型：上层以总等年值成本最小为目标进行全局优化,确定多能互补系统的最优配置方案与储能出力范围;下层以系统的日运行成本和可再生能源未利用率最小为目标,建立多能互补系统的多目标日前优化调度模型。分别考虑独立型和并网型多能互补系统,以某地实际风光数据为例,验证所提优化配置策略的正确性与有效性,并量化分析多能互补系统运营方式对优化配置策略的影响。     

考虑气电联合需求响应的气电综合能源配网系统协调优化运行

在未来多能互补、综合能源系统的背景下,传统配电网和配气网独立调度运行的模式已经不能满足多种能源互补的运行要求。为此,该文提出气电综合能源配网系统最优潮流的凸优化方法,即利用二阶锥规划方法对配电网潮流方程约束进行处理,并提出运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法对天然气潮流方程约束进行处理,进而将非线性的气电综合能源配网系统优化调度问题转化为混合整数二阶锥规划模型,为气电综合能源配网的气/电协调优化运行和规划设计提供支撑。同时在配网系统中引入气电联合需求响应来提高系统调度的可控性和灵活性,从而更好的消纳新能源,以达到配网系统的优化运行。仿真结果表明,运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法能更好提高配气网的二阶锥松弛精度,且考虑气电联合需求响应能够提高综合能源配网系统运行的经济性和新能源的消纳能力。     

多能互补系统全寿命周期优化配置方法

针对含风力发电、光伏发电和储能系统的多能互补系统的优化配置问题,提出一种考虑系统与配电网交互和需求侧响应成本的多能互补系统全寿命周期优化配置方法,构建双层优化模型：上层以总等年值成本最小为目标进行全局优化,确定多能互补系统的最优配置方案与储能出力范围;下层以系统的日运行成本和可再生能源未利用率最小为目标,建立多能互补系统的多目标日前优化调度模型。分别考虑独立型和并网型多能互补系统,以某地实际风光数据为例,验证所提优化配置策略的正确性与有效性,并量化分析多能互补系统运营方式对优化配置策略的影响。     

面向能源互联网的未来配电网优化规划

能源互联网是未来全球能源行业的发展方向,其对电力系统的发展将产生深刻影响。文章分析了未来能源互联网场景下配电网的特殊需求,提出未来配电网将发展为承担多能转换与利用的新型配电网,并给出未来配电网的基本构架,分析其能量流动形态。在此基础上,构建考虑多能转换与存储设备成本构成及运行约束的配电网优化规划模型,在满足多能负荷需求的前提下对多能源接口设备与综合储能设备进行优化设计,并利用粒子群算法对该模型进行求解,仿真算例验证了所提模型的有效性,可为未来配电网的发展与规划提供必要参考。     

促进可再生能源消纳的多能互补时序运行模拟技术

针对风、光、水多种可再生能源多能互补效益的准确评估问题，基于多风电场与太阳能光伏电站的中长期随机出力时序模拟，考虑库容影响的水电短期优化方法，以中长期水电优化结果为边界，提出水/火/风/光多种能源协调互补的电力系统时序运行模拟模型，并以可再生能源装机比例较高且消纳问题严重的中国西部电网为实证案例进行生产运行模拟计算。研究结果表明：西北、西南地区电源结构、负荷特性差异较大，跨区互补优势明显；建设西北与西南联网通道，可以实现多能互补，有效提高可再生能源外送通道利用效率，提升西部地区可再生能源消纳能力。