考虑综合需求响应的电热系统优化调度

考虑配电网中电、热负荷的不断增长,以及热电联产装置(Combined heat and power,CHP)和风机等分布式电源的迅速发展,提出考虑电、热综合需求响应的优化模型。首先,在负荷侧分析电负荷和热负荷的可调价值,电负荷建立实时电价模型,采用价格型需求响应进行调整；热负荷是考虑热负荷的传输延迟特性,采用自回归滑动平均(ARMA)模型描述和计及模糊性供热舒适度特性,使得热负荷具有一定的弹性,即热力需求响应,通过这两种响应模式对电、热负荷进行调整,增大风电上网的空间；其次在源侧增加电锅炉和储热装置,增加系统的灵活性,解耦CHP“以热定电”的刚性需求,最后以系统的日运行费用与弃风成本最小为目标,在Matlab中调用CPLEX对模型进行求解。算例结果表明,在源侧采用CHP+电锅炉和储热相比于传统的CHP+储热,风电的消纳能力有显著提升；在荷侧考虑电、热综合需求响应相比于传统的考虑单一需求响应,可有效的降低系统的运行成本,提高能源的利用效率。     

考虑综合需求响应的电热系统调度

随着综合能源中电、热负荷不断增长以及热电联产(CHP)装置、风机等电源迅速发展,弃风现象愈发严重。为解决弃风问题,提出考虑电、热综合需求响应的优化模型。首先,在负荷侧分析电、热负荷的可调度价值,对电负荷建立实时电价模型,并采用价格型需求响应进行调整;其次,采用自回归滑动平均(ARMA)模型描述热负荷的传输延迟特性,并考虑模糊性供热舒适度,使得热负荷具有一定的弹性,即热力需求响应,通过2种响应模式对电、热负荷进行调整可增大风电上网空间;然后,在源侧增加电锅炉和储热装置,增加系统的灵活性,解耦CHP“以热定电”的刚性需求;最后,以系统的日运行费用与弃风成本最小为目标,在Matlab中调用CPLEX对模型进行求解。算例表明,所提方法可显著提升风电消纳能力,降低系统运行成本,提高能源利用效率。     

考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应 协同的电热联合系统优化调度

电热联合系统中电、热负荷在峰谷分布上存在互补特性,考虑电、热负荷的互补特性实施电热联合系统优化运行可以有效增强系统调峰灵活性,缓解电热强耦合造成的弃风。为此,研究了考虑采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应协同的电热联合系统优化调度问题。阐述了电、热负荷协同促进风电消纳的机理。根据电、热负荷特性分别建立采暖建筑用户热负荷弹性模型以及分时电价需求侧响应模型,并以此为基础建立电、热负荷协同响应模型。将负荷模型纳入调度模型,构建考虑负荷协同优化的电热联合系统日前调度模型。算例分析表明,采暖建筑用户热负荷弹性与分时电价需求侧响应的协同可有效提升系统运行经济性并促进系统风电消纳。     

考虑风电消纳的电热联合系统源荷协调优化调度

能源互联网的范畴内,电热联合系统是消纳风电的一种有效手段,为此构建了包含储热、热电联产和需求响应资源的综合电热系统调度模型。提出了风电消纳日前日内两阶段调度方法:在日前调度阶段,机组、储热装置以及电价型需求响应配合消纳风电短期预测出力;在日内调度阶段,机组以及激励型需求响应配合消纳风电超短期预测出力。以系统发电运行成本最小为目标函数,综合考虑弃风惩罚费用和需求响应成本建立了电热联合系统调度模型,使用改进帝国竞争算法解决电热系统约束条件过多的问题,使得到的解更可行。算例分析表明,使用所提调度模型和方法能够有效提高电热联合系统风电消纳水平。     

考虑风电消纳的综合能源系统“源-网-荷-储”协同优化运行

针对因传统的热电联产(Combined Heat and Power, CHP)"以热定电"运行方式导致的弃风问题,提出一种考虑风电消纳和运行经济效益的综合能源系统"源-网-荷-储"协同优化运行方法。在源侧通过热泵和储能设备解耦CHP"以热定电"运行约束,在网侧构建了稳态电-热潮流,在负荷侧考虑了综合需求响应,提升系统的风电消纳空间。系统以建设运行总成本最小为目标,考虑了能量平衡、稳态电-热潮流和CHP出力等约束条件,构建了考虑风电消纳的综合能源系统"源-网-荷-储"优化运行模型。最后,通过风机的33节点电网和8节点热网构成的综合能源系统验证所提方法的正确性和有效性。多场景仿真结果表明,该方法可有效提升风电消纳空间和系统经济效益。     

促进风电消纳的需求响应与储热CHP联合优化模型

传统调度方式下系统调峰能力不足,风电弃风严重。先采用需求侧管理调控负荷的方法削峰填谷、降低负荷谷时段风电弃风,再在需求响应的引导下,通过对热电联产机组(CHP,combined heat and power)处储热环节的控制,解耦以热定电刚性约束,增强系统调峰能力。以系统煤耗量最小为优化目标,构建了包含需求响应、储热的电热联合优化调度模型。算例采用粒子群算法进行优化求解,模拟结果表明:本方法既能有效减少风电弃风,又能降低系统煤耗。     

含风电集中供热的电力系统优化调度分析

针对"三北"地区弃风严重的现象,结合丹麦消纳风电的经验及我国调度模式,提出了风电集中供热方案。在综合考虑风电出力的不确定性、系统稳定性等约束条件的情况下建立了含风电集中供热的电力系统优化调度模型,在求解方法上构建了一种免疫遗传-拉格朗日松弛混合算法。通过算例仿真,不仅验证了该算法良好的收敛性和稳定性,也验证了风电集中供热方案对风电消纳的积极促进作用。     

基于柔性电热负荷需求响应的热电联供微电网双层优化

在大力发展可再生能源的背景下,为协调上层综合能源系统与下层电热负荷需求之间的利益关系。首先,提出一种动态定价机制,深入探索上下层潜在交互能力,系统上层给出各类能源价格,价格传递给下层后,由下层优化各机组出力,实现多利益主体互利共赢。其次,通过考虑柔性电负荷和柔性热负荷灵的综合需求响应能力,实现可再生能源更好的消纳。最后,采用CPLEX对双层模型迭代求解,验证所提模型及算法的有效性。     

基于网络重构和电热联合需求响应的配电网安全经济调度

随着电网中电热等多类型负荷的持续增长，仅通过电负荷需求响应或网络重构等传统的单一调度手段无法满足配电网安全经济运行的需要。为此，文章提出了一种综合考虑网络重构与终端用户电热联合需求响应的配电网安全经济调度方法。首先，构建了考虑用户响应能力及满意度的电负荷需求响应模型；其次，构建了电热耦合系统中不同元件的出力模型，并提出了基于峰谷电价的热负荷需求响应策略；再次，建立了以一天内配电网运行成本最小为目标，统筹多时段网络重构与电热综合需求响应的配电网安全经济调度模型；最后，通过算例验证了所提模型和方法的有效性与实用性。     

计及跨区备用共享的多区域电热联合系统分布式协同优化调度

西北地区在供暖季存在严峻的弃风与失负荷问题,对传统多区域电热联合系统实现各区域资源的合理调配带来了巨大挑战。提出了一种考虑多区域互联的电热联合系统协同优化调度模型。首先,采用高斯混合模型–指数方法生成考虑不同时空尺度相关性的风电出力场景集描述风电出力的不确定性,在此基础上构建了基于here-and-now和waitand-see的电热联合系统两阶段随机规划调度模型,该模型以日前运行成本与实时调整成本之和作为优化目标。在优化区域间联络线日前功率传输计划的同时,针对实时调度阶段可能出现的风电波动制定联络线功率调整计划,实现跨区域备用共享以促进风电消纳。此外,采用交替方向乘子法对多区域互联电热联合系统的协同优化问题进行求解。算例仿真结果表明,所提模型能够优化各区域发电资源及备用容量配置,从而有效减小弃风与失负荷量,降低总体运行成本。     

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。     

考虑需求侧响应的含储能区域综合能源系统运行优化

为提高区域综合能源系统的经济效益,提出了考虑需求侧响应的含储能的区域综合能源系统运行优化模型。首先建立包含储能、分布式能源、微型燃气轮机、燃气锅炉、蓄热槽等区域综合能源系统模型和可转移负荷、可削减负荷的模型。然后以系统的总运行成本最小为目标,构建区域综合能源系统运行优化模型;最后采用cplex求解器进行求解,通过算例验证。结果表明,需求侧响应和储能对提高系统经济性具有积极影响,可转移负荷、可削减负荷、储能在系统的调度中起到了移峰填谷的作用,需求侧响应的引入能有效降低系统总运行成本和峰谷差,验证了模型和方法的有效性。     

内嵌需求响应与优化运行策略的主动配电系统源网协同规划

针对主动配电系统的分布式电源与网络结构协同规划过程中难以同时考虑它们在运行环节交互作用的问题,提出了一种考虑多主体利益均衡及规划运行交替优化的数学模型和求解算法。首先,建立了分别以分布式电源和配电网各自成本效益最优为目标并内嵌需求响应与运行策略的3层优化框架及数学模型;其次,提出了基于拓扑等效原则的网络结构简化方法,并结合网架生成过程中拓扑结构变化特征的深入分析,提出了基于破圈法的单联络网络快速生成方法,制定了与之相结合的粒子群优化算法的编/解码方案;再次,基于网供负荷特性和用户需求响应意愿,提出了有源配电网动态分时电价优化方法及运行策略,并建立了内嵌精细化运行的源网协同规划求解流程;最后,通过算例验证了所述方法的合理性和有效性。     

用户侧热电联产机组基于优化热点域的综合需求响应模型

随着综合能源系统的不断发展,用户侧热电联产机组（combined heat and power units,CHP）不断普及,对于降低用户用能成本、提高用户用能灵活性具有重要意义。用户侧燃气CHP能够在影响用户用能的前提下使用户具有综合需求响应能力,对于未来电力系统运行具有重要意义。文章结合抽凝式CHP在多能源系统中实际工作特点,提出了“CHP成本优势”的概念,即CHP与同等电热出力的“常规机组+电/热锅炉”构成的“等效CHP”之间运行成本差值。根据CHP不同运行状态“成本优势”的相对大小,从CHP电热运行域中进一步得到电热负荷的“优化热点域”。采用“优化热点域”顶点的线性组合,建立CHP在综合需求响应中的高效优化模型。算例表明,相比传统CHP电热运行域模型,所提出的模型能够减少综合需求响应优化决策的计算复杂度,从而提高计算效率。     

考虑电热联合需求响应的区域综合能源系统多目标双层优化调度

由于区域综合能源系统的多种能源之间存在耦合与互补,电热联合需求响应为区域综合能源系统的优化调度提供了新的手段.本文首先建立能源用户的电力需求响应和热力需求响应模型,提出考虑电热联合需求响应的区域综合能源系统日前多目标优化调度模型.然后,为解决分布式电源与负荷不确定性引起的日前调度偏差,构建了基于模型预测控制的日内滚动优...     

考虑不确定性价格型需求响应的多源微网运行优化

为提高微网供需两侧的经济运行水平,分析价格弹性系数不确定性给微网需求侧和供应侧带来的成本影响,在微网需求侧,建立了考虑价格弹性系数不确定性的需求响应成本效益模型;然后在微网供应侧,以经济运行成本和环境成本为优化目标,结合微网实际运行约束,建立了考虑不确定性价格需求响应的微网经济运行优化模型,提出一种新的差分粒子群混合算法作为优化模型的求解方法。采用基准函数作优化对比测试,验证了改进算法的有效性和可靠性。通过仿真实验结果得出:考虑价格弹性不确定性因素,会增加微网需求响应成本,同时,加入不确定性因素后微网供应侧运行效益有所降低。     

考虑需求响应的源荷协调多目标优化方法

大规模风电并入电网时,常规电源调峰能力不足,导致风电消纳受阻,而电解铝和电动汽车负荷具有可调节能力,能够消纳一定风电。因此,该文提出一种考虑需求响应的源荷协调多目标优化方法。首先,基于电解铝负荷与电动汽车负荷的响应能力,建立以弃风电量和系统运行成本最小的源荷互动调峰多目标优化模型;其次,采用NSGA-2算法对模型进行求解,获得Pareto最优解集,并利用满意度评价方法选取最优折衷解,从而得到可调节负荷参与受阻风电的决策方法;最后,通过IEEE33节点对系统进行仿真,并与传统调度方案进行对比,验证了所提方法的优越性和可行性,为可调节负荷参与消纳受阻风电提供技术支持。     

面向电力营销的电力负荷综合管理系统运用方案

探讨了建立面向电力营销的电力负荷综合管理系统的方案设想，提出了建立集配网自动化，自动抄表，电力负荷管理“三位一体”的面向电力营销的新型电力负荷管理系统的体系结构，功能支持及技术特点，并提出了系统建设的具体途径。     

计及综合需求响应的电热集成系统优化运行

针对我国“三北”地区供暖季弃风严重问题,提出一种计及综合需求响应（CDR）的电热集成系统（IETS）优化调度策略。基于电量电价弹性矩阵构建实时电价需求响应模型以引导用户错峰时移用电;考虑到热用户对供热温度感知的模糊性,将其作为热能需求响应参与调度,分析并阐述电热需求响应促进风电消纳的机理;通过多场景分析刻画新能源预测的不确定性,计及系统安全运行约束,以系统总运行成本最小优化求解日前调度决策与旋转备用容量安排。最后,通过典型算例对比不同模式下的调度策略,验证了提出的计及CDR的优化调度策略能够开阔风电上网空间和提高系统的经济性。     

Multi-stage Stochastic Optimal Operation of Energy-efficient Building with Combined Heat and Power System

Abstract

Due to the integration of volatile renewable energy and random energy consumption in the building grid, uncertainties have become a big concern for the operation of energy-efficient buildings. To minimize energy usage expenses under uncertainty, it is necessary to determine the optimal power production for a building from various energy sources, including the electric grid, battery, and combined heat and power with a boiler unit. This article presents a multi-stage mixed-integer stochastic programming model for optimal operation of energy-efficient building systems considering controllable electric and thermal loads. Taking into account the randomness of non-controllable electric and thermal loads, as well as solar power generations through the multi-stage scenario tree, the operation of energy-efficient buildings will be more robust against changes in uncertain variables. With information of uncertainties updated hourly, the rolling scheduling method is introduced to determine an adaptive power output of electric grid, charging/discharging status of the battery, and operation of combined heat and power with a boiler unit. The simulation results offer a set of adaptive decision solutions within the scheduling horizon.