计及可控负荷的工业微网源荷协同优化调度

含可再生能源发电的热电联供型微网具有较好的经济和环保特性,近年来逐步得到广泛应用。工业微网中的一些负荷需求灵活可控,是潜在的可调度资源。在工业微网运行中如何充分利用这些可控负荷,实施源荷协同优化调度,对提升微网运行效率、促进可再生能源消纳具有重要作用。在此背景下,首先构建了包含多类型可控负荷和可再生能源发电的热电联供型工业微网系统优化运行架构。然后,分别针对工业生产设备、暖通空调、电动汽车这3类可控负荷建立了相应的数学模型。在此基础上,发展了以能源消耗成本最小化为目标的工业微网源荷协同优化调度模型,并采用CPLEX商业求解器求解。最后,以某工业微网为例验证了所提模型的可行性和有效性。     

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。     

有源配电网下多能互补协调优化策略研究

首先以冷热电联供系统和有源配电网为基础,以经济调度为目的,建立了一种新型的综合系统。该综合系统加入了风力、光伏等分布式能源。研究了综合系统的协调优化调度方法,基于用户的冷-热-电负荷特性,利用以电运行和以热运行策略混合使用,结合联供系统的运行成本、配电网的网损最小为优化目标,建立了多目标联合优化模型,考虑了电网的分时电价与天然气的费用,对联供系统热电运行出力进行了综合优化。以山东省某示范园区的夏季负荷为例进行分析,验证所提方法能够有效提高联供系统的效率以及能源的利用率,显示了多种清洁能源互补发电的作用和经济优势。     

考虑需求侧协同响应的热电联供微网多目标规划

热电联供(Combined Heat and Power, CHP)型微网集成了多种分布式能源,能源利用率较高,具有光明的应用前景。科学合理的系统规划是CHP型微网经济、高效运行的基础。基于此提出考虑需求侧热、电协同响应的CHP型微网多目标规划方法,规划目标兼顾经济指标和碳排放指标。需求侧热电协同响应模型基于建筑物和热水箱的热力学特性,同时考虑可转移电负荷的调度,从而建立基于需求侧协同响应的CHP型微网多目标混合整数线性规划模型。以居民区CHP型微网规划为例进行算例仿真,验证了方法的有效性。结果表明,应用需求侧热电协同响应可降低CHP型微网所需配置的燃气锅炉和储热罐容量,使系统综合成本明显降低。     

采用区间多目标线性规划法的热电联供型微网日前调度

建筑物的热惯性及微网中的不确定因素会对微网的优化运行产生重要影响。针对含热电联供系统的微电网,首先建立了微网中各微源的数学模型及供热区域热惯性模型,并采用区间数学的方法对微网中可再生能源出力及电负荷的不确定性进行描述,在此基础上建立了采用区间多目标线性规划方法的优化调度模型。该模型以周期内微网运行的经济成本和环境成本最小为多目标,考虑微网中不确定因素的影响,并增加了散热器散热量作为控制变量,将传统热负荷平衡约束转化为室内温度满足人体舒适度要求。然后,结合分时电价,应用Cplex优化软件结合MATLAB编程实现了区间多目标线性规划的求解。算例结果表明,该多目标优化模型能在减少经济成本的同时实现较好的环境效益,并有效处理微网中的不确定因素。     

基于多能互补的热电联供型微网优化运行

热电联供型微网(CHP-MG)对实现能源可持续发展和构建绿色低碳社会具有重要的应用价值,而内部复杂的能源结构与设备耦合关系,也对其运行优化带来了挑战。利用供需双侧电、热能的互动互补关系,在供给侧采用储能装置实现联供设备的热电解耦,通过各能源转换设备提升系统多能源的供应能力。在需求侧对负荷类型进行分类,利用电负荷的弹性和系统供热方式的多样性,构建含电负荷时移、削减响应及热负荷供能方式响应的综合能源需求响应模型,并提出响应补偿机制。在此基础上,以系统运行成本与响应补偿成本之和最小为目标,综合考虑供需双侧设备运行和可调度负荷资源约束,建立基于多能互补的CHP-MG优化运行数学模型。基于算例的仿真结果和对比分析表明:考虑多能互补的供需双侧协同优化能有效提高系统供能的灵活性以及运行经济性。     

考虑电动汽车用户意愿的热电联供型微电网优化调度

私家电动汽车(electric vehicle,EV)和分布式电源接入量的增长,给热电联供型微电网调度提出了难题。因此,在含可再生能源的热电联供型微网模型基础上,考虑用户行为意愿,根据用户选择的不同充放电行为将电动汽车分类建模。随后,建立了基于分时电价的含电动汽车的热电联供型微网系统的多目标运行优化模型,通过模糊数学方法将多目标模型转化为单目标模型。算例分析中,对构建的4种不同场景运用Yalmip/Gurobi进行优化,分析对比了各场景下的优化结果,验证了所建模型及优化结果的合理性。     

综合能源微网系统的滚动优化经济调度

提出了不确定实时运行环境下综合能源微网系统的最优经济调度模型。考虑模型中涉及可再生能源机组出力、需求侧负荷及实时电价等随机因素,采用滚动优化方式平抑其影响,以最大限度地提高能源利用率。进一步针对微网热电联供的特点,以微燃机作为热电耦合单元,建立同时满足网络潮流约束与热平衡约束的综合能源微网最优潮流模型。针对模型的混合整数与非线性特征,采用含自适应变化惯性权重的改进粒子群优化算法进行求解,并以启发式规则约束热电耦合单元进化方向。以改造后的IEEE 37节点配电系统为例,验证了微网滚动优化调度模型与相应求解方法的有效性。     

含热泵的多时间尺度微能源网优化调度设计

近些年来,以风电、光伏为代表的新能源技术迅猛发展,为提高微能源网中风光分布式能源的利用效率以及促进可再生能源消纳,将风、光、储能装置、负荷（热、电）热泵、储热罐和微电网的形式进行整合,构建一个并网型源-荷-储综合能源微电网系统,并与大电网进行连接,提高可再生能源的利用率,确保微能源网实现经济高效、可靠稳定的运行,对微能源系统进行优化调度研究。系统引入负荷侧的价格型需求响应机制,并以包含风光发电运行成本、储能运行维护成本和购售电成本等综合成本最小为优化目标,构建各微能源的出力约束、容量约束和功率平衡等约束条件的优化调度模型,并用MATLAB求解模型,最后得到一个更加经济、适应性更强的微能源网优化调度模型。     

考虑灵活性的冷热电联供型微网优化调度

可再生能源和负荷波动对冷热电联供型（CCHP）微网的运行状态有重要影响,为了提高微网应对功率波动的能力,针对冷热电联供型微网的调度灵活性展开研究。首先,在日前调度中,考虑到冷热电供需互补和负荷之间多能互补特性,通过调用供能侧和需求侧多种灵活资源,构建灵活性供需平衡,从能量允许波动率的角度提出冷/热/电灵活性指标以及系统整体灵活性评价指标。其次构建了日运行成本最低和灵活性最高的多目标优化调度模型。最后通过算例分析证明所提优化调度模型可以满足系统多能供需平衡,冷热电联供型微网的经济性和灵活性得以提升。     

考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化运行

区域综合能源系统是解决社会能源利用效率低以及可再生清洁能源难以消纳问题的有效途径之一。基于电力负荷与热力负荷在综合能源管理中具有相似的可调度价值,提出了一种考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化模型。首先,在电力负荷价格型需求响应的基础上,分析了热力负荷具有传输延迟、供热舒适度模糊性等固有特点,可作为柔性负荷参与到优化调度中,即热力需求响应;其次建立了包含风电、光伏、燃气轮机、余热锅炉、储能设备、燃气锅炉、以及电热负荷构成的热电联供型园区微网模型,以系统综合运行成本最小为目标函数。算例仿真结果表明,综合需求响应的应用提高了园区微网热电生产的灵活性,考虑电热力多负荷综合需求响应比单一考虑需求响应可有效地减少弃风、弃光,降低需求侧用户的总能源消耗成本以及系统的运行成本,提高能源利用效率,实现系统环保经济运行。     

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。     

热电联产型微网系统的优化调度研究

热电联产型微网以分布式电源为基础,在充分利用可再生能源的同时,统一解决了用户的电能与热能需求问题,实现了能源的梯级利用。采用随机模拟技术模拟了风电功率及电负荷需求的随机性,建立了集中控制模式下的孤网系统运行成本最低、供电可靠性最高和综合效益最高的多目标优化调度模型,并提出了优化调度策略。以一个热电联产型微网为例,运用遗传算法优化了各微电源的出力。优化结果验证了本文所提模型和策略的有效性。     

考虑热负荷二维可控性的微网热电协调调度

考虑到区域内用户的热、电需求,近年来以微型燃气轮机为核心的热电联供系统在微网中得到广泛应用。如何协调调度微网的供热、供电,是提高可再生能源吸纳率、降低微网热电联供成本的关键。文中从用户供热舒适度的模糊性、微网供热系统的热惯性角度考虑,提出采用室内热舒适度指标将热负荷需求由传统的曲线转换为区间,从而使热负荷在各时间点上具有弹性;同时以自回归滑动平均(ARMA)模型描述供热系统多时段间的耦合关系,使供热量在时间轴上具有一定的可调节性。文中将上述两个特性统称为热负荷的二维可控性。算例分析了考虑热负荷二维可控性后,微网在孤网/并网运行时微型燃气轮机运行平稳性、弃风/光、购/售电量等方面,结果显示所述方法可有效减少热—电刚性耦合,为实现微网中热—电的时间平移和优化匹配提供了一种新思路。     

基于新型相变蓄热电暖器移峰作用的综合能源优化运行

针对热电联供型综合能源系统的优化运行问题,本文引入一种新型的相变蓄热电暖器蓄热储能系统,建立了含光伏、风电、微型燃气轮机、蓄热电暖器和储能电池的优化模型;以增加新能源消纳、降低系统运行成本为目标,运用混合线性整数规划方法,利用YAMLIP工具箱和CPLEX进行求解;在算例中对比了2种不同场景的热电联供型综合能源系统运行方式,验证了本文所提模型的可行性和经济性,探索了新型装备增强热、电耦合的可行性。结果表明,含蓄热电暖器的热电联供型综合能源系统能够有效降低成本,利用蓄热电暖器的热惯性可以起到很好的移峰作用,增加可再生能源的消纳。     

基于虚拟电价的含电动汽车并网型微网经济调度策略

大规模可再生能源和电动汽车接人微网,可再生能源出力的波动性和电动汽车充放电行为的无序性会导致微网弃风弃光严重,也给微网的经济调度带来了挑战.在传统峰谷电价基础上结合可再生能源出力及等效负荷的功率差额提出了含电动汽车并网型微网经济调度策略.首先根据微网可再生能源和负荷功率水平分析微网调度优先级.以微网的运行成本最小和最大化消纳光伏为目的 ,构建虚拟花费最小的目标函数优化模型.最后在实例中采用改进的粒子群算法进行求解,对比采用动态虚拟电价和传统峰谷电价、实时电价3种方式下微网一个调度周期的光伏利用率、负荷峰谷差、微网的运行成本来验证所提方法的有效性.     

供用能转换促进风电消纳的综合能源系统源荷协调优化调度

针对热电联供“以热定电”约束导致的弃风问题,提出计及供用能转换促进风电消纳的综合能源系统源荷协调优化调度方法。首先,为提高供能方式灵活性,源侧引入变工况运行的空气源热泵以及含余热回收的电转气,优化电–气–热耦合关系以压缩热电联供出力空间,提高系统风电消纳水平。其次,荷侧基于热值等效原理对电、气、热用户的用能转换价值进行分析,在多类能源价格信号的引导下形成含用能转换的综合需求响应机制,协助风电并网消纳。最后,构建计及用户综合用能满意度的综合能源系统源荷协调优化模型,以最小化系统运行成本为目标优化各时段机组出力。算例结果表明,该方法在促进风电消纳的同时能够降低系统运行成本;含用能转换的综合需求响应机制对用户满意度影响较小,更符合用户的实际用能情况。     

基于随机机会约束规划的冷热电联供微电网能量优化调度

热电联供(Combined Heat and Power,CHP)型微网集成了多种分布式能源,能源利用率较高,具有光明的应用前景。科学合理的系统规划是CHP微网经济、高效运行的基础,基于此提出考虑需求侧热、电协同响应的CHP微网多目标规划方法,规划目标兼顾经济指标和碳排放指标。需求侧热电协同响应模型基于建筑物和热水箱的热力学特性,同时考虑可转移电负荷的调度。从而建立基于需求侧协同响应的CHP微网多目标混合整数线性规划模型。以居民区CHP微网规划为例进行算例仿真,验证了方法的有效性。结果表明,应用需求侧热电协同响应可降低CHP微网所需配置的燃气锅炉和储热罐容量,使系统具有更好的经济效益与环保效益。     

光伏建筑一体化社区热电联供调度策略

针对冬季寒冷条件下光伏建筑一体化社区(BuildingIntegratedPhotovoltaic, BIPV)的电辅热装置性能系数(Coefficient of Performance, COP)大幅下降的问题,提出一种新型光伏建筑一体化社区热电联供调度策略。首先,提出一种含可翻转热电联供模式(ReversibleSolarThermalElectricityCogenerationMode,RSTECM)和相变储能系统的新型热电联供系统,量化分析了热泵性能系数和光伏出力随环境条件的变化情况。然后,引入一种含等效热参数(Equivalent Thermal Parameters, ETP)的建筑热力网络,由此建立一种含热力系统和电力系统的社区微网模型,并以社区运行成本最小化为优化目标。最后,引入差分化处理和热力侧-电力侧问题交互迭代的算法,实现优化模型的高效求解。算例仿真验证了所提能源供给模式及协调调度策略的可行性和优越性。     

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。