基于风-氢的气电热联合系统模型的经济性能分析

为减少弃风电量,提高风能利用效率,具有电转气功能的电热联合系统被认为是可再生能源利用的一种新形式。为验证该应用形式的经济效益,提出基于双域动态最优潮流的具有电转气功能的电热联合系统经济模型。采用粒子群算法,在2种常见电热生产模式下,求得优化期间内各个单元的最优出力及标准煤耗,并与传统单一燃气能源供应形式进行比较。最后,UK-22节点系统仿真结果表明电转气在能源利用与节能减排方面具有巨大的经济效益。     

基于可再生能源发电优先消纳的电力电量平衡模型研究

传统的电力电量平衡主要以经济调度、机组组合为基础,没有给予可再生能源突出考虑。首先利用聚类分析方法将电力系统内各电源按发电特性划分为电源簇,建立电量消纳优先次序,以充分体现各电源的价值;然后以购电成本最小化、可再生能源发电消纳最大化为目标函数,分别考虑各电源簇的运行约束,建立电力系统中长期电力电量平衡模型,并设计内外层相结合的分层求解策略进行模型求解。其中,模型外层为电源多目标优化配置,采用多目标规划-几何模型（MODM-GMM）算法求解;模型内层为电源发电能力计算,采用逐步优化-增量动态规划（POA-SIDP）算法求解。最后,将模型运用到重庆电网中验证模型可行性和有效性。模型能实现包含水、火、风、光等混合能源系统的购电经济性,并有效利用系统内的可再生能源,促进电网协调、低碳、健康、高质量可持续发展。     

计及电价波动的可逆固体氧化物电池“发电-电解产气”综合能源系统建模分析

综合能源系统是今后分布式发电站的重要发展方向之一。为了分析计及电价响应和电网激励对电转气（power to gas,P2G）技术的影响,建立了一个结合沼气厂的可逆固体氧化物电池（reversible solid oxide cell, RSOC）热-电-气综合能源系统模型。利用GAMS仿真软件分析了案例中引入的不同能量消耗方式对系统的影响,比较了热电联产（combined heat and power, CHP）和RSOC两种消耗沼气生产电力和热能方式的优劣,分析了电价波动对综合能源系统的投资成本和“弃风、弃光”的决策影响。引入RSOC之后带来的高电能转化率与CHP产生的高热量转化率相配合,能减少系统的投资成本,使可再生能源得到更合理地配置;引入沼气储罐可以平衡每天的供需要求,使系统的自耗电能力得到大幅提升,系统从电网购电降低了20%。随着电价持续增长,沼气储罐和RSOC的最优投资容量逐渐增加。当电价增长一倍时,最优系统案例中从电网购电量同比降低89.944%,同时系统的投资成本增速比传统系统慢。     

不确定需求与配额制下电力市场多主体交易决策优化

考虑电力需求突然变化情况,建立了可再生能源电力以及常规电力需求函数;在此基础上,考虑可再生能源配额制要求,以利润最大为目标,构建了电力供应链各交易主体最优利润模型,并采用逆向归纳法求解各交易主体最优交易策略;最后算例分析电力市场需求变化、绿色证书价格波动以及供应链市场平衡参数等因素对各交易主体交易决策以及最优利润的影响,以期为电力供应链各主体制定最优交易决策提供参考。实验结果表明：不确定需求与配额制对电力供应链各主体利润产生重要影响;不确定需求增加对售电公司以及两类发电商最优利润具有正向影响;供应链平衡参数对可再生能源发电商最优利润有正向增长影响,常规能源发电商最优利润负面影响,售电公司几乎不受影响。     

高铁客运站分布式多能源系统供能协同优化策略研究

为解决传统高铁客运站供能系统中能源利用率较低的问题,以日运行购气费用和购电费用最优为优化目标,以系统运行过程中实时能量平衡为约束条件,以可再生能源出力和吸收式制冷占比为优化变量,建立多能源协同供能的分布式能源系统,并将该模型应用于北方某高铁客运站,分析可再生能源的利用率、制冷系统中可再生能源电出力的电制冷占比以及电网出力的节电率。仿真计算结果表明,分布式能源系统的使用提高了可再生能源的利用率,其中风电机组出力占其出力极限的96.5%,光伏机组出力94.7%;相比于参比系统,分布式能源系统的成本节约率为12.5%;电制冷占比为13%;电网的节电率为53.9%。     

开展企业能量平衡的体会

能源对一般工厂企业来说主要的是汽、电及水三个方面,所以我们相应的应开展“企业热平衡”、“企业电平衡”及“企业水平衡”三项工作。本文着重对“企业热平衡”作了比较     

考虑电-气综合需求响应的综合能源系统低碳经济调度

随着“碳达峰”和“碳中和”目标的提出,低碳电力更加符合社会发展的需求。氢气具有清洁无污染、能量密度大等特点,合理利用氢能源为综合能源系统的发展提供了新的方向。基于此构建了含制氢-储氢设备的综合能源系统低碳经济调度模型,引入电-气综合需求响应并考虑碳排放惩罚成本,以系统总成本最优为目标函数,利用粒子群算法对实际算例进行分析求解。仿真结果表明通过引入综合需求响应和制氢-储氢设备,可提高可再生能源的消纳水平,降低系统的成本,减少系统的碳排放。     

多场景下区域综合能源系统的优化运行

该文构建含风、光、气、网联合供电、供热(冷)的综合能源系统调度模型,调度模型以综合能源系统成本最小为目标函数,以供电平衡、供热(冷)平衡及微型燃气轮机运行等为约束条件。根据"以热定电"与"以电定热"模式在夏冬季节的运行设定4种场景,分别运用布谷鸟搜索算法对4种场景下的调度模型进行求解,得到在4种场景下区域综合能源系统各参与方的出力,并对比分析4种场景下区域综合能源系统的运行成本。最后,采用传统的粒子群算法、遗传算法对模型进行求解,并与布谷鸟搜索算法所求结果进行对比分析。仿真结果验证了所提模型和算法的有效性及优越性,得到更适合的运行策略,为区域综合能源系统的经济调度提供了新的方法和途径。     

计及源荷不确定性和变工况特性的区域综合能源系统优化调度

为保证系统的经济可靠运行,考虑了荷源不确定性及能源耦合设备的变工况特性对系统运行的影响。首先,基于能源梯级利用原理,建立了包含风电、燃气轮机、电转气（P2G）及多种能源耦合设备的区域综合能源系统（RIES）架构;其次,通过构建动态能源集线器（DEH）模型,分别从能源供需双侧反映设备变工况特性对系统能源耦合的影响。同时,以系统调度成本最小和碳排放量最少为目标,将确定性的系统约束转换为基于可信性理论的模糊机会约束,构建了考虑源荷不确定性和设备变工况特性的RIES模型。最后调用CPLEX求解器对模型进行求解。结果表明,所建模型可以有效描述系统的不确定性风险,促进风电消纳,提升系统的经济性与低碳性。     

考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度

风电、光伏等清洁能源发电具有反调峰特性和不确定性,容易造成弃风、弃光。为应对清洁能源消纳这一挑战,提出考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度模型。搭建电转气和冷热负荷惯性模型,并分析碳交易机制下电转气设备的工作特性以及冷热负荷惯性对其需求的影响,从而建立冷热负荷供需不等式约束条件;进一步建立考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统运行成本最小目标函数,以及相应的各机组与系统功率约束。通过YALMIP和GUROBI工具箱建立并求解最优调度模型,结果表明：所提方法能够提高清洁能源消纳能力,降低综合能源系统运行成本。     

对于负荷和径流不确定的水、火电力系统最优运行研究

合适的负荷和径流模型是确定水、火电系统最优运行策略的重要基础.本文提出一种随机线性模型,用以描述负荷和径流的统计特性.在水火电最优运行的公式中,考虑了电力平衡和水量平衡两种随机约束.用分解和协调的方法简化了计算机算法.对于水电系统随机动态规划是最好的优化方法.     

电-气互联系统中考虑经济性的电转气工程选址多准则优化

电转气设备与电网、天然气系统及其他可再生资源联系密切,为减少建设成本需要对电转气设备安装地进行筛选。首先,介绍电转气技术的原理并建立电转气和气网模型。其次,建立目标函数并利用德国萨克森-安哈尔特联邦州现有数据对电转气设备可能的安装地点进行初次筛选,然后利用Matlab软件编程确定电转气设备最佳位置。最后使用牛顿法求解电转气设备生产的人造甲烷注入当地天然气管网前后气网节点压力变化。综合分析P2G对能源、环境、经济的影响。     

太阳能辅助式冷热电联供系统优化设计及性能分析

为减少化石能源的使用,设计了一种以太阳能为辅助式能源的混合联供系统,并对其原理及运行策略进行分析.以上海市某商务楼为实例,建立能源、经济和环境等综合评价指标,基于遗传算法对系统的电制冷比和光伏板面积比进行优化分析;以分供系统为参照对象,分析太阳能系统对联供系统综合性能的影响.结果表明:混合联供系统的综合性能优于传统分供和联供系统;混合联供系统的最佳光伏板面积比受系统电制冷比的影响,当电制冷比设置合理时,系统综合性能达到最优.     

含电转气的电—气综合能源系统低碳经济调度策略

为优化用能效率和发展低碳电力,采用综合能源系统(IES)模式耦合电力网络和天然气网络,通过电转气(P2G)技术形成电—气—电能量闭环流动,提升电力与天然气网络间的强耦合性和IES整体供能稳定性。兼顾电—气综合能源系统的经济性与低碳性,引入碳排放机制构建IES低碳经济调度模型,首先详细阐述了IES模型架构、电转气技术、碳排放交易机制等基本理论,并对天然气网络进行建模,然后采用多场景法考虑风电出力波动,以经济成本和碳交易成本最小为优化目标,构建综合能源系统新型低碳经济优化调度模型,最后通过算例对比分析了4种不同调度方案,验证了所提模型的有效性和合理性。     

考虑消纳风电的区域综合能源系统电转气与储能设备优化配置

电转气(PtG)技术与多类型储能设备相结合,可以大量增加可再生能源的就地消纳,减小系统弃风.针对区域内集成有电、气、热、冷多种能源的综合能源系统,首先对系统进行建模,具体介绍了电转气技术与多类型储能设备的工作原理.其次,以综合能源系统总年费用最低为目标,建立电转气与多类型储能设备的联合优化配置模型,并采用Big-M方法...     

考虑多元负荷需求响应的综合智慧能源系统协同优化调度

考虑综合智慧能源系统管理中电负荷和热负荷的可调度价值,提出了一种考虑电热多元负荷需求响应的综合智慧能源系统协同优化调度模型及方法。首先,利用用户对供热舒适度感知的模糊性及热网在传输过程中的热惯性,将热负荷作为能源系统中的柔性负荷加入到综合智慧能源系统的优化调度中。同时,综合考虑了电负荷与热负荷的不同类型的需求响应,构建了电热多元负荷综合需求响应模型。其次,引入能质系数将能量的“质”和“量”相结合,以系统用能效率最优为目标函数,考虑正常运行条件下电气热系统运行约束,建立了综合智慧能源系统协同优化调度模型,采用量子粒子群算法对模型进行分析计算。最后,利用IEEE 9节点系统、20节点天然气系统和6节点热系统为算例进行分析,验证了所建模型及方法的合理性和有效性。     

电热气氢综合能源系统随机优化调度

首先,分析电解槽以及燃料电池等设备工作特点,计及设备的动态能效,建立氢系统设备的精细化模型;其次,建立各种能源间的耦合关系模型,通过电热氢多种储能实现电热气氢系统的能量平衡;最后,计及电热气负荷的波动与可再生能源的不确定性,以日运行成本最小为目标,建立电热气氢综合能源系统随机优化调度模型。算例分析验证了该优化模型能有效消纳风光资源、降低日运行成本、减少环境污染,具有较好的经济性与环保性。     

浅析海上风电集电系统

经济的发展,人们对能源的需求日益增大。可利用的化石燃料是有限的,且化石燃料过度使用会带来环境污染,因此,可再生能源开发利用是今后能源发展重点。风能作为清洁能源逐渐引起了人们关注。本文以海上风电为基础,就海上风电场集电系统的构成、海底电缆、影响集电系统的因素进行了分析探讨。     

含风光水多源互补电力系统的分布式抽蓄选址定容与优化调度

风、光、水等新能源渗透率逐渐提升,源荷不确定性增加,急需储能系统参与源荷不平衡的调节。研究建立在已知预规划抽水蓄能电站的规划总容量和备用选址的前提下,对分布式抽水蓄能电站进行最优选址定容。在分析含风、光、水的多源互补电力系统弃风、弃光、弃水原因的基础上,考虑电网网架约束和抽水蓄能电站的运行特性,以网损最小、弃风光水量最小、向主网购电成本最小为优化目标,建立分布式抽水蓄能电站的选址定容优化模型;以抽水蓄能有功控制、分布式电源有功控制等方式,实现风、光、水多源互补电力系统的优化调度;利用二阶锥松弛将该模型转化为混合整数二阶锥规划模型并进行求解,得出分布式抽水蓄能电站的最优选址定容方案;在IEEE33节点系统中进行仿真验证,结果表明所提出的规划模型能够有效地模拟风、光、水与分布式抽水蓄能电站的协调优化并通过枚举法确定最优的抽水蓄能选址定容方案,使得含风、光、水多源互补电力系统总成本最低。     

区域能源-经济协同趋势预测模型研究——以武汉市为例

以宏观视角研究区域能源问题,需要思考能源系统与经济系统之间复杂的作用关系。从协同学基本原理出发,通过理论假设与数学推导,在优化传统时间序列模型的基础上,构建了区域能源-经济协同趋势预测模型。利用该模型对武汉市进行实证分析,并与指数平滑曲线的预测结果进行对比。结果表明,区域能源-经济协同趋势模型具有更加精确的预测效果,对区域能源系统与经济系统的协同发展、低碳城市的建设具有更加明确的政策指导意义。