含蓄热式电采暖的综合能源系统日前优化调度策略研究

以含蓄热式电采暖的综合能源系统日前优化调度运行问题为研究对象,分析了蓄热式电采暖系统运行的各种特点,建立了含蓄热式电采暖的综合能源系统运行优化调度模型。将某典型蓄热电采暖用户场景作为算例进行验证,结果表明通过对蓄热式电采暖运行情况进行优化,可以有效降低其对电网的负荷冲击,减小电网峰谷差,提升电采暖设备的使用效率,大幅降低用户采暖的运行费用。该方法可为蓄热式电采暖用户参与和电网互动、促进可再生能源消纳、提升采暖系统经济运行水平、降低电网峰谷差以及促进蓄热式电采暖系统推广等提供参考依据。     

考虑停电时段用户热需求的蓄热式电采暖日前优化调度方法

文中提出一种考虑停电时段用户最小热需求的蓄热式电采暖日前优化调度方法。首先,建立含蓄热水箱的空气源热泵供暖系统模型和房屋热负荷模型。然后,提出一种电网故障场景下,综合考虑可维持供暖时长及用户舒适度的最小用热量计算方法。最后,以经济性为目标,以故障场景下的最小用热量为约束,构建一种考虑停电时段用户最小热需求的蓄热式电采暖日前优化调度模型。算例结果表明,所提方法可基于蓄热式电采暖的蓄热量,实现“停电不停暖”的同时,降低供暖费用,同时配合蓄热水箱容量提升或房屋围护结构改造,可有效提升用户供暖可靠性。     

配电网与蓄热式电采暖负荷的优化匹配策略

针对配电网与蓄热式电采暖负荷的匹配特性,提出了一种蓄热式电采暖负荷与配电网台区的匹配策略.根据用户设定温度计算热负荷,并结合蓄热式电采暖模型确定设备可能的启停策略,以平抑配电网台区总负荷曲线为目标,建立响应优化模型.通过遗传算法求解最优启停策略,实现与配电网台区的匹配交互.算例结果表明,直接负荷控制方式改善了蓄热式电采暖与配电网之间的互动模式,便于充分发挥蓄热技术优势,有利于大范围推广使用蓄热式电采暖设备.     

计及家用电器电热特性的分散式电采暖集群经济低碳调控策略

我国正逐步制定和完善能源系统用户侧的降碳政策,住宅电采暖系统运行面临新的发展契机与挑战。为提升电采暖系统运行中电热能源利用率,实现采暖用能环节经济低碳化运行,以碳税定价政策作为环境成本价格背景,提出考虑家用电器电热特性的分散式电采暖集群经济低碳调控策略。首先,以电器设备运行中的电热特性作为分类依据,对室内电器运行情况进行分类聚合预测,并计算电器运行热增益作为采暖热源的补充。其次,根据分散式电采暖用户建筑和采暖设备热力学特性,构建电采暖“经济-低碳”运行优化模型,采用显式模型预测控制(explicit model predictive control,EMPC)技术对模型进行求解。最后,通过算例仿真对比分析可知,所提调控策略可用于分散式采暖用户集群的实时调控,实现电采暖系统运行经济性、低碳化目标。     

基于增量替代的蓄热式电采暖系统推广模式研究

借鉴工程经济学中的增量收益与增量成本的概念,以长春市别墅建筑为例,提出了增量替代的方法,建立蓄热式电采暖系统与集中供热管网联合供热模式。利用Design Builder软件建模获取不同工况下的室内逐时采暖热负荷曲线,根据负荷曲线确定不同工况的装机方案,并分析相应的经济效益和推广模式。研究结果表明,在蓄热式电采暖和集中供热管网共同供热的模式下,不仅能提高用户采暖的舒适性,还能节约建设成本和运行费用。     

考虑风电协议外送的调峰型电采暖虚拟电厂优化配置方法

针对风电外送型区域电网调峰需求,提出考虑风电协议外送的调峰型虚拟电厂电采暖优化配置方法。首先,分析风电协议外送型电网系统结构及互动消纳机理。针对蓄热式电采暖用能特性,量化推导蓄热式电采暖可调节特性,建立蓄热式电采暖需求响应模型。然后,联合火电机组与VPP协同调峰策略,建立以区域电网协议风电外送经济性最优为目标的虚拟电厂电采暖容量优化配置模型。选取黑龙江某区域电网进行了算例分析,结果表明所提方法正确有效。     

风电企业与蓄热电采暖联合参与调频市场的运营模式

在电力辅助服务市场背景下，源荷两侧合作与利益博弈共存，现有研究缺乏风电与蓄热电采暖用户联合运营的可行性与经济性评价研究。在分析蓄热电采暖用户参与调频辅助市场的运行成本变化的基础上，建立了风电与蓄热电采暖用户联合运营参与调频市场的优化决策模型。该模型以风电企业利润最大化与蓄热电采暖用户成本减少量最大化为目标，并计及了蓄热电采暖与储能联合参与调频辅助服务和储能寿命损耗的影响。通过分析该多目标优化模型的帕累托解，论证了风电与蓄热电采暖用户联合运营的可行性。以实际风电场运行数据为例，验证了风电与蓄热电采暖用户联合运营的可行性。算例分析结果表明，相较于独立运营，联合运营模式下的风电企业利润和蓄热电采暖用户运营成本减少量均有所增加。     

互动模式下光伏与电采暖蓄热容量优化配置策略

随着国家煤改电政策的推进,蓄热电采暖设备安装规模越来越大,而蓄热电采暖与光伏交互所形成的"光伏+电采暖"互动运行模式是解决光伏消纳和采暖电费成本的有效途径.为此,提出互动模式下光伏安装容量和电采暖蓄热容量的最优联合配置方法.首先建立依据房屋参数和天气信息的热需求分析手段,推导出光伏与电采暖互动模式下蓄热电采暖的用电行为...     

考虑配网功率约束及可靠供暖的蓄热式电采暖系统优化调度方法

文中提出一种考虑配网功率约束及可靠供暖的蓄热式电采暖系统优化调度方法。首先,基于系统内负荷热需求量构建热负荷预测模型,并对蓄热式电采暖设备与系统建模;进而建立负荷功率曲线模型;最后,以配电网传输功率限制、可靠供暖为约束,构建一种考虑配网约束及可靠供暖的蓄热式电采暖系统优化调度方法。以系统日运行成本最低以及电采暖设备实际消耗功率与电网下发的负荷功率曲线的偏离程度最小为目标,确定电采暖系统的优化调度方案。算例结果表明,所提方法可在考虑配电网功率约束的前提下,能够充分利用蓄热式电采暖的蓄热量,可有效提升配电网运行安全性及用户供暖可靠性。     

蓄热式电采暖负荷参与风电消纳运行策略研究

为了就地消纳大规模风力发电功率和提升电网调峰能力,将蓄热式电采暖与具有反调峰特性的风电进行结合,提出了风电与蓄热电采暖联合运行模式.模式中考虑风电机组、火电机组以及电采暖的相关约束,以系统总的发电成本最小为目标,构建了蓄热式电采暖负荷参与风电消纳优化运行模型.通过运用适应模型求解的遗传算法求解该模型,得到蓄热式电采暖负...     

分散式电采暖负荷协同优化运行策略

分散式的电采暖负荷是一种典型的热储能设备,功率较大,电能产出的热量具有滞后性和存储性,现有运行方式单一且仅针对单个设备,无法实现区域范围内电采暖负荷的协同优化。针对上述问题,文中首先提出了智能电暖网络的概念、架构以及衡量该网络运行效果的优化指标。其次,提出了智能电暖网络的确定性优化运行模型,该模型首先在保证最大功率限制的约束下,求解可达到的最大舒适度;再将最大的舒适度作为约束,寻求使运行电费最小化的运行策略。进而,在等效热参数模型的基础上引入温度波动不确定量,构建了确定性模型对应的鲁棒优化模型。算例分析表明,相比现有的实时温控策略,确定性优化策略可有效控制尖峰负荷,明显提高温度效用,降低运行电费;鲁棒优化策略比确定性优化策略更好地保证了用户舒适度,但运行电费略有升高。所提优化策略充分响应峰谷电价,在实现经济运行的同时,可以间接响应电网削峰填谷。     

计及虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度策略

储能设备可以实现负荷的跨时段平移,在综合能源系统的经济稳定运行中能够起到重要作用。但当下储能投建费用较高,难以大规模应用。而通过优化用户侧可控负荷,可达到类似储能设备平移负荷的效果。从电能、热能2个角度出发,提出了利用用户侧虚拟储能的区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)优化调度策略。首先基于电动汽车充电管理方法和楼宇蓄热特性,对电、热虚拟储能(virtual energy storage,VES)系统进行建模;进而将虚拟储能系统集成到考虑天气不确定性的区域综合能源系统调度模型中,该模型以降低能源系统日运行费用为优化目标,合理安排电动汽车充电并在温度舒适度范围内对建筑物室温进行调节,实现虚拟储能系统的充放能管理;最后以夏季系统用能场景为例,对优化模型进行仿真实证。仿真结果表明,虚拟储能设备可以起到负荷平移效果,削减储能配置容量。应用虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度模型可以在满足能源需求和温度舒适度的前提下降低系统日运行成本,提升系统运行稳定性。     

基于改进MOBCC算法的空气源热泵水温范围设置优化研究

在"煤改电"的新形势下,空气源热泵安全经济、高效清洁,日益成为农村电采暖的主要形式之一。针对农村的空气源热泵-散热器系统,基于空气源热泵控制原理推导出系统热模型,并建立了以电采暖用户的经济性和热舒适性为目标的空气源热泵的水温范围设置多目标优化模型。此外,在传统多目标细菌群体趋药性(Multi-objective Bacterial Colony Chemotaxis, MOBCC)算法的基础上,提出细菌个体寻优变步长策略和细菌群体定向变异策略,改善了解集的收敛性和多样性。采用改进MOBCC算法和基于模糊隶属度函数的多目标决策方法实现优化,算例仿真结果验证了改进MOBCC算法的性能和所建立模型的正确性。     

计及用户舒适度的电热水器多目标优化控制策略

需求响应通过电价或激励信号引导电力用户改变用电行为,提高电力系统的经济性和可靠性,用户的舒适度是需求响应项目在实行过程中需要考虑的重要内容。电热水器用量大、储热性较好,是重要的需求响应资源。文中以自动混水恒温型电热水器为研究对象,提出一种兼顾经济需求和舒适度的灵活调控方案,建立水箱热力学模型与自动混水阀控制系统,引入用电舒适度指标,建立了兼顾电费和舒适度指标的多目标优化模型;通过遗传算法优化求解,得到电热水器(EWH)最佳功率分布时段,并与传统控制策略和以最小化用电费用为目的的单目标优化策略进行对比,最后算例验证了该方法的有效性。     

考虑热惯性的热电联产系统两阶段优化调度方法

热电联产(CHP)系统具有环保、经济、运行方式灵活的突出优势,有较好的发展前景。文中基于电、热在传输和存储方式上的不同特性,提出一种考虑热惯性的CHP系统两阶段优化调度方法。第一阶段考虑供热网络结构和运行特性,建立基于模型预测控制(MPC)的CHP系统优化调度模型,优化日内可控设备出力及电网交互功率策略;第二阶段以CHP系统内各单元出力调整量最小为目标,综合考虑可再生能源及负荷的实时预测误差,动态调整第一阶段日内调度策略。算例表明,该两阶段优化调度模型可提高系统运行的经济性,弥补供需不平衡;结合系统热惯性,建筑物根据负荷需求和分时电价进行蓄热或放热可降低可再生能源及负荷不确定性对调度的影响,平抑功率波动,促进热电互补。     

考虑综合需求响应的楼宇综合能源系统能量管理优化

针对楼宇综合能源系统（RIES）能量管理时未充分考虑影响室温因素及其对负荷建模的影响和刚性捆绑RIES、用户从而未全面考虑用户舒适度和用能支出的问题,文中提出了冷、热负荷参与阶梯型补贴和电负荷参与电价型综合需求响应的RIES能量管理优化模型及其求解方法。首先,综合考虑影响室温因素,得到离散化的楼宇热平衡方程,建立楼宇的柔性而非固定的冷、热、电负荷数学模型。其次,建立冷、热负荷参与的阶梯型补贴和电负荷参与的电价型综合需求响应机制。然后,考虑RIES向用户售能的收益、从外部购能的成本和支付用户的补贴费用,构建了以最大化RIES运行利润为目标、计及设备和系统运行约束的能量管理优化数学模型,并采用CPLEX对线性化后的模型进行求解。最后,通过算例仿真表明：计及综合需求响应的楼宇综合能源系统能量管理优化能统筹协调供需两侧资源,提升系统与用户的经济效益。     

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。     

基于风电消纳能力态势划分的源荷储系统分阶段优化策略

仿照电力系统在不同运行条件下有着不同的运行状态,提出解决风电消纳的三态划分法。根据弃风量的多少及其变化趋势,将包含储热、电储能和柔性负荷的热电联产系统划分为正常状态、警戒状态和紧急状态。已知系统运行状态,建立不同状态下的源荷储分阶段优化调度模型,并采用粒子群优化算法对模型进行求解。算例分析表明,正常状态下由于柔性负荷和储热装置的参与,减小了系统的调峰压力,降低了运行成本;警戒状态下电储能设备与风电场建立了一种能量互补关系,实现了平抑风电功率波动的目标,有利于系统的安全稳定运行;紧急状态下储热系统将弃风电能转化为热能,在满足用户热需求的同时,将多余热量储存起来,实现能量的高效利用。     

基于用户舒适度区间约束的电热区域综合能源系统优化运行研究

由于风电资源的波动性与随机性,需要电热区域综合能源系统具备一定的灵活性来匹配风的变化以减小弃风。热负荷无论在管道传输还是建筑内部供热,都具有一定热惯性,这使得热负荷曲线随风电波动进行一定的调整,是区域综合能源系统灵活性运行的重要手段。现有研究中热惯性往往在预先设定的范围内变化,缺乏应对热惯性在系统中波动的理论指导。为此,引入用户舒适度概念,将热惯性与室内、室外温度实时关联起来,提出一种基于用户舒适度区间约束的电热区域综合能源系统优化运行方法。考虑用户舒适度的室内温度平衡,建立以室内散热量为控制变量、以系统总运行成本和弃风惩罚成本最小为优化目标的运行优化模型。通过算例分析,所提方法能够在用户的舒适区间内有效降低运行成本,同时提高弃风消纳能力。     

面向广域分布的家庭蓄热式电采暖集群控制方法

针对面向新能源消纳调制广域分布的家庭蓄热式电采暖(REH)负荷的时空分布特征存在维度大、调控难的问题,提出了一种基于历史数据的REH控制方法。根据用户房屋参数、REH类型等信息对REH用户进行聚类以降低策略的求解维度;考虑用户舒适度、REH运行约束条件,并根据不同的控制目标建立对应的目标函数,采用粒子群优化算法优化历史数据中各REH集群的用电策略;基于卷积神经网络学习状态特征与REH用电策略之间的关系,利用该卷积神经网络生成REH的实时运行策略。基于某地区冬季电网的发电数据,采用蒙特卡罗方法模拟10000台REH的用电需求并进行仿真分析,以验证所提方法的有效性。结果表明所提方法能在满足策略生成时效性以及用户舒适度的前提下,有效促进新能源消纳,并减少用户的取暖费用,平抑负荷波动。