计及多能转化效率的区域综合能源系统协同优化模型研究

园区能源应用过程中会出现单一能源系统在各类型能源之间的利用效率低和运营成本高等问题,亟待构建一套考虑P2G设备、CCHP联供设备和电制冷机等多源系统的综合能源系统。基于设计的综合能源系统多源协同优化运行结构,设定多个优化目标函数,包括投资收益率最大化、碳减排率最大化和弃能率最小化,采用多目标粒子群求解算法对模型进行求解。算例结果表明：当多能能源转换设备参与系统中进行协同运行时,会造成机组的折旧成本不断增加,从而导致园区综合能源系统的净效益有一定的增加;电转换设备能够有效降低弃能量,提高了碳减排率。     

含P2G机组和储能设备的CCHP系统调度优化

针对采用P2G机组和含燃料电池、储冷罐、储热罐的冷热电联产(CCHP)系统,以年最大净收益为目标进行调度优化.考虑了西北某地区夏季和冬季典型日的环境和负荷,分时电价、热价和分布式电源的出力特性以及储能系统的特性,采用改进粒子群算法,对所提方案的机组进行调度优化,通过将成本收益数据对比分析,验证了提高机组效率的系统构建方式.     

计及P2G和CCS的园区级电-热-气综合能源系统多目标优化

碳捕集和可再生能源利用已经成为减少碳排放的重要措施。但捕集到的二氧化碳利用方式不明确,弃风弃光现象频发,限制了上述2种措施的减排效果。文章通过耦合电转气(power to gas, P2G)技术和碳捕集系统(carbon capture system,CCS),将其扩展到园区级电-热-气综合能源系统中,建立了一种高比例可再生能源渗透水平下的经济低碳多目标优化模型,在多情景下模拟分析了该综合能源系统在某工业园区的运行效果。结果表明,该耦合能源系统排放的大部分CO₂可以被有效捕获并送往P2G装置用于合成燃气,为利用CO₂提供了新的思路,同时显著提高了系统对可再生能源的消纳能力。对P2G设备容量的敏感性分析表明,单纯增加P2G容量虽然能减少弃能率,但会增加碳排放,因此对P2G的容量规划应当综合考虑可再生能源可用量与碳排放之间的关系。     

基于类电磁机制算法的综合能源系统多目标优化调度

针对综合能源系统低碳经济调度的优化问题,引入P2G设备提升系统的弃风消纳空间与低碳经济性,以运行成本与碳排放量为优化目标,建立含多种供能设备的综合能源系统多目标优化调度模型。模型的求解采用改进的类电磁机制算法,针对综合能源系统调度问题约束较为复杂,算法易陷入局部最优的问题,引入立方混沌初始化、差分进化策略和自适应权重因子,增强了算法的全局搜索能力与收敛性。结果表明,提出的IELM算法在全局最优解方面、收敛效率方面和操作适应性具有明显优势,P2G装置能有效提升系统的弃风消纳率与低碳经济成本。     

计及全过程碳足迹和灵活输出模型的综合能源系统低碳经济运行

在“双碳”目标背景下,为提升综合能源系统的能源利用率,提出计及全过程碳足迹和灵活输出模型的综合能源系统低碳经济运行模型。首先,考虑系统中氢能设备的实际运行特性,对氢能设备进行精细化建模,在传统热电联产机组中引入卡琳娜循环和电锅炉,建立氢能设备和热电联产设备的灵活输出模型;然后,对综合能源系统中全过程碳足迹进行核算,通过基于碳排放流理论的节点碳势核算系统中外生碳足迹,利用生命周期评价法计量系统中内生碳足迹,并计算阶梯型碳交易机制下的碳交易成本;最后,以系统运行总成本和碳交易成本最小为目标,构建综合能源系统低碳经济运行模型。算例分析结果表明,所建立的综合能源系统低碳经济运行模型能够提高能源利用效率且减少碳排放量,更好地响应“双碳”目标。     

计及电动公交车V2 G响应的区域综合能源系统两阶段优化调度

针对高渗透可再生能源与电动公交车接入系统带来的弃风弃光及总用电负荷波动问题,提出了一种考虑电动公交车“车到网”（vehicle to grid, V2G）响应的区域综合能源系统两阶段优化调度方法。首先,考虑电动公交车运营计划,将电动公交车集群V2G响应嵌入到区域综合能源系统优化调度之中,形成以整个系统总运行成本最小为目标的第一阶段调度策略;然后,第二阶段调度模型在第一阶段优化结果的基础上,以系统中所有用电设备产生的总电负荷波动率最小为目标,进一步优化各设备调度计划和能源交互策略;最后,对比分析4种场景下电动公交车集群与各能源设备协调调度的结果,仿真表明所提模型能够提高区域综合能源系统的风光消纳能力和运行经济性,同时减小系统的总用电负荷波动,验证了该调度方法的有效性。     

双碳目标下含P2G与需求响应的综合能源系统双层优化

在“双碳”目标背景下,对能源系统节能与减排提出了更高的要求。综合能源系统(IES)作为能源系统节能减排的主要载体,为深度发挥IES中用户侧与社区运营商的减排能力,文中提出将用户侧参与需求响应的负荷分为刚性负荷、价格型敏感负荷与碳价型敏感负荷,并在社区运营商中增设P2G设备。在此基础上,建立了用户与IES运营商参与的双主体阶梯碳交易机制,并建立双层优化模型。上层模型为IES运营商运营收益最大,下层模型为用户侧受到园区内碳价与分时能源价格下的用能费用最小。与传统优化模型相比,用户侧行为不仅受到能源价格影响,还受到碳交易价格的影响。此外分析敏感型负荷对需求响应的影响,需求响应及P2G联合优化在IES上的节能减排优势。最后通过4种情境下的仿真,验证了所提模型的有效性。     

含P2H、P2G电-气-热综合能源系统多能流算法

作为综合能源系统研究的基础,多种能源协同运行的综合能源系统多能流计算方法的研究有重要的研究价值。该文首先给出了电转热（power to heat, P2H）和电转气（power to gas, P2G）设备等耦合单元的数学模型,并根据P2H的工作特性,给出了热电联产机组（combined heat and power, CHP）联合P2H模型;之后,给出了2种电-气-热综合能源系统多能流计算的算法——含多种耦合单元的多能流联立求解算法和考虑各子系统物理特性的差异及综合能源系统的可扩展性的新型交替迭代多能流计算方法。算例分析表明,2种算法均适用于电-气-热综合能源系统的多能流计算。     

综合能源系统中多能源协同优化方法研究

针对当前多能源协同优化相关研究成果减排和可靠性待优化等问题,提出基于混沌蛙跳算法的综合能源系统中多能源协同优化方法.以系统总费用最低、可靠性最强、减排率最高等为目标函数,以可靠性、热量均衡、设备运行、储能、需求响应等方面为约束条件,构建多能源协同优化模型.引入混沌蛙跳算法对目标模型进行求解,利用混沌蛙跳算法具备的快速寻...     

计及效率的综合能源系统多目标优化调度方法

综合考虑综合能源系统(IES)在能效、经济、环境等多目标上的优化调度需求,提出一种IES的多目标优化调度模型及求解方法,以实现多能互补IES的节能减排、经济运行与环境友好调度运行。首先建立了满足IES在能效、经济、环境等方面的优化调度需求的多目标函数模型,并在能效目标函数中引入■效率,实现多能耦合系统的高效、高质量用能;其次建立了适用于多目标优化调度的IES数学模型,并通过模型凸松弛等方法保证模型的凸性,提高问题求解效率;再次建立了多目标优化调度问题帕累托前端的求解及运用方法,利用多目标凸优化问题的标量化方法进行模型转换,从而求解多目标凸优化问题,并提出筛选方法,用于从帕累托前端中筛选得到综合性能较好的调度方案;最后结合贵州省某IES算例仿真,验证了所建立多目标优化调度模型与求解方法在满足区域IES由于多能耦合而带来的多目标调度需求上的可行性。     

基于自适应权重FAHP的电能表运行状态评价

智能电能表作为电能计量装置的核心设备,其运行状态直接影响着电能计量的准确性和公平性,因此对电能表运行状态进行准确评价至关重要。针对现有的电能表状态评价方式存在的问题,提出了一种新型电能表运行状态评价方法。以电能表现场试验、基本信息和运行监测指标为基础建立了运行状态评价体系;针对评价体系指标众多,各项指标重要性横向比较困难、缺乏客观性的问题,建立了基于模糊层次分析法(FAHP)的运行状态评价模型;考虑到异常状态值的淹没问题,提出了通过权重自适应调整对运行状态评价模型的改进,动态反映各个指标对电能表的影响。算例分析证明了FAHP可得到合理的评价权重系数,权重自适应调整算法避免了单个子指标异常越限的淹没,评价结果更加准确、合理。     

含电转气设备的气电互联综合能源系统多目标优化

随着能源互联网的发展,气电互联等综合能源系统成为未来能源利用的重要形式。电转气(P2G)技术的日趋成熟,为可再生能源消纳的问题提供了新的解决方案。在此背景下,提出一种含P2G的气电互联综合能源系统的多目标优化调度模型。模型考虑了系统运行成本最低、环境污染最小以及弃风成本最少三个目标,用多目标粒子群算法对模型进行求解,然后利用模糊理论挑选综合满意度最大的解作为折衷解,并通过算例验证了该模型的有效性;分析了P2G能够有效地对可再生能源进行消纳;发现了天然气负荷的变化对电力系统调度安排有较大冲击,进而影响系统的经济性和污染排放。     

计及电转气热回收的综合能源系统蓄热罐容量规划与运行策略

针对电转气的强放热反应特性未得到充分重视和仅配置储热来增大风电消纳空间的方法存在局限的现状,在分析和考虑电转气热回收价值的基础上,建立兼顾规划经济性和弃风率的综合能源系统蓄热罐容量多目标优化模型,并使用法线边界交叉(NBI)法提供可行的求解Pareto前沿的方案。通过对比在不同电转气运行成本与不同放热效率情形下的系统规划与运行策略,分析接入电转气且考虑其热回收对配置储热的综合能源系统规划与运行的影响。基于典型算例研究,结果表明在电转气与储热装置的协同消纳弃风方式下,随着电转气放热效率提高与运行成本降低,电转气的弃风消纳能力将提高,其供热、气效益将提高,系统运行成本将降低,同时储热装置供热任务得以减轻,进而影响储热装置的规划策略。     

考虑双向耦合的电-气综合能源系统时序故障恢复方法

电力系统和天然气网络通过双向耦合可以实现高可靠性运行。为解决电-气综合能源系统在发生故障后的恢复问题,提出了一种时序故障恢复方法。一方面,考虑燃气轮机和电转气设备的双向耦合特性,在恢复过程中通过调度其出力大小实现电力-天然气网络的互补共济;另一方面,考虑到恢复过程中大多设备具有时序特性,如储能电池容量、负荷大小、风光机组出力大小以及网络拓扑的变化,建立了一个多时序的故障恢复混合整数规划模型,并通过分段线性化的手段将模型处理得易于求解,从而得出故障恢复过程中最优的拓扑开关操作序列。最后,通过对13节点配电网和6节点配气网的联合仿真证明了所提方法的有效性。     

考虑电转气-碳捕集-氢燃料电池的“以气定热”整体建模与优化

提出一种考虑电转气(P2G)、碳捕集系统(CCS)和氢燃料电池(HFC)的“以气定热”整体建模方式。考虑P2G的碳-氢耦合过程,构建P2G-CCS-HFC(PCH)联合运行框架;提出“以气定热”建模方式,建立PCH整体模型,同步分析其电、热、气和碳能量耦合特性;基于PCH、热电联产机组、燃气锅炉和储能设备,构建考虑碳交易机制的综合能源系统(IES)低碳经济调度模型;设置多个运行场景,验证PCH对碳减排的贡献度。仿真结果表明,采用在“以气定热”建模方式下的PCH模型可以较大程度降低IES整体碳排放量和IES运行成本。     

基于ESMD-PE和ADBN的短期电力负荷预测

为了改善短期电力负荷预测性能,提出了一种基于极点对称经验模式分解（ESMD）-排列熵（PE）和自适应深度信念网络（ADBN）的组合预测新方法。为了提高预测精度以及降低原始负荷序列复杂度简化预测模型输入,首先运用ESMD方法将原始负荷序列分解成为一系列复杂度互异的模态函数,然后运用排列熵计算各模态函数的熵值并对复杂度相近的模态进行重构得到新的子序列;在综合考虑各影响因素的基础上,对新序列分别构造不同的DBN预测模型,最后叠加预测结果;由于DBN模型中无监督训练阶段学习率通常采用全局统一的常数型参数,将自适应学习率引入到对比差度（CD）算法中,通过自动调整学习率改善模型的收敛速度,同时预测精度也有提高。通过算例分析,文章提出的ESMD-PE-ADBN模型的MAPE值与RMSE值分别为1.03%和90.91MW,预测效果最佳。     

计及电转气耦合的电-气互联系统机组组合线性模型研究

针对电-气互联系统,考虑电转气技术和燃气轮机的双向耦合,研究其机组组合问题。以全系统综合运行成本最低为目标,考虑电力系统和天然气系统多种安全约束,建立电-气互联系统机组组合模型,并对其进行线性化得到线性模型。选取某6节点电力系统与10节点天然气系统耦合的电-气互联系统为例,分别计算非线性模型与线性化模型并比较其求解效率。同时分析了计及电转气和不计及电转气两种场景下系统运行成本和运行状态。仿真结果表明线性模型提高了电-气互联系统机组组合求解效率,电转气的应用也有助于提高电-气混联系统的经济性。     

基于改进优化隶属度函数的便携式电量计量装置综合评估方法

便携式电量计量装置可以在保证电力用户正常用电的情况下,对电能表更换过程中用户实际使用的电量进行计量和监测.文中提出了一种基于改进优化隶属度函数的便携式电量计量装置综合评估方法.从商务和技术两方面建立了便携式电量计量装置的综合评估指标体系;为了避免现有隶属度函数选择和指标权重确定方法中存在的单一性和主观性问题,提出了一种改进隶属度函数优化构造方法,提高了评价结果可信度;进而结合序关系法和均方差法确定各指标的权重向量,并给出了便携式电量计量装置综合评估的算法步骤.研究结果表明,文中所提出的综合评估方法能对便携式电量计量装置做出有效评价,具有较高的可信度.     

风机异常及缺失数据的填补方法研究

风机异常数据和缺失数据的识别和填补对于风机运行状态的评估和未来风速的预测具有重要意义。文章考虑到SCADA数据中某些风机可能存在异常数据和大量缺失数据的情况,对错误数据进行识别剔除,对缺失数据进行分类,对于个别不连续点缺失的情况进行均值填补;对于连续缺失并有旁侧风机数据参考的情况下,基于同时间段临近风机数据,先建立风向填补模型,绘制连续完整的风向数据,再分风向区间,分别使用SVM方法建立风速填补模型;对于无旁侧风机参考状态下的缺失数据,使用NAR神经网络进行逐点填补。文中采用某风场实测数据进行数据验证,并与其他几种传统神经网络填补方法进行比较,测试结果表明所提出的方法性能优于其他模型。