考虑EV充放电意愿的园区综合能源系统双层优化调度

随着电动汽车的普及度越来越高,工业园区的电动汽车用户日益增多,其充放电行为对园区综合能源系统规划和运行带来极大挑战。本文提出了考虑电动汽车充放电意愿的园区综合能源系统双层优化调度。首先基于动态实时电价、电池荷电量、电池损耗补偿、额外参与激励等因素建立充放电意愿模型,在此基础上得到改进的电动汽车充放电模型;然后,以园区综合能源系统总成本最小和电动汽车充电费用最小为目标建立双层优化调度模型,通过KKT条件将内层模型转化为外层模型的约束条件,从而快速稳定的实现单层模型的求解;最后,进行仿真求解,设置3种不同场景,对比了所提模型与一般充放电意愿模型,验证了文中所提引入EV充放电意愿模型的园区综合能源系统双层优化调度的有效性和可行性,具有一定的经济效益。     

含电-热-冷-气负荷的园区综合能源系统经济优化调度研究

综合能源系统是实现各能源系统间有机协调优化的重要途径。剖析电-热-冷-气4个子系统,构建以建设运行总成本为目标的园区综合能源系统经济优化调度模型;其次,利用非线性问题处理办法将所构建的调度模型转化为混合整数规划问题;最后,基于子系统独立运行和耦合调度的2种场景,结合分时电价调用混合整数规划软件对模型进行求解。结果显示,相对于独立运行方式,各子系统耦合调度运行能够灵活组合各能源转换设备,大大降低系统外部购能和系统总成本。     

多能优化调度在智慧能源管控平台中的应用

综合能源系统对于提高能源利用效率、节能减排、加强能源安全、优化能源结构方面起到积极作用。结合新型智慧能源运营公司配用售一体化管理以及综合能源管控的实际业务需求,分析区域智慧能源管控平台的物理架构、功能需求,并指出平台开发中所应用的关键技术。在考虑智慧园区多能平衡、多样化用户需求和多变场景的基础上,介绍面向智慧园区的综合能源能量管理系统架构及功能,并且建立了智慧园区日前经济优化调度模型,给出了最优调度运行结果。     

考虑电-气-热需求响应和阶梯式碳交易的综合能源系统低碳经济调度

为提高综合能源系统的能源利用率,进一步限制碳排放,使其实现低碳经济运行,提出一种基于需求侧响应和阶梯式碳交易机制的综合能源系统优化调度模型。首先,在需求侧考虑多元负荷灵活的响应能力构建含有电-气-热负荷的需求响应模型。其次,运用生命周期评估方法分析综合能源系统中不同能源链的碳轨迹,精确计算系统的总碳排量。最后,在综合能源系统中引入基于生命周期评估的阶梯式碳交易机制,构建以购能成本、碳交易成本、弃风成本最小为目标的优化调度模型,并调用CPLEX工具箱对4种典型场景下的总成本进行优化计算。结果表明,在阶梯式碳交易机制下,优化目标中考虑碳交易成本,引入需求响应使总成本减少了2.58%,碳排量下降了15.71%,在提高系统运行经济性的同时大幅度降低了碳排放量。     

考虑综合能源系统的配网规划模型及其求解方法

利用能源集线器模型将电力网、天然气网和交通网进行耦合,并将耦合系统分解为多个终端综合能源单元进行能量平衡分析。基于多能互补的特性,兼顾系统建设运行成本和充电站双重效用函数,提出了一种考虑综合能源系统的配网嵌层规划模型。模型外层用于决策配电线路升级与新建、分布式电源和快充站选址等变量;内层则根据外层的决策变量,通过优化能源转化行为来提高配网的运行效益。最后,结合改进的遗传算法、增量分段线性化和二阶锥规划技术对模型进行求解,并以一个区域综合能源系统为例进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。     

计及需求响应的MPIES多时空尺度鲁棒随机优化调度

针对多园区综合能源系统多时间尺度优化调度问题,结合各时间尺度源、荷不确定性特征与响应特性、园区数目对计算规模的影响,提出一种计及需求响应的多园区综合能源系统多时空尺度鲁棒随机优化调度架构。日前调度建立计及可中断负荷的多园区多能流系统鲁棒优化调度模型,确定系统最恶劣运行场景下基本调度策略;日内调度建立计及可中断负荷和替代型需求响应的单园区多能流系统随机优化调度模型,细化并调整调度策略;实时调度建立计及直接负荷控制的单园区电气系统随机优化调度模型,削弱调度策略受源、荷出力波动的影响。最后,通过算例验证了该架构能有效提高系统运行的经济性和稳定性。     

城市智能光储充电塔自适应鲁棒日前优化调度

智能光储充电塔子系统间的协调优化调度可以实现充电塔经济高效运行。考虑不确定性对系统调度影响,文中提出一种光储充电塔自适应鲁棒日前能量-备用协同优化调度方法。首先,以日运行总成本最小为目标,日前能量-备用调度和实时能量平衡调整分别为第1、第2阶段决策,建立光储充系统自适应鲁棒三层优化调度模型。然后,针对三层优化模型难以直接求解的问题,采用代表性场景描述不确定性,同时引入辅助变量代替最恶劣场景运行成本,实现内层解耦替换,转化为含有限数量场景的单层鲁棒优化模型。接着,提出一种关键场景辨识的迭代算法以提高模型求解效率,其中主问题为考虑少数关键场景的单层鲁棒模型,子问题则辨识关键场景。最后,以南京某实际光储充电塔为例进行算例分析,验证了所提算法的有效性。     

基于随机森林和长短期记忆网络多元负荷预测的综合能源三层规划调度

针对综合能源系统负荷不确定性对规划和调度造成的高成本低效率问题,提出一种基于多元负荷预测的3层规划调度模型,主要包括预测层、规划层和调度层;基于随机森林回归网络和长短期记忆网络构建了多元负荷的长期和短期预测模型;以综合规划调度成本和调度运行成本最小为目标,采用改进粒子群算法和CPLEX求解器获取最优系统综合成本及配置方案;通过不同场景下的规划调度,分析了设备状态与系统成本。通过对比所构建的3层模型与常规双层模型的规划调度结果,证明了3层规划调度模型的经济性与可靠性。     

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。     

含电转气的热电联产微网电/热综合储能优化配置

电转气技术提升了多能源系统运行的灵活性,在此背景下,针对综合能源系统中电/热综合储能配置优化问题研究不足的现状,构建了包含电转气装置的热电联产微网电/热综合储能优化配置模型,提出包含电/热储能系统额定容量和功率的配置方法。首先考虑用户侧电能替代,建立随机“以电代热”负荷模型,并以此修正负荷曲线。其次针对成本、供能可靠性和新能源接纳率的多目标,并计及电储能寿命的折损,构建双层优化模型,外层为配置优化,内层为运行优化。基于内层模型的Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件将内层模型转化为外层模型的附加约束,将双层模型转化为单层模型,调用Gurobi求解器对模型进行求解。最后,算例验证了所提模型的正确性,并对比分析了电转气技术对储能系统优化配置的影响。     

考虑动态时间间隔的综合能源系统双层优化调度

由于多种能源动态特性存在快慢差异,在含电气热冷多种能源的综合能源系统中,调度指令周期是影响调度性能的关键因素之一。针对能量特性差异,提出了一种考虑日内动态时间间隔的双层优化调度方法。首先,在日前尺度中,以系统运行总成本最小为目标,对电、冷、热、气以相同的调度时间间隔进行优化调度。其次,针对冷热气的慢动态特性和电的快动态特性,在日内调度中提出基于模型预测控制的快慢层动态滚动优化调度模型,快慢层采用不同的调度时间间隔长度,并在慢层建立指令周期时间间隔决策指标,实现对慢层指令周期时间的动态修正。算例分析表明,考虑日内动态时间间隔的双层优化调度模型能够充分挖掘能源网络特性差异,确定最优调度指令间隔,降低调整成本并提高系统运行性能,从而实现综合能源系统网络与多能设备的协调运行。     

考虑储能峰谷价差套利的综合能源系统策略性经济配置

计及储能系统分时电价峰谷价差套利,提出了综合能源系统的供热/冷、供电策略,并以此作为经济配置模型的内层仿真优化内核。基于全寿命周期理论和策略性仿真优化内核,建立了综合能源系统双层规划模型:外层兼顾综合能源系统经济与环境效益,以系统年总规划成本最小为优化目标;内层优化模型采用年仿真时域(8760 h)以增强电源侧发电出力与用能侧负荷的匹配特性,提升配置结果的有效性和经济性。运用增强精英保留遗传算法调用内层仿真优化内核对双层配置模型仿真求解,算例分析验证了所提出的综合能源系统策略性经济配置方法的有效性,并探讨了适合配置储能系统能源套利的临界峰谷电价差,可为相关工程项目提供项目前期分析参考。     

计及风险备用约束的输电网风储容量双层优化

提高规划方案在电网调度运行中的适用性,是提高新能源消纳能力的有效解决措施之一。提出一种计及风险备用约束和多能源机组组合调度约束的输电网中风电场与储能电站联合配置的规划方法,充分利用电网灵活性资源调节能力并探索峰谷电价政策下的储能调峰盈利模式,综合考虑火电煤耗运行成本、风电弃风功率、储能建设成本与调峰收益、切负荷风险。采用双层优化方法,在外层基于向量序优化理论对配置方案做多目标评估筛选,在内层建立基于确定性备用约束的粗糙模型和基于N-1故障的概率性风险备用约束的精确模型的机组组合消纳运行模型。IEEE-RTS24节点系统算例结果证明,所提优化方法可平衡计算精度与计算速度,提高输电网的新能源规划、消纳和风险应对的能力。     

一种建筑集成光储系统规划运行综合优化方法EI北大核心CSCD

容量优化配置与能量调度是建筑集成光储系统(building integrated photovoltaic,BIPV)规划和运行阶段的核心问题,合理的容量配置及能量调度能够有效提升系统的经济性,促进BIPV系统大规模推广与建设。该文提出一种容量配置及能量调度综合设计方法。考虑系统容量和能量调度之间的耦合影响,以BIPV系统全寿命周期下的成本与收益为核心要素,建立规划运行的双层耦合模型。外层模型以投资回收期最短作为目标函数,优化光伏与储能容量配置;内层模型以日运行收益最大为目标求解得到综合优化能量调度策略。针对模型特点提出一种改进的粒子群算法(particle swarm optimization,PSO),有效提升收敛速度并增强了全局寻优能力。算例表明,所提方法能有效完成系统容量配置,并且相较于其他能量调度策略,通过该方法得出的综合优化能量调度策略能够充分挖掘储能系统“峰谷套利”获利机制,缩短投资回收期。同时,该方法可以全面评估BIPV系统的经济性并适用于不同区域和灵活的电力市场政策,具有普适性和可移植性,能够满足不同场景多样性需求。     

基于供需能量平衡的用户侧综合能源系统电/热储能设备综合优化配置

针对智慧城市背景下用户侧综合能源系统中电/热储能综合优化配置问题研究不足的现状,从供需能量平衡角度出发,考虑电能替代和冷/热/电耦合,建立了综合能源系统中储能设备的综合优化配置模型?采用K-means聚类算法对用户侧的用能需求进行分析并归纳出典型场景。储能配置考虑典型日系统运行优化调度。以综合能源系统年运行费用最低为目标建立电/热储能综合配置优化模型。约束条件考虑了供需平衡?冷/热/电耦合、电能替代、设备安装运行等多种影响因素。优化变量为电/热储能设备的容量以及系统典型场景内设备调度值?算例分析表明所提方法合理可行,在保障系统运行安全性和可靠性的基础上具有明显的经济性。考虑电能替代不仅有利于环境保护,而且可以降低储能配置成本?     

参与调峰的储能系统配置方案及经济性分析

配置储能系统是减少机组调峰负担、增加风电接纳空间的有效手段.该文提出一种储能辅助电网调峰的配置方案.该方案外层模型为优化配置模型,以储能系统净收益、火电机组出力标准差改善量以及新增风电接纳量指标构成多因素优化模型,采用迭代计算的方法得到配置备选集内所有方案的多因素指标,选取最优值作为兼顾技术性及经济性的储能系统配置结果.外层模型各指标依靠内层模型输出参数进行计算,内层模型为优化调度模型,综合考虑储能系统运行成本、火电机组运行成本以及弃风惩罚成本,以系统调峰运行成本最小为目标,优化系统风电接纳量,并得到储能系统充放电功率及火电机组出力.最后,基于某局部电网实测数据,验证了配置方案的有效性,并对储能系统全寿命周期内的经济性进行分析.     

考虑碳排放的综合能源系统“结构-型号-容量”优化模型

综合能源系统能源结构多样,同种设备的不同型号之间价格、性能差异性大,如何在规划阶段确定合理的能源结构、设备型号组合及装机容量是实现运行阶段节约成本的前提。文章在考虑二氧化碳排放量的基础上研究“能源结构-设备型号-装机容量”规划优化模型。首先,构建基于最近邻法(K-nearest-neighbors,KNN)的实例推理技术得出适合拟建设园区的能源结构;其次,构建“外层选型,内层定容”的双层优化框架,考虑碳排放阶梯成本,以全寿命周期总成本最低为优化目标,利用蚁群算法-遗传算法相结合的方式求解最优设备型号组合及最优装机容量。最后,通过算例分析验证所提模型在降低成本上的有效性。     

农村综合能源系统多层协同优化运行方法

农村综合能源系统通过多种能源的协同互补,在满足农村用户多元化用能需求的同时,能有效提升能源利用效率和用能经济性.首先,在考虑适应农村典型场景的基础上,提出了一种三层协同自律的农村综合能源分层协同运行优化框架.然后,基于农村综合能源系统典型设备,建立了三层农村综合能源系统源储荷联合优化调度模型以及相应的优化调度流程.调度...     

考虑源荷双重不确定性的电气互联综合能源系统分布鲁棒优化调度

针对电气互联综合能源系统中不确定因素对运行调度带来的风险问题,提出一种考虑新能源负荷双重不确定性的电气互联综合能源系统分布鲁棒优化调度模型。以系统运行总成本最小为目标函数,建立电气互联综合能源系统随机规划模型,采用矩不确定分布鲁棒优化方法(DRO-MU),构建风电出力和电力负荷的矩不确定集合,在源荷双重不确定集合下将随机规划模型转化为矩不确定分布鲁棒优化模型,通过拉格朗日对偶原理将鲁棒模型转化为确定性的半正定规划模型进行求解。仿真结果表明,与不考虑或仅考虑新能源、负荷不确定性相比,考虑源荷双重不确定性的DRO-MU模型运行成本有所增加,但方案降低了不确定性因素给系统运行带来的风险,且更加符合实际。与随机优化方法和传统鲁棒方法相比,DRO-MU方法既保证了调度策略的鲁棒性,又克服了其过于保守的问题;随着源荷矩不确定集范围的增大,系统运行成本增加,通过合理设置二者矩不确定集范围,实现系统经济性与鲁棒性的平衡。     

提升区域综合能源系统运行灵活性的多主体互动决策模型

随着含可再生能源的微能源网规模化接入区域综合能源系统(RIES),其波动性和不确定性对系统的灵活调节能力带来了挑战.针对此问题,提出一种联合运行市场机制下的多主体双层互动决策模型.首先,指出RIES运行时的灵活调节需求,从市场层面分析灵活调节产品(FRP)对满足该需求的适用性;其次,将FRP市场与电、热能量市场联合运行,并设计了激励源荷双端市场主体调度灵活调节资源的联合运行市场机制;然后,为求解市场纳什均衡,建立外层多个市场主体非合作博弈、内层RIES运营商出清的多主体互动决策模型,并分别采用Q-learning算法和路径跟踪内点法对外、内层模型进行求解;最后,通过电热联合RIES仿真算例进行多场景对比分析.结果表明所提方法可以促进可再生能源消纳,减少用能总成本,降低竞价周期内能源平均价格,从而有效提升系统运行的灵活性.