园区型能源互联网的特征及其能量管理平台关键技术

为充分发挥园区型能源互联网在整合区域能源,实现横向多能互补,促进纵向"源-网-荷-储"协调运行方面的作用,文章在总结园区型能源互联网特征的基础上,研究了其能量管理关键技术。首先,阐述国内外能源互联网的产生背景、研究现状,分析能源市场环境下园区型能源互联网发展的必要性,并建立了能源互联网类型的细致划分模型;其次,立足能源领域供给侧改革和工业园区经济可持续发展的理念,强调了园区型能源互联网的概念,给出典型架构并分析了其相对于广义能源互联网的特征;最后分析了园区型能源互联网能量管理平台中信息感知、源-荷双端预测、多能源协调调度、高级应用服务等关键技术,并对园区型能源互联网的未来发展趋势提出了建议。     

能源利用高效化是工业园区碳中和首要途径 ——访国网上海综合能源服务有限公司副总经理张春雁

当前,我国正处于能源转型关键时期."碳达峰、碳中和"目标的提出,进一步为我国能源战略向多元化、清洁化方向转型提供了明确的方向和强大的驱动力. 工业园区是我国当前经济发展的主体载体,我国70％的工业用能集中在工业园区,全国各类园区约有16500个之多,工业园区在双碳目标下能源结构、能源消费形态、能源服务方式都面临着转型的...     

考虑碳交易成本的园区综合能源系统运行优化

充分考虑工业园区用能、降碳需求，结合不同能源转换的耦合关系及设备运行特点，对园区典型设备进行建模，并采取合适的约束条件进行安全管控；引入碳排放成本精确计算方法，结合碳排放分配额量化碳交易成本，以经济性、低碳性为目标，提出园区综合能源系统运行优化方法。以某工业园区为算例，在MATLAB环境下使用Yalmip语法编程并调用Gurobi求解器求解，将所建立的非线性模型转换为易于求解的MILP问题，并对子系统分立运行以及综合能源系统优化运行两种场景下的结果进行对比分析。结果表明，构建基于碳交易的园区综合能源系统及进行优化方法对实现节能减碳、降低成本有着显著效果。     

面向零碳园区的综合能源系统优化运行技术综述

双碳背景下,零碳园区级综合能源系统(integrated energy system,IES)成为我国节能降碳、提质增效政策的重点。然而,园区级综合能源系统具有源-网-荷-储一体化、多能互补、供需方动态博弈等特点,其优化运行技术面临强不确定性和耦合机理不明等诸多挑战。为此,对零碳园区级IES优化运行的研究现状、关键技术与未来发展趋势等方面进行综述至关重要。该文首先聚焦于多类型能源耦合能效提升,系统阐述了零碳园区级综合能源系统架构;进一步,从零碳园区实施路径入手,对零碳园区级综合能源系统优化运行所涉及的多类型储能技术、碳捕集技术、多能协同规划设计、需求响应、能源监测与优化调度等关键技术进行了归纳分析;最后以实现园区零碳为主要目标,从全方位融入零碳理念、综合探索碳吸收/碳排放等方面分析零碳园区优化运行所面临的核心问题,并从数字化、社会环境因素一体化、全域综合能源化等方向指明零碳园区的发展趋势。     

产业园区综合能源技术发展方向研究

综合能源系统是实现产业园区内"多能互补,源网荷储协同发展"的重要手段。在深入分析以工业园区、高新科技园和其他专业园区为代表的3类产业园区用能特征的基础上,提出了针对不同类型产业园区的综合能源系统建设方向;在研究产业园区综合能源系统不同发展阶段的技术、政治和经济制约因素的基础上,从规划建设、运行优化、协调控制、需求管理和市场交易5个方面提出了产业园区综合能源技术的近、中、远期发展方向,构建了适用于产业园区综合能源系统建设运行的技术架构和具体内涵。     

可再生能源为主体的农业能源互联网碳循环建模与优化

“双碳”目标对能源领域和农业领域的节能减排提出了更高要求。农业能源互联网作为能源与农业深度耦合的产物,是实现碳中和的重要手段。提出一种面向农业能源互联网碳循环的核算方法以及计及农业柔性负荷及碳交易的农业能源互联网优化运行策略。首先,构建了农业园区内光伏、热电联产等碳排放核算模型。其次,以园区日运行成本最低为目标函数,考虑等式及不等式约束,构建优化调度模型。最后,以某园区农业能源互联网为研究对象对优化模型进行仿真,详细核算园区内碳排放情况,并通过与其他农业园区对比验证碳模型的正确性。结果表明,该优化调度策略可有效降低农业园区碳排放,实现碳中和。     

可再生能源为主体的农业能源互联网碳循环建模与优化

“双碳”目标对能源领域和农业领域的节能减排提出了更高要求。农业能源互联网作为能源与农业深度耦合的产物,是实现碳中和的重要手段。提出一种面向农业能源互联网碳循环的核算方法以及计及农业柔性负荷及碳交易的农业能源互联网优化运行策略。首先,构建了农业园区内光伏、热电联产等碳排放核算模型。其次,以园区日运行成本最低为目标函数,考虑等式及不等式约束,构建优化调度模型。最后,以某园区农业能源互联网为研究对象对优化模型进行仿真,详细核算园区内碳排放情况,并通过与其他农业园区对比验证碳模型的正确性。结果表明,该优化调度策略可有效降低农业园区碳排放,实现碳中和。     

基于园区IES购电方案优化的低碳运行模型

由于长期处于粗放型的规划建设与运行管理模式，工业园区的能耗普遍偏高，二氧化碳排目前排放量已超过全国总排放量的30%，因此工业园区减碳迫在眉睫。为此，首先建立了考虑风机、光伏、储能、碳捕集、热电联产等环节的冷热电联供的园区级综合能源系统模型，利用生命周期法辅助计量园区中的直接碳排放，并基于碳排放流理论，通过节点碳势实现园区购电产生间接碳排放的精准计量。最后基于园区购电方案优化和节点碳势动态计量间接碳排放，分别以日运行成本和园区总碳排放为优化目标，构建园区综合能源系统的低碳运行模型。算例表明，与日运行成本优化相比，以减少碳排放量为优化目标的模型成本增加了15.95%，而园区排碳量减少了19.07%，碳交易成本减少了53.43%。证明引入节点碳势计量园区间接碳排放，并基于此优化购电方案的运行策略能实现减少碳排放的目标，更好地响应“双碳”目标的实现。     

工业园区综合能源服务业务方案探究

目前,我国工业园区依然存在能效偏低、精细化程度不高、新能源比例不高等问题,研究工业园区多能互补综合能源服务业务方案对实现工业园区内能源梯次利用效率的最大化、优化园区整体能源结构配置、促进能源综合利用水平提升、提升园区综合经济效益具有重要意义.为探究工业园区综合能源服务特点,介绍工业园区综合能源系统的研究背景和用能特点,...     

多能互补智慧园区能源系统优化运行方法

在当前面临能源转型、电力供应紧张以及“碳达峰、碳中和”目标背景下,构建以清洁能源为主的工业园区能源系统,具有节能减排、提高能效水平的重要意义。考虑多能互补和不同类型储能,提出一种智慧园区能源系统优化运行方法。分析工业园区负荷特性与需求,结合不同类型的储能配置,建立工业园区能源系统模型;综合考虑园区能源系统投资成本、负荷需求、能源利用率、电/冷/热储能、季节性需求、分时电价构建优化目标,以年收益最大为目标,提出一种结合BP神经网络与分支定界法的优化运行模型。以某园区为验证对象,相比于传统的园区热电联产模式,提出的智慧园区能源系统优化运行方法能有效地提高清洁能源利用率8%,减少碳排放,提升能源系统的经济效益。     

考虑电热气耦合特性的低碳园区综合能源系统氢储能优化配置

氢储能具有零碳排放、电热气联供等诸多优点,有望成为实现碳中和目标的重要支撑技术.针对工业园区综合能源系统的电热气负荷需求特点以及低碳化发展的总体需要,提出了一种以氢储能作为多种能量形式转换枢纽的低碳园区综合能源系统架构,在分析氢储能单元电热气多能特性的基础上,建立了氢储能多能联储联供模型;进一步地,以投资运行成本以及碳排放为优化目标,提出了园区综合能源系统氢储能单元优化配置模型.基于实际算例分析了清洁能源发电及热电负荷特性、碳减排政策、氢储能投资成本等关键因素对综合成本及碳减排目标的影响,验证了通过配置氢储能降低园区综合能源系统供能成本和碳排放的可行性,并指出了其典型的适用场景.     

基于多能互补的综合能源控制系统研究及应用

综合能源系统是实现产业园区内冷、热、电、气多能协同发展的重要手段。以某创新基地多能协同利用控制需求为基础,根据该创新基地的用能特点,构建了一种集多元能源监控、能量管理、能效管控、需求侧响应等功能为一体的综合能源控制系统方案,并得以应用实施。通过创新基地能源互联网的物理架构、供能侧方案以及控制系统的运行方式,展示了基于多能互补的综合能源过程控制系统所实现的功能。     

产城融合型低碳产业园智慧综合能源方案研究∗

新时代下,能源消费的增量逐渐从高耗能行业转向居民生活、商业建筑和新兴产业,特别是高新产业和城 市结合的产城融合型产业园.实现产业、商业、配套服务等多核联动,绿色、低碳、高效发展对这类工业园区尤为重 要,产业园区是区域经济发展、产业调整和升级的重要空间聚集形式,工业园区碳排放可达全国总碳排放的３１％左 右,成为双碳目标下的减排关键所在.因此,对产业园区综合能源建设的要求也越来越高.为此,针对园区综合能源 建设方案进行了详细的分析和讨论.     

园区与区域能源互联网需求互动的动态协同优化运行分析

能源互联网在资源禀赋、运行调度、效益需求、能量管理等多要素驱使下产生多维度的分层现象,在考虑下层园区与上层区域能源互联网需求互动背景下,首先提出典型下层园区与上层区域能源互联网需求互动分层基础结构,阐述了分层能源互联网结构中多能源生产、转换、传输、分配、消费系统的基本流程;然后,针对下层园区能源互联网高能效运行需求、上层区域能源互联网高经济运行需求,分别对应提出下层园区能源互联网火用效率能效动态协同优化运行模型、上层区域能源互联网经济动态协同优化运行模型;其次,将火用效率能效、经济多目标优化问题映射到合作博弈策略中,并分别设置各个单目标为合作博弈的参与方,进而提出基于合作博弈的分层协同优化求解方法;最后,通过算例分析对比验证了下层园区与上层区域能源互联网需求互动的动态协同优化运行分析模型及方法的合理性、有效性。     

工业园区综合能源系统低碳经济优化运行模型

工业园区的二氧化碳排放量高达全国的31%,并呈现出持续增长势头,因而工业园区成为科学精准碳减排、践行碳中和的重要抓手。首先建立了考虑碳捕集技术的电、气、热、冷多能耦合的工业园区综合能源系统模型,降低碳排放的同时为新能源的利用提供新途径;接着利用生命周期评价方法(life cycle assessment, LCA)分析了园区中不同能源链的温室气体排放并对园区碳足迹进行核算,计算出奖惩阶梯型碳交易机制下的碳交易成本;最后,基于碳捕集技术和奖惩阶梯型碳交易机制,以系统总成本最小为目标构建工业园区综合能源系统低碳经济优化运行模型。算例分析表明,所提优化模型的总成本增加8.56%,但碳交易成本降低58.46%,证明碳捕集技术的引入与奖惩阶梯型碳交易机制能够促进园区的节能减排,在保证经济社会发展的同时,践行“双碳”目标。     

面向全过程碳足迹的园区综合能源系统碳感知与优化方法

园区作为区域经济发展、产业调整升级的空间承载形式,是我国能源消费的重要主体,发展多能互补、绿色高效的园区综合能源系统是实现“双碳”目标的重要途径。因此,结合园区综合能源系统的供能特点,提出了全过程碳足迹的概念,其包括外生碳足迹和内生碳足迹2部分。首先,针对外生碳足迹,即汲取自公共能源网络的能流对应的碳足迹,研究了多能流虚拟碳流传输机理,提出了多能流的统一节点碳排放强度评估模型和公共能源网络节点碳排放强度的预测方法,以实现外生碳足迹的可观。然后,结合外生碳足迹和内生碳足迹,考虑园区柔性负荷的用能特性,建立了面向全过程碳足迹的园区综合能源系统低碳优化模型。最后,通过仿真分析验证了所提方法的正确性和有效性。结果表明,基于所提优化模型,园区综合能源系统能够根据外部公共能源网络的运行状态做出及时响应,进而利用其多能互补赋予的灵活性最小化自身碳足迹,实现深度减排的目标。     

考虑建筑供冷区域储能特性的工业园区综合能源系统日前优化调度模型

工业园区具有能源种类多、多能互补等特点，用户侧建筑物的储能特性可以提供额外的运行灵活性，以一定的调节能力响应实时电价。文章提出一种考虑建筑供冷区域储能特性的工业园区综合能源系统的日前优化调度模型。首先，针对工业园区各供能与储能设备进行元件建模，并进一步建立了基于详细建筑物热模型的建筑供冷区域储能模型；然后，以园区综合能源系统的总运行成本最小为目标，将各元件与储能模型集成到园区综合能源系统调度模型中，分析调度框架，构建优化调度模型；最后，通过算例分析验证了该模型的有效性。算例结果表明，建筑物的储能特性可有效降低购电功率和运营成本。     

考虑多能协同的工厂综合需求侧响应模型

在能源互联网背景下,分散化的能源市场和能源网络结构使得传统的电力需求侧响应(DR)将逐步向综合需求侧响应(IDR)的方向发展。IDR是能源互联网中实现用户深度参与系统调控、传递能源市场价格信号、参与能源市场的重要切入点,是电力DR理论在能源互联网中的扩展。针对工业园区提出了一种工厂IDR模型,同时将光伏、电储能、冰蓄冷和水蓄冷等分布式资源考虑在内。建立园区内能源系统IDR的物理和数学模型,并将其转换为混合整数线性规划用分支定界法进行求解。仿真结果表明,通过IDR模型的优化,多种能源协同互补,并引导用户制定合理的综合能源利用方案,提高了用户侧的用能效率,减少了用户的用能成本;所提模型在工厂的经济性、灵活性以及系统运行方面均带来了一定的效益。     

考虑碳交易和电动汽车充电负荷的工业园区综合能源系统调度策略

为实现“双碳”目标，优化工业园区多能利用形式，提出了一种工业园区综合能源系统调度策略。首先，针对工业园区能源多元化的特点，设计汇聚电、热、氢能源的工业园区综合能源系统；然后，基于工业园区的负荷可调节能力差的特性，将电动汽车作为可灵活调整的柔性负荷加入综合能源系统的调度过程；进而搭建以系统总运行成本最小为目标函数，考虑碳交易机制和电动汽车充电负荷调节比例的经济性数学模型；最后，在MATLAB中调用CPLEX求解器对4种对比方案进行求解及分析。结果表明：所提出的调度策略中，引入碳交易机制能够在日运行中降低4.5%的碳排放量，调整30%以下的电动汽车负荷比例能够降低1.54%的运行成本。在清洁能源持续发展和未来技术发展趋势下，成本将会进一步降低，该研究可为工业园区能源系统的优化调度提供参考。     

基于综合需求响应的工业园区联络线功率控制

为平抑可再生能源系统所引起的联络线功率波动,工业园区通常采取整合园区内部所有源荷设备进行统一集中管理或基于电力需求响应的简单源荷互动运行模式,未能充分挖掘园区多能负荷综合需求响应的潜力。在分析工业园区用能特点的基础上,文中提出了一种基于综合需求响应的联络线功率控制方法,建立了园区与生产任务相关的储能、空调负荷以及电动汽车的综合需求响应特性模型,并通过激励多元用户进行需求响应以平抑功率的波动,有效实现了兼顾综合运行成本及跟踪控制误差的联络线功率控制。结合南方某蓄电池生产工业园区进行算例分析,结果表明该方法能降低园区经济损失,使内部负荷用户受益,并确保对联络线功率计划的有效跟踪。