考虑不确定性及电/热储能的综合能源系统两阶段规划-运行联合优化方法

随着高比例可再生能源接入综合能源系统,在系统规划及运行优化过程中充分考虑不确定性及电/热储能灵活性的问题至关重要。提出了一种考虑可再生能源及多能负载不确定性的综合能源系统两阶段规划-运行联合优化方法。充分挖掘电/热储能的灵活性与上述不确定性的关系,进行互补平衡并改善系统的可靠性与经济性。所提出的两阶段优化问题在第一阶段主要考虑综合能源系统及储能设备的规划问题,包含0-1变量;第二阶段考虑系统运行问题,包含不确定性参数及多种连续变量。通过仿真算例分析了多类型储能配置对综合能源系统规划问题的影响和不确定性参数的场景数量在两阶段随机优化问题中的影响,并对比分析了两阶段随机优化与两阶段鲁棒优化的优缺点。分析结果为综合能源系统灵活配置电/热储能设备、考虑不确定性参数问题提供建模求解的策略及建议。     

计及动态氢价和不确定性的区域综合能源系统规划—运行两阶段优化

综合能源系统对提高能源利用率、推进能源转型和节能减排具有重要意义。随着可再生能源大规模接入和电、氢、热等能源需求多样化,综合能源系统面临供需侧的多重不确定性。因此,提出一种计及动态氢价和不确定性的区域综合能源系统规划-运行两阶段优化方法。首先,提出了一种具有实际物理意义的非线性动态氢定价机制,实现售氢价随可再生能源占比动态变化,以促进可再生能源发电制氢。随后,将该机制引入规划-运行两阶段协同优化过程中,通过配置合理的设备容量和制定经济的运行计划,最小化系统建设及运行成本。同时,基于模糊机会约束规划方法描述可再生能源出力及负荷需求的不确定性,以增强系统稳健性。最后,通过算例仿真验证所提优化模型及方法的有效性。     

计及热网热惯性的沼气热电联产发电灵活性评估

随着碳中和和清洁供暖目标在农村地区的推广，电力和能源系统运行灵活性发挥着越来越重要的作用。针对这一趋势，以沼气热电联产系统为对象，提出一种计及热网热惯性的灵活性评估方法。首先，介绍了零碳农村综合能源系统的结构特征和运行目标，建立了覆盖沼气热电联产系统、沼气池、供热管网的模型。在此基础上，给出了适用于含热网的沼气热电联产灵活性的关键性能指标和评估方法。为了应对热网灵活性评估带来的延时最优控制问题，给出分解-聚合的评估方法，保证用户供热的同时，支持电力系统运行。算例结果表明，通过挖掘热网的灵活性消除热能供需之间的不平衡，能够有效提升热电联产灵活性，同时避免增加出力过程对于额外产生热量的浪费。     

电-气综合能源系统多故障两阶段恢复策略

考虑电-气综合能源系统中电力系统和天然气系统的耦合运行情况,并运用储电、储气、P2G等设备,提出了两阶段的恢复策略和恢复模型。在应急恢复阶段以恢复过程中电-气综合能源系统的经济损失最小为目标,优先恢复负荷能源供应及一部分故障设备,在综合恢复阶段恢复剩余的故障设备。构建了一个考虑多种设备的两阶段故障恢复混合整数模型,并运用分段线性化的方法进行处理。得出故障恢复过程中的最优拓扑恢复序列,并给出最优恢复方案,最终使系统在恢复进程中综合经济损失最小并使恢复效率达到最大。最后通过仿真验证了所提策略的有效性。     

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。     

计及动态响应特征的农村综合能源系统分层调控

针对农村综合能源系统中平抑间歇式可再生能源波动造成的生态养殖热电联产系统大范围出力波动问题,提出了一种计及储能和热电联产快慢协同的农村综合能源系统分层控制框架.首先,分析了生态养殖过程中的废弃物和沼气发电的多能耦合特征及其典型结构.进而,建立考虑光伏发电、沼气热电联产、生物质储能等的生态综合能源系统模型,提出基于饱和滤...     

计及源-荷不确定性的综合能源系统两阶段优化调度

“双碳”背景下,为实现清洁能源稳定消纳,降低能源机组碳排放,提高综合能源系统运行经济性,提出一种低碳综合能源系统两阶段优化调度策略。日前调度考虑综合需求响应平抑供需差异波动风险,基于条件风险价值理论优化供能方案,保障系统运行稳定性;日内供能通过构建低碳综合能源系统模型,引入碳捕集设备、储碳装置与电转气协同运行,进一步消纳清洁能源的同时,提升系统的低碳性和经济性。基于此,构建以综合成本和碳排放量最小为低碳经济运行目标的模型,利用max-min模糊算法得到折中最优解,通过设置不同场景,对比验证了所提方案的有效性。     

计及新能源出力不确定性的电气综合能源系统协同优化

随着波动性强的新能源大规模接入配电网,主网下网功率波动增强,危及主网运行安全。为了有效降低新能源消纳对配电网的不利影响,建立了考虑新能源出力不确定性的电气综合能源系统协同优化模型。其中,动态场景方法被用来刻画新能源出力的不确定性,优化目标为最小化全系统运行成本和主网下网功率波动量。模型中考虑了温控负荷调节能力及配电网交流潮流和天然气网潮流等约束。利用分段线性化和二阶锥松弛方法,将模型转化为混合整数二阶锥规划问题。最后,在IEEE 33节点配电网和23节点气网构成的电气综合能源系统进行夏季和冬季算例仿真,验证了利用惯性更大的气网平抑主网下网功率波动的有效性。同时,仿真结果表明利用温控负荷调节能力可降低系统成本,且确保系统运行的安全。     

多区域综合能源系统的两阶段容量优化配置方法

综合能源系统(integrated energy system,IES)是能源体制改革的重要内容,对多区域IES进行统一规划与调度能够进一步改善IES的经济性与环保性。针对IES容量规划与运行问题,提出一种多区域IES两阶段优化方法。第一阶段优化是一个多目标规划问题,其目的是使经济成本和环境成本最小;第二阶段优化是一个运行问题,其主要作用是确定系统的最优运行方案。将多区域IES联合规划的结果与独立规划的结果进行比较,仿真结果表明,多区域综合能源系统联合规划更加经济实用。     

基于鲁棒随机模型预测控制的园区综合能源系统两阶段优化

可再生能源发电与负荷的不确定性给园区综合能源系统的安全准确调度带来了巨大挑战,为了提高系统调度的准确度和运行经济性,提出了一种基于鲁棒随机模型预测控制的两阶段优化调度策略.该模型考虑到园区综合能源系统中负荷预测误差分布的规律性和可再生能源出力波动的概率分布难以准确刻画的特点,分别利用随机优化和鲁棒优化处理负荷侧和发电侧...     

计及多能源集线器的电热综合能源系统分布式优化

由于电热综合能源系统各主体信息不共享、存在隐私保护等,区域内不同主体的自治决策和通信安全变得至关重要。为此,提出一种基于交替方向乘子法(ADMM)的电热综合能源分布式优化方法,以实现电热综合能源系统中能源集线器(EH)的自治决策和分布式优化。建立了电热综合能源系统与EH的优化调度模型,并建立了基于ADMM的电热综合能源系统分布式优化模型,实现了综合能源系统运营商与多个EH运营商的分布式功率交互。同时,采用自适应步长的方法求解所建立的模型,提高了算法的收敛性。     

考虑需求侧电热气负荷响应的区域综合能源系统优化运行

作为能源互联网的基础,综合能源系统将是未来能源发展的重要方式,实现区域内综合能源系统的协调运行会变得至关重要。在考虑到需求侧天然气与电能同样具有商品属性,类比电负荷的峰谷分时电价策略,首先搭建天然气和电能峰谷分时价格及热能负荷响应数学模型。其次建立了以运行成本最低为目标函数,对供需平衡和供储能设备等设立约束的电热气联合供应的区域综合能源系统模型。算例分析表明,考虑到电热气需求侧响应将会优于不考虑或者只考虑单一和两者响应,可达到运行成本更低、削峰填谷、减少弃风弃光和提高能源利用率等优势。     

考虑光热集热单元的氢储能热电联供综合能源系统容量优化配置

氢储能技术具有零污染、效率高、来源丰富等特点，是太阳能高效利用的重要手段。但是当氢储能进行热电联供时，因热电耦合约束的存在，其供能灵活性较差。针对上述问题，设计了一种考虑光热集热单元的氢储能热电联供系统，将光热集热单元作为氢储能系统的额外供热源，以系统的供能经济性为目标，建立含光热集热单元的氢储能综合能源系统容量优化配置模型。以典型的综合能源系统热电联供为算例进行仿真，验证了光热集热单元对提升氢储能热电联供能力的有效性以及所提氢储能综合能源系统容量优化配置方案的经济性。     

考虑热网传输延时及储热的电-热综合能源系统日前优化调度策略

综合考虑热网传输延时及储热的优化调度,可显著提高电-热综合能源系统的灵活性,在实现系统经济运行的同时,进一步提高系统的新能源消纳能力。对此,文中提出考虑热网传输延时及储热的电-热综合能源系统日前优化调度策略。首先,建立描述热网的传输延时和储热的供热系统模型;接着结合具体的能源设备,将热网作为调度资源参与到日前优化调度中,提出一种热网传输延时及储热的日前优化调度模型,实现对热网虚拟储能的调度利用。最后对不同场景下含风电的电-热综合能源进行算例分析,验证了文中所提方法的有效性。仿真结果表明,该方法可利用热网传输延时和储热进一步降低系统的运行成本,提高风电的消纳率。     

含电转热氢装置的综合能源系统经济运行

为解决富余电力对电网的冲击问题,需要为分布式电源配置储能装置,以提高综合能源系统运行经济性。将富余电力转化为氢气已经被证明是有效的处理方法,然而传统的电氢转换效率通常低于70%,且忽略了转换过程中的热损失问题。基于此,首先,介绍了一种考虑热回收的电转氢技术,即电转热氢技术。其次,将电转热氢技术应用于电解槽中,提出了一种含电转热氢装置的综合能源系统模型。同时,以购电成本、购气成本以及富余电力惩罚成本最小为目标,协同考虑电转热氢装置的温度特性,设计了三种不同的工作场景。最后,使用改进粒子群优化算法求解可知,引入电转热氢装置后,系统交易成本降低了1.48万元。算例结果表明,电转热氢装置的加入能够有效提高综合能源系统的经济性,验证了所提模型的有效性。     

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。     

基于分层次DBSCAN-VBSO算法的区域综合能源系统两阶段调度优化

构建了一种面向园区级区域综合能源系统的日前-实时两阶段经济性调度优化模型。建立了综合考虑系统各类运行成本的日前经济性调度模型;在日前调度基础上通过修正各个微源机组、储能的运行状态并考虑柔性负荷的需求响应,构建了实时调度优化模型;为求解上述调度优化模型,提出了一种分层次密度聚类的变异头脑风暴优化(DBSCAN-VBSO)算法,通过保持种群多样性以增强算法的优化性能和计算效率;对综合能源系统两阶段调度模型和求解算法进行仿真计算。算例结果表明:采用两阶段调度优化模型能够有效提高可再生能源利用率,降低系统运行成本。并且算例结果验证了分层次DBSCAN-VBSO算法在求解此类优化问题时的有效性和优越性。