区域综合能源系统参与电力-天然气市场优化调度研究

可再生能源出力的不稳定及间歇性增加了其参与电力市场交易报价难度,区域综合能源系统通过调度系统内部能源,能够减小其在市场中的报价偏差,提高能源利用效率,有助于系统及市场稳定运行。考虑风电、储能、电转气和微型燃气轮机等设备以及负荷侧需求响应,构建区域综合能源系统参与电力-天然气市场运行优化调度策略。首先,建立涵盖多类型能源设备的区域综合能源系统,描述电力、热力及天然气等能源互补转换关系;其次,考虑风电出力不确定性,构建基于两阶段鲁棒优化的区域综合能源系统优化调度模型,进一步将综合能源系统作为一个市场主体参与电力及天然气市场交易;最后,算例验证了区域综合能源系统内部调度可以降低风电出力偏差影响,提高系统稳定性和经济性。     

电力-天然气区域综合能源系统多能流计算及静态稳定性分析

冷、热、电负荷的急剧增长为区域综合能源系统的稳定运行带来挑战,为此提出构建含有能源集线器的电-气联合系统模型。首先根据电网的静态电压稳定指标的思想,提出气网的静态气压稳定指标概念,分析负荷变化对区域综合能源系统中子系统的影响;继而利用分解求解法进行多能流计算,并根据子系统的指标曲线确定薄弱子系统。结果表明,系统负荷与所提出的指标呈正相关,且所提指标可用于确定区域综合能源系统的薄弱子系统,为系统的静态稳定分析提供帮助。     

考虑天然气网络状态的电力–天然气区域综合能源系统稳态分析

在区域综合能源系统中,电力系统与天然气系统两部分耦合密切,该文重点讨论以电力和天然气系统为主的区域综合能源系统的运行规律,为简单起见,称其为"电力–天然气区域综合能源系统"。为研究电力与天然气系统间的交互影响,首先借鉴电力系统较为成熟的稳态分析思路,对综合能源系统中的天然气环节进行建模与求解,关注以能源集线器为核心的电/气之间耦合环节;进一步,构建电力–天然气区域综合能源系统稳态分析综合求解模型。在此基础上,探究天然气系统网络状态改变(如天然气气质改变、负荷调节与引入注气点)对其自身以及区域综合能源系统的影响。经算例验证,所提的综合求解模型可有效反映天然气系统网络状态变化对其他耦合系统的影响。     

电力-天然气集成能源系统的统一规划模型与Benders解耦方法

近年来随着天然气发电渗透率的逐步提高,电力系统规划和运行时就需要适当考虑天然气系统的影响。同时,多能源互联代表了未来能源系统的发展趋势之一。这样,电力系统和天然气系统的统一规划和运行就成为值得研究的重要问题。在此背景下,在考虑天然气系统稳态潮流模型的基础上,对电-气集成能源系统的统一规划进行了初步探索。首先,研究了考虑电力系统和天然气系统边界条件约束的电-气集成能源系统的统一规划问题,对燃气电厂、输电线路、天然气供给站、天然气管道的选址和定容进行优化,构造了混合整数非凸非线性规划模型。接着,采用Benders解耦将该混合整数非凸非线性规划问题简化为双层主、子问题,并分别采用高效的商业求解器CPLEX和IPOPT迭代求解。最后,采用所构建的包括54节点电力系统和19节点天然气网络相互耦合的电-气集成能源系统,说明了所发展的基于Benders解耦的统一规划模型的可行性。     

综合能源系统建模仿真规划调度及效益评价综述与展望

建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系是实现能源革命、落实《能源发展"十三五"规划》的共同目标和要求。目前,综合能源系统的系统建模是能源领域研究的热点问题。在已有研究的基础上,对综合能源系统中建模仿真、规划运行、协同调度及效益评价等关键技术和问题进行梳理和归纳,提出了未来综合能源系统领域的研究重点和发展方向,以期为相关研究和项目落地提供参考和借鉴。     

基于物联网的园区综合能源系统快速通信网络建模与仿真

随着园区综合能源系统(integrated energy system,IES)对系统状态感知、调控水平要求不断提高,关键信息在通信网络中的高效传输成为综合能源系统状态快速感知、快速调控的关键.首先提出基于物联网的园区综合能源系统信息采集、传输、控制体系,结合综合能源系统物理3层架构建立基于物联网的园区综合能源系统3层...     

考虑天然气-电力耦合的多能源系统风电消纳分析

燃气-蒸汽联合循环机组将电热冷气等多种能源系统耦合成多能源系统,电转气(P2G)技术应用于消纳弃风,进一步加强了电力与天然气2个系统间的耦合。文中探讨了P2G的消纳弃风原理,研究了P2G设备的启停控制策略,并建立了基于P2G的气电耦合模型和天然气管网储气模型,构建了考虑天然气-电力耦合运行的多能源系统协同优化调度模型。最后通过算例仿真,分析了计及天然气-电力耦合的多能源系统的消纳弃风效果,以及天然气管网储气能力与P2G配置容量的关系。研究表明,充分利用天然气管网的储气能力可进一步消纳弃风,且管网储气能力越强,系统配置的P2G容量可越小。     

并联型有源电力滤波器系统建模与仿真

系统采用基于矢量运算的恒频积分算法，设计三相三线并联型有源电力滤波器PAPF。它具有算法简单，计算代价小，电压利用率高，开关损耗小，动态响应快等优点。通过Matlab／SimPowerSystems建造的模型仿真验证了这一算法，其中用三角波代替了恒频积分中必须的积分复位环节。分析仿真的结果，认为这种算法完全可以采用DSP控制，取代传统文献所采用的模数混合控制，从而有效提高控制器的抗干扰和灵活性。该仿真为设计一个采用该算法进行DSP控制且可靠的PAPF提供了研究平台。     

复杂电力电子电机系统的建模与仿真

采用单独建模、联合仿真的方法,研究了复杂电力电子电机系统的建模与仿真方法,并采用VisualC 编制了一个三电平逆变器控制的长定子直线同步电机系统的仿真程序,验证了所建立模型的正确性。     

大规模综合能源系统电-气-热多能潮流建模与计算方法

为了提高能源利用效率与实现能源清洁供应,综合能源系统IES已成为支撑能源转型的重要技术。研究掌握IES多能流耦合机理,对开展后续系统规划、优化和分析问题的研究具有重要意义。本文提出了一种适用于含电、气、热网络的大规模综合能源系统电-气-热多能潮流计算方法。首先,建立了电力网络、热力网络、天然气网络的稳态数学模型;建立了基于通用能量母线模型的IES耦合环节数学表达形式;在此基础上,采用牛顿-拉夫逊方法对大规模综合能源系统多能潮流计算模型进行解耦求解;最后,通过算例分析验证了所提出方法的有效性。     

考虑热系统热力学属性的电-热综合能源系统建模

为解决目前热电系统模型仿真度差的问题,基于热力学定律对包含燃气锅炉、储热罐、热水管网和居民热负荷的热系统进行了建模研究。建立了包含供热和供电两种能量流的电-热综合能源系统模型,采用了能量数值作为链接点对电-热系统进行协调控制,并在MATLAB/Simulink平台上进行热电系统的动态仿真分析。多个场景的仿真结果验证了模型实现热需求和CHP机组上网电量两者的解耦,提高了系统对风能的吸纳能力以及模型的有效性。     

综合能源天然气网混氢输运的仿真与调度综述

发展清洁、安全、高效且来源广泛的氢能对建设低碳清洁的能源结构体系至关重要。天然气网混氢输运是综合程度更高的综合能源系统,通过将氢气掺混进入天然气管网,实现高效、经济的氢气大规模消纳和长距离运输。提出了综合能源天然气网混氢输运的2个关键问题：考虑掺混过程瞬态特性与输运过程分布参数特性的混氢输运天然气管网仿真方法和考虑管材、气网设备和用户终端设备约束的混氢输运天然气管网调度方法。在此基础上,综述了现有文献中氢气的掺混特性、输运特性、瞬态特性、冷凝和渗透特性及混氢天然气对管材、设备的影响。最后,总结了世界范围内现有的混氢示范项目,提出了综合能源天然气网混氢输运的未来研究方向。     

面向综合能源系统建模与分析的能量网络理论

在综合能源服务的新业态和商业模式下,对综合能源系统建模与物理机理分析的基础研究显得尤为重要。首先分析了综合能源系统在建模与分析两方面的国内外研究现状及发展动态;接着阐述了能量网络理论方法对综合能源系统建模与分析的研究体系,包括"综合能源系统统一建模理论"以及"综合能源系统中能量和的动力学行为分析",并剖析了其中的关键科学问题;然后给出了具体的研究方案,提出了"建模与物理机理分析"研究的核心方法构想;最后围绕能量网络理论研究阐述了如何建立完善的能量网络理论、实现多能系统统一建模,并引入和对综合能源系统特征进行了描述,分析了面临的挑战,对前景进行了展望。     

电力-天然气网络耦合系统研究综述

随着新能源装机比例的不断提升,燃气轮机平抑新能源波动性作用越发凸显,由此带来供电供气的一系列问题,越来越需要将电网和气网协同考虑。电转气技术将原来单向耦合的气—电混合系统转换为双向耦合。对涉及的天然气系统建模的普遍性、共通性问题进行了阐述,着重介绍了电力系统和天然气系统的协同优化研究,主要包括仅依靠燃气轮机作为能源接口的双网单向耦合系统研究进展和包含电转气的双网双向耦合优化研究情况。此外,对含电转气装置的电网和天然气网络耦合系统在国内外的实际工程应用情况进行概述,最后对今后双网耦合系统需要深入研究的问题进行了初步展望。     

用户级综合能源仿真分析系统研究与开发

为了在规划阶段合理把控综合能源系统布局,充分发挥综合能源系统高效运行优势,结合分布式综合能源站的实际建设需求,提出用户级综合能源仿真分析系统的逻辑构架、仿真方法和功能模块等设计思路,并采用Visual Studio企业应用平台对综合能源仿真分析系统进行开发。系统的仿真分析以整体经济效益、运营环节效益、综合能效为可选优化目标,综合考虑不同季节负荷水平、系统运行方式、系统资源配置等因素,通过负荷分析、容量配置以及优化运行,实现综合能源系统最优配置方案的自动生成,并具备不同优化方案设计对比功能。以某用户级综合能源园区为例进行仿真分析,计算分析结果与实际分布式能源站项目可研报告中的拟建设规模基本一致,充分表明了仿真分析系统的有效性与实用性。     

基于PSASP的综合能源仿真分析系统

综合能源系统(integrated energy systems,IES)近年来在世界范围内得到广泛关注。基于电力系统分析综合程序(power system analysis software package,PSASP)的图模一体化平台,开展了IES仿真系统的研究,功能包含生产模拟分析、能量流稳态计算和动态仿真。生产模拟采用混合整数线性优化(mixed integer linear programming,MILP)方法,对包含传统电力、风电和光伏可再生能源、天然气、热力、储能等的IES实现多阶段优化分析。IES稳态能量流计算采用电-气-热能源子系统交替顺序求解方式实现,天然气、热力流体网络采用回路方程形式。以天然气为例,对回路法进行了分析,给出了IES稳态能量流分析的计算流程。对生产模拟、稳态能量流计算和动态仿真的一些关键技术环节进行了分析。     

风光储综合能源系统建模与小干扰稳定性分析

采用多频段阻尼控制策略可抑制风光储综合能源系统接入电网导致的多频振荡现象。搭建采用多频段阻尼控制策略的风光储综合能源系统的数学模型,基于特征值分析法分析风光储综合能源系统的小干扰稳定性。最后,为验证采用多频段阻尼控制策略可实现风光储综合能源系统在小干扰下可稳定可靠运行,利用Matlab/simulink搭建了仿真模型并进行分析。仿真实验结果表明：风光储综合能源系统中储能装置采用多频段阻尼控制策略时,可增加不同频段的阻尼能力,有效抑制多频段振荡,实现小干扰稳定。     

综合能源系统建模及效益评价体系综述与展望

构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系是能源革命、《能源发展"十三五"规划》的共同目标和要求。在此背景下,综合能源系统的理念应运而生,它是电、气、热、冷等各类能源统一规划、统一调度的综合性能源系统。目前,综合能源系统的系统建模是能源领域研究的热点问题,但已有研究大多是围绕某一特定/假定的区域能源系统进行建模,对综合能源系统的典型架构和系统模型尚缺乏统一的定义和梳理,同时对综合能源系统的效益评价体系研究仍处在起步阶段。在已有研究基础上,提出了区域型综合能源系统的典型物理架构,围绕系统中的独立型设备和耦合型设备构建了对应的物理和经济模型,并对当前综合能源系统的效益评价指标体系和评价方法进行了梳理,提出了未来综合能源系统建模及效益评价体系研究领域的研究重点和发展方向,以期为相关研究和项目落地提供参考和借鉴。     

基于CCHP耦合的电力、天然气区域综合能源系统优化规划

提出了一种基于冷热电联供系统(combined cooling heating and power system,CCHP)耦合的电力、天然气区域综合能源系统(integrated community energy system,ICES)优化规划模型,考虑配电线路、燃气管道的规划和运行,用CCHP作为电—气耦合枢纽,以ICES总投资、运行成本最低为优化目标,进行多阶段规划和多场景分析。通过算例仿真,得到了配电线路、燃气管道的扩容和新建方案以及CCHP的选址定容方案,验证了模型的合理性;相比于传统分供系统(separation production,SP),采用CCHP作为耦合枢纽的优化模型具有更高的经济性;同时分析了电价、天然气价格对CCHP系统购电量、购气量的影响。