计及灵活性多目标电-热-交通综合能源系统区间优化运行

大量新能源和电动汽车接入后,导致电-热-交通综合能源系统有较大的净负荷变化,需要系统具有一定的灵活性以匹配源荷两侧的不确定性。如何处理不确定性与灵活性的矛盾,以及如何实现经济性和灵活性的平衡,是电-热-交通综合能源系统目前面临的难题。鉴于此,提出一种计及灵活性多目标电-热-交通综合能源系统区间优化运行模型,以经济成本最小和系统灵活性最大为目标,综合平衡系统的经济性和灵活性。利用区间数学描述风电出力和电动汽车负荷的不确定性,将传统等式约束转化为区间表达的形式,使其更具合理性。利用改进的多目标量子免疫算法对优化模型进行求解。以辽北某综合能源系统为例,设定3种不同场景以验证所提方法的有效性。     

考虑灵活性供需平衡的含电转氢综合能源系统鲁棒优化调度

高比例新能源含电转氢综合能源系统中,新能源不确定性对系统产生较大冲击与影响,系统灵活性充裕度成为必须考虑的因素。因此,提出一种考虑灵活性供需平衡约束的含电转氢综合能源系统鲁棒优化调度方法。建立含电转氢综合能源系统各类灵活性资源供需模型,对各类灵活性资源调节能力进行了描述。采用鲁棒优化中基数性不确定集合方法描述风电预测误差,将风电预测误差和经济调度决策者视为博弈的竞争。依据零和博弈理论,建立计及灵活性供需平衡的含电转氢综合能源系统鲁棒优化模型。在鲁棒优化的基础上,分析了系统内新能源不确定性及灵活性供需平衡对于系统的影响。对东北某实际含电转氢综合能源系统的仿真分析表明,所提方法可有效应对风电出力的不确定性,兼顾系统的经济运行和灵活性。     

综合能源系统电-气-冷-热互济协调规划模型研究

传统能源系统往往单独进行运行分析而忽略掉各能源系统之间的耦合关系,导致不同能源之间无法充分互补。综合能源系统能够整合一定区域内的多种能源以保证满足多元化需求,同时提高能源利用效率,已成为支撑能源转型的重要技术。首先介绍综合能源系统中电-气-冷-热各个耦合设备的建模,并在此基础上进行综合能源系统潮流分析,进一步构建各能源协同互济的综合能源系统协调规划模型,最后结合实例验证综合能源系统的可行性与实用性。     

考虑灵活性需求的园区综合能源系统协同优化配置

为了进一步考虑灵活性需求对综合能源系统(IES)资源配置的影响,在IES规划过程中,提出一种计及灵活性需求及新能源不确定性的园区IES协同优化配置方法。基于价格弹性理论建立综合需求响应(IDR)柔性负荷模型,采用Z-number方法描述IDR认知过程与结果的不确定性;考虑新能源的随机性和相关性,利用非参数估计法与Frank-Copula函数改进风光出力联合概率模型,得到典型日风光出力曲线;以IES运营商年化总成本最低为目标,构建上层优化设备型号与台数、下层优化机组运行的IES双层协同配置模型。算例结果表明相较于未考虑IDR及新能源不确定性的场景,所提配置模型减少了成本,进一步提高了经济性,同时配置方案充分考虑源荷双侧不确定性给系统带来的运行风险问题,从而实现了IES规划经济性与运行安全性的平衡。     

考虑多能灵活性的综合能源系统多时间尺度优化调度

含电热气多种能源的综合能源系统中,复杂的能量转换关系以及可再生能源和负荷的波动性,给综合能源系统的灵活安全运行带来了挑战.为了减小新能源和负荷不确定性对系统的影响,同时提升系统的功率平抑能力,提出了考虑多能灵活性的综合能源系统多时间尺度优化调度策略.首先,在日前调度中建立多能灵活性状态方程,以日运行成本最小为目标,构建...     

计及电-气-热综合能源系统的输配协同优化调度

具有强不确定性特征的风电渗透于各级电网,而传统的电、气、热能源系统相互分离、输配电网分级调度的运行模式难以挖掘全网资源实现全局最优的调度策略,从而影响风电的消纳能力。为此,提出了计及电-气-热综合能源系统的输配协同机组组合模型。首先,根据电-气-热IES多能耦合特性和输-配物理互联特征构建协同优化框架,确定全网统一分析和分布式优化的基本思路。在此基础上,对电-气-热三网耦合系统的输配协同优化调度进行逐层建模。然后,基于此模型,以联络线交换功率作为耦合变量,将其等效为虚拟能源站,并采用目标级联分析法实现对考虑电-气-热IES的主动配电网与输电网的解耦和分布并行优化求解。此外,针对天然气管道气流Weymouth方程的非凸性,采用增量分段方法将本文模型转换为混合整数线性规划问题。最后,以T6D2系统和T118D10系统为例,验证了所提模型和方法的有效性。     

参与多元耦合市场的电-气综合能源系统低碳经济调度

为进一步提升综合能源系统（IES）绿电消纳水平,减少CO2排放量及降低系统运行成本,提出一种计及绿证交易与碳交易交互机制下的IES低碳经济调度模型及其求解方法。首先,对传统阶梯式碳交易机制进行改进,并根据绿色证书碳减排原理,提出一种绿证-碳交易交互机制,即通过冗余绿色证书联动碳交易与绿证交易的耦合市场机制;然后,以系统总成本最小为目标,结合低碳技术,构建绿证-碳交易交互机制下计及碳捕集、利用与封存（CCUS）技术的电-气互联综合能源系统优化调度模型;最后,以IEEE39节点电网、比利时20节点气网构成的电-气互联综合能源系统为例进行仿真研究,结果表明所提方法在提高风电消纳的同时,可显著减少CO2排放。     

基于生-光耦合利用的乡村电-热综合能源系统规划

中国农村地区的太阳能、生物质能等可再生能源十分丰富,但能源利用率较低,污染较为严重。针对生物质能、太阳能等清洁可再生能源接入的乡村场景,考虑热网传输特性与农业生产负荷可调性,提出了一种基于生-光耦合利用的乡村电-热综合能源系统多目标规划方法。首先,基于生物质与太阳能资源的耦合利用构建了乡村综合能源系统典型架构,同时对热网虚拟储能功能、农业生产可调控负荷以及系统关键设备进行建模分析,并提出相关运行策略;其次,构建了兼顾经济性、环保性以及能效性的乡村综合能源系统规划优化模型,考虑投资能力、设备运行和能量平衡等约束,采用基于莱维飞行的粒子群优化算法(particle swarm optimization algorithm based on Levy flight, LPSO)求解规划优化方案;最后,以中国北方某县所属村镇为例进行规划仿真,结果表明所提方法是合理且有效的。     

面向电-气-热综合能源系统的恢复力研究现状与展望

构建综合能源系统有利于推动能源转型、助力实现双碳目标。针对可再生能源的不确定性以及不同能源系统间的耦合性的特点,提出一系列提升综合能源系统的恢复力的方法。首先,对电-气-热综合能源系统耦合性对恢复力带来的影响进行分析;然后,对综合能源系统恢复力建模包含内容、综合能源系统恢复力评估方法和综合能源系统恢复力提升策略进行总结;最后,对电-气-热综合能源系统背景下恢复力研究现存的问题和未来的发展方向做出展望。     

考虑灵活性供给约束的区域综合能源系统节点边际能价分解分析

高比例分布式可再生能源接入给区域综合能源系统（RIES）的灵活、经济运行带来了巨大挑战。为探究RIES运行灵活性与经济性间的内在机理联系,提出了一种考虑灵活性供给约束的RIES节点边际能价求解方法。首先,构建了市场环境下RIES日前调度模型,该模型重点考虑机组运行灵活性供给约束,包括多能能量供给及多能调节容量约束;然后,基于该模型求解RIES的节点边际能价,并对其进行分解,分析了热电联产机组运行灵活性供给约束对多能能价耦合的影响机理及尖峰价格形成机理;最后,采用电热联合RIES仿真算例进行多场景对比分析,结果表明,所提方法量化了多能运行灵活性供给对节点边际能价的多重影响,有效确定了机组多能灵活性供给的边际成本。     

综合能源系统灵活性：基本内涵、数学模型与研究框架

综合能源系统(IES)灵活性可服务于高比例可再生能源下电力系统可调节能力的提升。然而,IES灵活性机理复杂、内涵丰富,尚缺乏统一认识与系统化阐述。首先,从灵活性导向的规划设计、运行调控、市场机制以及量化与评估方法等角度全面综述了电力系统灵活性和IES灵活性的国内外研究现状,并归纳分析了电力系统灵活性和IES灵活性的联系与区别。其次,指出了高比例可再生能源背景下研究IES灵活性的必要性,进而从定义、基本要素和测度体系等角度揭示了IES灵活性的基本内涵。然后,定义了IES灵活性数学模型的通用形式,并结合示例给出具体阐述。再次,从物理机理、提升途径以及建模、量化与评估方法 3个方面构建了IES灵活性的研究框架。最后,总结展望了IES灵活性研究在内涵层面、机理层面和提升路径等方面的关键难题。     

考虑热备用的气-电耦合园区综合能源系统弹性调度

随着气-电耦合园区综合能源系统IEGS(integrated electricity and gas community system)内部能源耦合程度的逐渐增强和其日益增长的供能可靠性需求,制定合理有效的调度策略增强系统对供能端故障的适应性愈加重要。为此,计及IEGS电、气互补运行特性,制定了考虑蓄热装置热备用的气、电互补多阶段弹性调度策略。首先,计算各个时刻发生气源、电源故障时满足重要负荷所需的最小储能备用容量;然后,基于备用信息进行考虑热备用约束的日前经济调度,若发生源端故障,系统切换至故障运行模式,优先保证重要负荷供能;最后,选取夏季运行日数据进行调度策略的验证分析。结果表明,考虑热备用的IEGS气、电互补弹性调度策略可在不明显改变运行成本的情况下提升系统对源端故障的适应性,保证故障域内重要负荷的可靠供给,具有较强的运行弹性。     

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。     

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...     

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?     

电-热综合能源系统概率潮流计算

电-热综合能源系统中风电及负荷的随机性给系统的安全运行带来了巨大的挑战。为准确获得输出变量的概率特性,提出了一种基于半不变量法的电-热综合能源系统概率潮流计算方法。首先,采用截断通用分布模型和有界正态分布分别拟合风电出力和负荷的随机波动曲线。其次,针对电-热综合能源系统中的随机性问题,提出广义半不变量法用以求解输出变量的概率特性。最后,在巴厘岛电-热综合能源系统中验证了所提方法的有效性和快速性。     

面向含氢综合能源系统的电-碳-氢耦合交易市场研究综述

在我国“双碳”目标愿景下,电-碳-氢耦合交易市场正通过市场机制优化能源配置,加速能源转型,但含氢综合能源系统的兴盛给多能耦合交易市场的发展带来了新的挑战。介绍了含氢综合能源系统的基本结构,并在电-碳、电-氢交易市场研究的基础上分析了电-碳-氢耦合交易机制,深入探究了面向含氢综合能源系统的电-碳-氢耦合交易市场机制。分别从市场的交易标的物、交易对象、交易价格角度进行了阐述,并归纳分析了目前实现市场均衡的能源定价策略与市场出清机制。最后总结了电-碳-氢交易市场与含氢综合能源系统发展面临的挑战,并对后续的研究方向进行了展望。