光伏与混合储能配合的园区综合能源系统规划

为了解决光伏电池接入园区综合能源系统后,其出力波动性对系统造成的负面影响,提出了一种光伏与混合储能(蓄电池与超级电容器)配合的能量单元结构。用能量集线器模型对新的能量单元转化关系进行分析,并对于系统的规划目标和约束条件进行设计。在一个3能量单元的园区规划案例中验证了所提方案可使光伏实际允许最大出力得到提升,并降低了6.31%的规划成本,将光伏的总利用率提升到了92.47%。     

计及广义储能的园区综合能源系统低碳规划

以综合能源系统的低碳规划为目标,建立了考虑蓄电池电储能、楼宇热储能、数据中心热储能为广义储能的通用统一模型,量化分析了广义储能运行灵活性对园区综合能源系统低碳化转型的支撑作用。计及负荷长短期增长不确定性与碳排放约束,建立了以规划年扩建成本与运行成本之和为目标函数的综合能源系统低碳扩建模型;以园区各设备运行约束为基础,考虑广义储能的灵活性运行方式,建立了基于能源枢纽的园区运行模型;以江苏省某工业园区为测试算例,分析了广义储能资源的灵活性运行对园区扩建规划的影响。结果表明,广义储能资源可利用时间转移特性实现多能源跨时段高效利用,有效促进了新能源消纳,保证了综合能源系统的规划方案兼具经济性与环保性。     

电-气-储区域综合能源系统协同规划方法研究

为发挥储电和储气在区域综合能源系统中的作用,在规划时充分考虑储能的投资建设,提出了电-气-储区域综合能源系统协同规划方法.首先,建立了电-气-储系统的能源集线器结构;然后,以电-气-储系统扩建成本最小为目标,建立系统内储电、储气、电网络拓扑、气网络拓扑和P2G的数学模型,提出在已有电-气耦合综合能源系统基础上扩建储能、电力线路和天然气管道的协同规划模型;引入辅助变量将原始难以求解的模型转化为混合整数线性规划模型,并调用CPLEX求解器求解.最后,通过浙江省实际数据验证了电-气-储系统协同规划的经济优势.分析表明,储电和储气的接入能够减轻系统压力,优化设备选型.     

区域综合能源系统规划研究综述

区域综合能源系统作为能源互联网的重要物理载体,对提高综合能源利用效率、消纳可再生能源、保障供能安全可靠及节能减排具有重要意义。对区域综合能源系统进行合理有效规划,要打破行业壁垒,从技术、政策、地域等多方面实现突破。文中对区域综合能源系统规划中的多能耦合理论、负荷预测方法、技术经济性分析、规划优化建模与求解等关键问题进行了系统地总结归纳,对各问题所涉及的国内外研究现状、存在问题及难点进行了分析与概括。结合目前最新研究进展,概括了全面涵盖区域综合能源系统源、网、荷、储等环节的通用性能流模型、规划模型及求解流程,并对未来的研究方向进行了展望。     

基于综合能源系统的最优潮流解耦算法

依据能源枢纽作为多能源系统的联系载体,建立了一个通用的优化建模框架,用于不同能源耦合系统的最优潮流研究。根据建立的优化建模框架,将综合能源系统的最优潮流问题解耦,得到一系列独立的传统最优潮流问题,从而使得问题易于求解。综合能源系统的最优潮流问题是一个大规模的非线性问题,将多主体进化算法应用于求解中,从而保证能够得到的全局最优解,适用于大型的复杂的多能源系统。通过包含有多个能源枢纽的综合能源系统的仿真分析,验证了该模型的有效性。     

计及多能流不确定性的综合能源系统优化配置

综合能源系统存在较大的运行不确定性,规划过程中忽略这种不确定性会导致设备配置容量过于理想化、设备利用率低的问题.针对此问题,本文采用仿射变量建立综合能源系统协同规划模型,将仿射优化模型分解为目标仿射函数的中心值最小及在不确定性因素影响下仿射函数变化量最小两个子问题,前者为仅考虑源荷预测功率的确定性优化模型,后者考虑源荷...     

考虑建筑储能特性的高铁站综合能源系统规划方法

高铁站内含有冷热电等多种负荷,是综合能源系统(integrated energy system,IES)的典型应用场景之一,同时相比常规工业园区,高铁站体巨型空腔具有明显的储能特性。文章针对国内某新型高铁站的规划设计,提出了一种考虑高铁站站体建筑储能特性的综合能源系统规划方法。首先建立了综合能源系统的供能框架,在此基础上基于高铁站的建筑特性及站内温度搭建了建筑储能系统模型,之后将该模型集成到综合能源系统框架中。整体规划以年化成本为优化目标,并考虑相应的温度舒适性成本,采用双层优化的方法对系统进行优化。仿真结果表明了所提方法的有效性和合理性。     

综合能源系统中多能源协同优化方法研究

针对当前多能源协同优化相关研究成果减排和可靠性待优化等问题,提出基于混沌蛙跳算法的综合能源系统中多能源协同优化方法.以系统总费用最低、可靠性最强、减排率最高等为目标函数,以可靠性、热量均衡、设备运行、储能、需求响应等方面为约束条件,构建多能源协同优化模型.引入混沌蛙跳算法对目标模型进行求解,利用混沌蛙跳算法具备的快速寻...     

综合能源系统规划分析与控制关键技术

综合能源系统利用先进的物理信息技术和创新管理模式,整合区域内煤炭、石油、天然气、电能、热能等多种能源,实现多种异质能源子系统之间协调规划、优化运行、协同管理和互补互济,可提高能源的综合利用效率与供需协调能力,推动能源清洁生产和就近消纳,减少弃风、弃光、弃水限电,对于建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系具有重要的现实意义和深远的战略意义。相较于传统电网,综合能源系统在产能、用能、储能、能量传输和转换等方面都发生了很大变化。各类能源的特性差异及生产消费间的复杂耦合关系对综合能源系统的规划、调控、运行、分析提出了新的挑战,是近年来学术界、工程界的研究热点。     

区域综合能源系统的综合评估指标与方法

区域综合能源系统既为多元能源耦合利用提供了平台,又使得用户多样化的能源需求成为可能。首先分析了区域综合能源系统的结构与优势,考虑了区域综合能源系统内部能源之间的耦合关系,系统描述了不同环节中能量的转换、流通、分配及存储等情况。以配电系统为核心,耦合分布式能源、天然气、地热能、交通等多元能源系统,分别从能源环节、装置环节、配电网环节和用户环节提炼出具有普遍适应性的指标,进而对区域综合能源系统展开综合评估,并采用网络分析法(ANP)—反熵权等方法确定了指标的权重和评分函数,解决了指标之间含义交叉、互相影响导致权重计算失准的问题,并在实际算例中验证了方法的可行性,准确地评估中国区域综合能源系统的发展水平,并为中国区域综合能源系统的发展提供相应建议。     

考虑能量品质的区域综合能源系统多目标规划方法

区域综合能源系统(RIES)由于广泛涉及电/气/热/冷等多种能量形式耦合,其规划工作面临诸多挑战。提高能量利用效率是RIES规划的重要任务之一,传统能量效率的定义仅计及了能量在数量上的变化,却忽视了能量在品质上的差异,无法准确地衡量RIES的能量利用水平。文中提出使用兼顾数量和品质的效率作为衡量RIES能量利用水平的标准。首先,定义了能量品质系数的概念用以量化不同形式能量的品质差异,并提出基于黑箱模型的RIES总体效率计算方法。然后,建立了五层级能源集线器模型用以处理多能耦合问题,确保区域能量供需平衡。接着,以经济性和效率为优化目标构建了RIES多目标规划模型,设计了兼顾规划与运行的双层优化结构,并联合运用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和内点法实现模型高效求解。最后,选取广州市某工业园区RIES作为算例对所提方法进行验证。     

计及不确定性的区域综合能源系统双层优化配置规划模型

针对综合能源系统规划运行时缺乏对负荷、可再生能源预测误差和购能价格波动不确定性的考虑,构建了基于粒子群优化-区间线性规划的双层优化模型,用于求解计及不确定性的综合能源系统规划问题。为了说明所提优化配置模型能够显著提高系统运行的灵活性,给出了评价系统参与需求响应项目的潜力指标,量化分析了系统在响应电网削负荷指标和应对购能价格变化方面的优势。算例结果不仅验证了所提模型的有效性和可行性,还表明了在能源互联替代的背景下,天然气价格和电负荷的波动直接影响能源服务公司的收益区间,可通过所提模型优化配置各类储能设备以提高能源利用率、抑制系统运营收益的波动。     

基于复杂适应系统理论的城镇综合能源规划方法研究

如何利用可再生能源并融合新型信息化技术来满足未来社会生产需求,已成为一项重要的研究课题。依据社会经济发展及城镇规划建设纲要,结合能源变化复杂的系统背景,应用复杂适应系统理论,并与实际规划工作特点相结合,提出“三层两中心”的管理体系及规划方法,同时以无锡锡东科技园为实例,从顶层设计入手,底层设施搭建,系统分析并验证该方法的有效性,为应对城镇能源变革的挑战提供一种有效的解决方法。     

一种计及能量枢纽不同运行模式的综合能源系统混合能量流求解方法

综合能源系统的混合能量流求解是后续能量综合管理与调控的基础环节。为避免传统统一求解能量流时可能存在的模型维度高、收敛性差等问题,同时充分考虑能量枢纽（energy hub,EH）在不同运行模式下对系统能流分布的影响,提出了一种计及EH不同运行模式的综合能源系统混合能量流求解方法:基于EH建模以及建立电、气、热各能源子系统的能流独立求解模型,划分典型运行模式,利用EH单元输入输出的钳制约束对各能源子系统的能流独立计算结果进行迭代校正,实现EH在不同运行模式下的能流流程化求解。算例结果表明,此算例适用于不同运行模式的混合能量流计算,且具有较好的收敛性与合理性。     

结合微电网运行方式的综合能源系统规划方法

通过对现有综合能源系统和微电网规划模型的对比,研究了两者的共性和差异性,总结了其在运行模式、结构模式上的共同点。在此基础上,结合微电网的运行方式,对考虑独立/并网运行、交直流混联以及多因素协同下的综合能源系统规划方法进行了归纳综述,提出了当前综合能源系统研究存在的问题并对其未来研究方向进行了展望。     

基于动态规划的SOFC冷热电三联供综合能源系统日前经济调度

综合能源系统(integratedenergysystem,IES)经济运行面临系统内各能源生产及转换设备之间的耦合以及多种能源需求的不均衡等问题。为此,以系统安全为约束、经济成本最小为目标函数,包括燃料成本、运行和维护成本,提出基于固体氧化物燃料电池(solidoxidefuel cell,SOFC)的冷热电三联供综合能源系统(integratedtri-generationenergy system,ITES)的运行调度模型,包括SOFC、光伏设备、风力发电机、电热泵、电制冷机、溴化锂制冷机、储电和储热设备。引入动态规划算法求解全局最优调度方案,并基于同一负荷场景讨论储电、储热设备分别带来的经济效益。调度结果表明：与仅储电、仅储热工况相比,采用电、热混合储能的工况可以分别降低4.3%与1.1%的经济成本,并减少供能设备的使用,提升储能设备工作的稳定性。     

考虑不确定性因素的综合能源系统协同规划研究

为提高新能源高比例接入的综合能源系统能源配置效率,对新能源不确定性建模和综合能源系统协同规划进行了深入研究.首先描述了风电出力和电动汽车充电负荷的不确定模型.然后提出一种基于随机模型的最大熵方法对风电出力和电动汽车充电负荷的边缘概率分布进行建模,并采用主成分分析方法提取典型运行场景集;考虑园区内供冷期、供暖期和过渡期三...     

基于能源集线器的区域综合能源系统分层优化调度

针对时变电价且运行方法灵活的中小型区域综合能源系统,提出一种基于能源集线器的分层优化模型。研究区域综合能源系统耦合关系和热电比可调机理,建立能源集线器扩展模型。计及包括用能替代的综合需求侧响应,以综合用能成本较低和用能能效较高为目标建立双层优化模型,采用Lagrange乘子法将下层目标KKT条件作为上层优化的可行性度量进行求解。对于具体ICES网络拓扑,考虑能量连接器的动态过程并计算混合潮流,选取电/热/气网运行状态评价指标,对多目标问题进行Pareto决策面搜索,应用模糊综合决策方法在机组分配方案中择优。算例验证了所提方法的有效性。     

考虑配电网重构的区域综合能源系统最优混合潮流计算

随着热电联产系统、中央空调及燃气锅炉等单元的广泛使用,区域综合能源系统(ICES)中电力、天然气和热力系统的耦合和联系日益紧密。从“源—网—荷”全环节出发,提出了融合配电网重构的ICES最优混合潮流算法来对ICES进行优化调度。首先,基于能源集线器理论,构建了ICES中能量中心(EC)的数学模型。然后,考虑ICES中三相不平衡配电系统、燃气管网及EC的相关约束,以运行成本最小为目标,提出了融合配电网重构能力的ICES最优混合潮流模型及求解方法。最后,利用典型ICES算例系统测试结果表明,所述方法通过将配电网可重构网络拓扑这一灵活可控元素作为控制变量有效集成到ICES“源—网—荷”最优混合潮流算法中,进一步降低了ICES的运行成本。