计及能源网络特性的综合能源系统最优协调规划

对综合能源系统进行协调规划,可以提升整个系统运行的安全性与经济性,实现多种能流互补共济,并改善总的能源利用效率。在此背景下,对含天然气与热力管网的IES的规划问题进行研究。首先,在计及气网管存效应、热网延时效应与热网热量损失的情况下,构建含多个能源中心(energy hub,EH)的IES模型;然后,提出以规划期内投资和运行总成本最小为目标的IES协调优化规划的混合整数非线性优化模型,以确定EH设备和能源网络的优化配置方案;接着,采用增量法将所构建的最优协调规划模型转化为混合整数线性优化问题,并采用商业求解器Yalmip/Gurobi求解;最后,以包含6个EH的IES为例对所提协调规划方法进行验证。算例结果表明,在IES规划中考虑天然气与热力管网特性是必要的,所提方法是可行的。     

三类固体氧化物燃料电池发电系统热力学分析

建立了适用于发电系统的直接内部重整固体氧化物燃料电池(SOFC)的数学模型,对以CH4为燃料的3种SOFC发电系统进行了热力学分析.为提高整个系统的发电效率,采用煳的概念对系统中热力设备的可用能损失进行了分析.计算结果表明,对于由SOFC和燃气轮机组成的联合发电系统,其发电效率可达60%,整个系统的联合热电效率约为80%.     

线性定常系统电网络阻尼特性研究

用基于李亚普诺失定理推导出的综合阻尼系数方法研究分析了四阶线性系统电网络阻尼特性，对其电路的动态特性进行了仿真计算，认为其方法是合理的，可行的，可以用以研究电力系统动态过程振荡稳定性问题．     

计及负荷调控特性的社区型综合能源系统规划方法研究

针对社区型综合能源系统规划配置中对负荷调控特性考虑不足的问题,构建了社区型综合能源系统结构、相关设备的数学模型和负荷调控模型,以年综合成本最低为目标,建立了社区型综合能源系统的规划模型,采用混沌反向灰狼算法对上述模型进行求解.仿真结果表明,对负荷进行调控可以有效降低系统规划成本,实现了社区型综合能源系统的配置优化.     

固体氧化物燃料电池的气体检测特性

以变压器油中溶解的H2,CO,CH4,C2H6,C2H4和C2H2故障气体为例,通过化学热力学理论计算了固体氧化物燃料电池(SOFC)的理想输出电压,证明了SOFC对多种故障气体的可检测性.分析温度和压强对SOFC输出电压的影响,结果表明:SOFC的工作稳定性取决于高精度的温度控制系统.利用电化学动力学理论建立气体物质的量与输出电压之间的关系,通过计算发现气体物质的量与输出电压包络之间存在线性关系,从理论上证明了SOFC对故障气体的线性检测特性.设计了基于SOFC和色谱柱的实验平台,实验结果验证了SOFC检测器具有良好的重复性和线性检测特性,基线稳定,C2H2最小检测体积分数为0.08 μL/L,并可同时检测多组份可燃气体.     

计及碳交易成本的多能源站综合能源系统规划

冷、热、电等能源行业分开规划、独立运行的传统模式制约着电力系统综合能效的提高。为推行碳排放交易政策,改变传统单一经济目标主导的规划模式,将碳交易与综合能源系统规划相结合,提出一种计及碳交易成本的多能源站综合能源系统规划方法。首先,建立了包含碳排放量计算、碳排放初始配额和碳交易成本的数学模型。其次,在分析综合能源系统投资运行成本计算模型的基础上,以碳交易成本和系统投资运行成本最小为目标,计及电、冷、热多种能源约束和热网损耗约束,构建综合考虑经济性及低碳性的规划模型。算例仿真结果表明,地理距离较近的多能源站通过热网可实现热能互供互济,且在综合能源系统规划中计及碳交易成本能有效降低系统碳排放,提高系统整体能效,具有可观的经济效益。     

含风电和光伏发电的综合能源系统的低频振荡

综合能源系统通过综合利用风电和光伏发电,提升间歇性能源发电的能力和效率,可实现多种能源合理高效利用,然而,随着新能源渗透率的不断提高,其间歇性、随机性和不确定性的特点为电力系统稳定性带来新的挑战。在此背景下,针对含风电和光伏发电的综合能源系统,研究其对电力系统稳定性的影响。基于完整的风力和光伏发电系统的数学模型及控制结构图,采用特征根分析和时域仿真法,分别研究了不同风电和光伏消纳工况对电力系统低频振荡特性的影响,包括风光单独接入、不同的风光并网接入点、不同的风光互补容量配比等。以IEEE 4机2区电力系统为例对所提方法进行说明并验证有效性,仿真结果表明:不同风光接入点和容量配比,对电力系统低频振荡特性的影响程度有明显区别。     

计及综合需求响应的园区综合能源系统优化运行

为提高综合能源系统对新能源的消纳能力,降低系统运行成本.以工业园区综合能源系统为研究对象,提出一种考虑综合需求响应的优化调度模型.首先,建立包含CHP机组、燃气锅炉、电锅炉等耦合设备的园区综合能源系统基本结构,并将系统需求侧柔性负荷分为可转移、可中断、可替代负荷3种,其中可替代负荷实现了多类能源之间的协调互动.其次,讨论需求侧灵活资源电动汽车的可调度价值,结合系统分时电价以及负荷曲线,有序引导电动汽车充放电以参与综合能源系统的优化调度.最后,进行实例分析,验证所提模型在运行成本、消纳新能源以及"削峰填谷"等方面的优势.     

计及综合需求响应的园区综合能源系统优化运行

为提高综合能源系统对新能源的消纳能力,降低系统运行成本.以工业园区综合能源系统为研究对象,提出一种考虑综合需求响应的优化调度模型.首先,建立包含CHP机组、燃气锅炉、电锅炉等耦合设备的园区综合能源系统基本结构,并将系统需求侧柔性负荷分为可转移、可中断、可替代负荷3种,其中可替代负荷实现了多类能源之间的协调互动.其次,讨论需求侧灵活资源电动汽车的可调度价值,结合系统分时电价以及负荷曲线,有序引导电动汽车充放电以参与综合能源系统的优化调度.最后,进行实例分析,验证所提模型在运行成本、消纳新能源以及"削峰填谷"等方面的优势.     

固体氧化物燃料电池微型热电联供系统的动态仿真

建立了固体氧化物燃料电池微型热电联供系统动态模型,并以该模型为基础,对系统的动态性能进行了仿真.仿真结果表明,所建模型可以很好地反映固体氧化物燃料电池微型热电联供系统的性能;系统中部件之间的相互影响是决定系统动态特性的重要因素;系统中具有几种不同时间尺度的动态过程.     

双馈风电机组电力系统低频振荡阻尼特性

由于风力发电机组没有功角,采用数学模型方法分析含风电场的电力系统的低频振荡可能会产生一定的误差,提出基于实测信号的随机子空间算法对大规模双馈风机并网后的系统阻尼特性进行了分析.以含完整双馈发电机组动态模型的电力系统为例,分析了含双馈风电机组的电力系统阻尼特性.分析结果表明,随着风电接入容量的增加,阻尼比并非单调变化,而是存在一个最佳风电接入容量;含双馈风机组的电力系统由于装设了高响应速率的电力电子器件——换流器,有利于系统的小干扰稳定;风电场的阻尼特性与风电场接入位置和故障点之间的电气距离有紧密联系.     

含电转气的电—气互联综合能源系统低碳经济运行

针对当前电力系统中弃风现象严重以及二氧化碳排放量高的问题,提出一种含电转气的电—气互联综合能源系统低碳经济调度模型,引入经济折算系数将二氧化碳排放量折算到经济维度和系统的运行成本共同组成综合成本最低的目标函数,并考虑含电转气的电力系统及天然气系统的能流模型与安全约束,用内点法予以求解。采用修改的IEEE 30节点电力系统和比利时20节点天然气网络进行算例分析,通过比较4种不同模型下的综合成本与二氧化碳排放量,验证所提模型能有效兼顾系统运行的低碳性和经济性,同时大大提高消纳风电能力。取不同经济折算系数会得到低碳性与经济性不同侧重的最优调度结果。     

应用储能系统抑制电力系统低频振荡原理研究

基于线性化等面积法则和小干扰分析方法,提出储能系统抑制电力系统低频振荡的原理和方法．通过对装有储能系统的单机无穷大系统进行理论分析和仿真测试,结果表明储能阻尼控制能够提供系统阻尼,且控制储能系统和电力系统之间的有功功率交换获得阻尼的效果比控制无功功率交换获得阻尼的效果要好的多．     

风电与燃气轮机互补发电系统发电特性分析

详细分析了采用大型风电场与燃气轮机组成的互补发电系统的总电力输出特性.基于互补发电系统的基本原理，推导了互补系统发电特性参数的计算公式.根据在新疆达坂城采集的风速数据和风电场整体功率曲线模型，计算了这个风电场的总发电量和容量系数等参数.依据互补发电系统燃气轮机的运行规划和燃气轮机部分负荷效率曲线，计算了燃气轮机的总发电量、天然气消耗量和容量系数等参数.根据互补发电系统的互补特性，计算了整个互补系统的总发电量和容量系数等特性参数.分析了风电场的不同风能资源特性对整个互补发电系统的影响，为在新疆地区实现这种互补发电系统提供经济分析的基础.     

基于用户侧能源转换设备的综合能源系统可靠性分析

综合能源系统作为未来供能系统发展趋势,定量考虑能源转换设备对可靠性的影响,对于指导综合能源系统的规划与运行有着重要的意义.该文考虑不同供能网络的安全准则,采用变步长重复潮流法,求解故障情况下满足综合能源系统安全性约束的转换设备转供能力.在此基础上,对不同用户供能质量需求进行分类,建立综合能源系统的可靠性评价体系,利用序贯蒙特卡洛模拟法进行可靠性评估.以某园区热电联供系统为例,验证所提评价体系的可行性及有效性.结果表明,可靠性指标与能源转换设备的配置节点、配置容量以及能效比有关,可靠性评价体系为能源转换设备规划提供了理论依据.     

包含多投资主体的综合能源系统容量配置

包含风电、光伏等新能源的综合能源系统以实现电、热、冷等多能互补供能而备受关注.当多个投资者作为独立主体参与综合能源系统运营时,如何对各设备进行合理的容量配置,以更好地消纳新能源和实现各投资主体的利益最大化,是值得关注的问题.本文基于博弈论的纳什均衡原理,针对由风电设备、光伏设备以及冷热电联供设备3个投资者组成的综合能源系统,构建容量配置博弈模型,并采用粒子群算法（PSO）进行求解.在非博弈、非合作博弈以及合作博弈3种不同场景下的对比分析结果表明,在合作博弈场景下,各方投资者收益相对最大、容量配置相对最小,系统具有最大的整体收益,各参与者有明显的合作可能性.研究结果为多方参与供能市场提供了解决思路.     

太阳能与燃煤机组集成发电系统

面临环境污染、化石燃料短缺及电力供应不足的严峻局势,介绍了一种新型的太阳能与燃煤机组集成发电系统。作为两种能源互补的复合发电系统,同时具备太阳能与燃煤发电的优势,又避免了各自单独发电的不足,是构建可持续发展电力能源体系的新途径。     

基于热经济学分析的太阳能辅助燃煤热发电系统性能研究

基于热经济学结构理论,建立太阳能辅助燃煤热发电系统的热经济学成本分析模型,并以C50-8.83/0.294型供热机组和太阳能热利用系统集成取代1段抽汽为例,对系统进行经济性能分析。结果表明,太阳能热量的引入导致太阳能辅助燃煤热发电系统的热经济性能优于单纯燃煤机组,但是由于煤价、集热器价格、年折算运行小时数等因素的综合影响导致系统经济性能较差。最后对热经济学成本进行敏感性分析。以拉萨地区为例,假定煤价上涨幅度和集热器降低幅度均为20%,则当集热器成本下降至480元/m2,同时燃煤价格达1 300元/t时,取代1段抽汽方案的单位热经济学成本与单纯燃煤近似相等,两者可竞争发电。为太阳能辅助燃煤热发电系统的实施提供一定参考。