考虑可再生能源不确定性的热-电耦合微能源系统多目标鲁棒规划方法

由于可再生能源出力具有高度随机性和间歇性,其大规模并网会严重影响电力系统的安全稳定运行.为促进可再生能源消纳,可通过大力发展热-电耦合微能源系统解决此问题.为此,提出一种考虑风电不确定性的热-电耦合微能源系统多目标鲁棒规划方法.以投资运行成本最小及系统峰谷波动最小为目标,构建热-电耦合微型综合能源系统多目标鲁棒规划模型...     

考虑不确定性的电-热-氢综合能源系统规划

在综合能源系统(IES)高速发展的背景下,提出考虑风光不确定性的电-热-氢综合能源系统多目标规划方法.首先,介绍了电-热-氢综合能源系统模型结构框架和关键设备运行策略,针对模型中现有电转气(P2G)技术和热电联产机组(CHP)运行策略的不足,提出将P2G生成的氢气优先供应燃料电池汽车,以及根据可再生能源出力大小切换CHP运行模式等改进措施;其次,针对可再生能源出力不确定性对系统规划的影响,基于场景法实现了不确定性场景描述,同时以经济成本最小、风光消纳率最大和供能不足最小为优化目标,提出考虑风光不确定性的多目标规划方法,达到应对不确定性因素影响以及兼顾经济性、高效性和可靠性的目的;最后,采用改进的混合多目标粒子群算法和模糊隶属度函数求解设备容量配置方案,结果验证了该文所提方法的有效性及合理性.     

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。     

考虑热惯性不确定性的多能源系统两阶段鲁棒优化调度模型

该文提出考虑供热系统热惯性不确定性的多能源系统协调优化方法。首先,基于多能源系统能量输运网络,分析热网热能传递延迟模型和等效储能模型;其次,研究热网管线输运能力描述参数,建立供热管道传输准动态方程。分析热网运行状态监测数据与热能流模型间差异的量化方法,建立热惯性不确定性模型。然后,以电-热-气多能源系统运行成本最低为目标函数,构建考虑热惯性不确定性的多能源系统两阶段鲁棒优化调度模型,并引入列约束生成算法、强对偶理论对于模型进行求解。最后,以东北某地多能源系统实际运行数据为基础建立仿真模型,算例结果表明基于热惯性不确定性的多能源系统鲁棒优化调度模型能够较好地兼顾系统调度成本和可靠性。     

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。     

基于多目标的气电互联综合能源系统规划研究

近年来,天然气发电的普及率不断提高,而快速发展起来的电转气(power to gas,P2G)技术也更加促进了电力系统与天然气系统之间的耦合.本文研究了基于多目标的气电互联综合能源系统规划,建立了气电互联综合能源系统耦合模型,并进一步提出了气电互联能源系统协同规划模型.本文采用了多个目标来表征气电互联综合能源系统的可靠性与经济性,建立了以投资成本最少、运营成本最经济、能源短缺成本最少和需求侧用户补偿成本最低为目标的多目标优化模型,在模型求解时,采用了加权系数法将多目标规划转化是单目标规划.通过算例分析证明了该气电互联能源系统协同规划模型在经济性和集成系统可靠性等方面的有效性.     

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。     

计及风光不确定性的电气热综合能源系统日前区间优化

为探究风电、光伏出力的不确定性及储能系统对电气热综合能源系统运行的影响,建立了考虑风电与光伏出力不确定性的电气热综合能源系统日前区间优化模型,利用区间数表示电气热综合能源系统中风电、光伏出力的不确定性,并考虑电网络、天然气网络及热网络等不同设备的上、下限约束.将该模型转化为混合整数线性规划模型,并通过区间线性规划方法求...     

基于区间理论的油田综合能源系统优化规划

针对油田的能源结构和用能负荷的特征,构建了油田综合能源系统架构;考虑可再生能源出力的不确定性和油田多元负荷用能的随机性,建立了光伏、光热出力的区间模型,热负荷区间模型和基于价格型响应的电负荷区间模型;通过分析设备投资成本的时间价值和区域碳中和途径,建立一种计及源荷不确定性的综合能源系统规划模型,并结合仿射算法和区间序关系,将不确定性优化问题转化为确定性的多目标优化问题进行求解。算例分析表明,油田综合能源系统架构符合油田能源禀赋和负荷实际耦合情况,设备配置方案投资回收年限短,不确定性权重系数越高,投资越大,年净收益区间越大,结果验证了规划方法的有效性。与传统鲁棒凸规划优化方法相比,所提方法为决策者提供了满足区间约束的解集,避免了规划方案的保守性。     

计及不确定性的综合能源系统容量规划方法

计及分布式可再生能源不确定性因素的综合能源系统(Integrated Energy System,IES)规划更加接近实际情况,也是实现多能协调和IES优化运行的基础。考虑光伏发电出力的间歇性和波动性,提出了一种计及不确定性的含冷、热、电、气多能流的综合能源系统容量规划模型及其求解方法。首先,为了精确地模拟光伏发电的不确定性,利用场景法描述其不确定性并运用基于Wasserstein概率距离的场景削减0-1规划模型对大量不确定性场景进行削减。在此基础上,建立以投资运行成本之和最小为目标函数的IES容量规划模型。其次,由于场景分析法难以直接得到最优规划方案,采用基于场景分析法的两阶段规划策略对此模型进行求解得到含整数变量的多能源容量规划方案。基于算例的仿真结果表明:所提出方法能够经济且可靠地满足整个规划周期内系统各节点、各类型负荷需求。     

计及风光就地消纳的设施农业产业园区综合能源系统多目标优化调度方法

针对设施农业产业园区在生产过程中能源得不到高效利用且能耗费用较高的问题,文章提出了一种计及风光就地消纳的设施农业产业园区综合能源系统(integrated energy system,IES)多目标优化调度方法.首先,建立了包含风光沼可再生能源的设施农业产业园区综合能源系统出力模型.然后,考虑多种约束条件,并以能耗费用...     

离岸微型综合能量系统梯级余热发电优化设计

以海洋平台为代表的离岸能量系统多使用燃气轮机发电,可回收利用的余热占总能的30%以上,因而余热潜力巨大。文章从微型综合能量系统梯级余热发电优化设计的角度,将余热分等级利用,用余热锅炉回收高温烟气,再利用有机朗肯发电技术回收热交换以后的中低温热源,实现余热的梯级利用。构建以工程年总成本最小,CO2年排放量最少为目标,以电负荷、热负荷平衡等为约束条件的多目标优化模型,通过典型海上油气工程设计方案的对比,验证了所提方法能够切实有效地实现成本控制与节能减排目标的协同优化。     

基于场景构建技术的含多种清洁能源微能源网多目标随机规划研究

为实现微能源网经济高效、可持续发展,提出了多种清洁能源利用的微能源网架构模型与运行策略。分析了影响微能源网规划的多种不确定因素,将典型日风速、光照和负荷数据状态矩阵与Copula函数相结合,综合考虑随机变量的时序性和互相关性,构建微能源网多种运行场景。以全生命周期成本最小和碳排放量最小建立微能源网的多目标随机规划模型。在Matlab仿真平台通过NSGA-II算法求取Pareto前沿,结合多目标优选决策方法确定规划方案。通过具体算例分析了影响微能源网多目标随机规划的因素,验证了规划模型的可行性与有效性。     

海上油气工程微能系统的能效评估与优化运行

目前海上油气工程微能系统的能源利用效率缺乏有效评估手段,无法有效对比各运行方式下的能源利用效率,使得难以合理选择运行方式。为了优化海上油气工程微能系统的运行方式,根据系统的物质能量流结构,运用能源集线器矩阵建模方法,建立了海上油气工程微能系统的标准化模型;提出了海上油气工程微能系统的综合能效评估指标,并利用信息熵计算指标的权重分布情况;提出了综合考虑能效水平与经济性的海上油气工程微能系统优化模型,并对比了优化前后的能效指标值和综合能效评估结果。计算结果表明,优化运行方案能显著提高系统的能源利用效率,使综合能效评估结果最优。     

A competitive evaluation of urban energy systems from viewpoints of energy conservation and mitigating environmental impact

Although various energy system alternatives for business, commercial, and residential customers have recently been developed in order to reduce energy consumption and CO₂ emission, it is important to evaluate competitive characteristics among such new energy system alternatives quantitatively, in consideration of tradeoff relations among economic cost, energy consumption, and CO₂ emission. In this paper, using multiobjective optimization model for urban energy system planning, two competitive evaluations are performed. One is the break‐even cost analysis for introducing more efficient, but more expensive energy equipment, such as photovoltaic system and fuel cell system. The other is that we evaluate the competitiveness of a certain energy system from the viewpoint of a whole urban area because there are multiple alternatives for attaining the same target of reducing CO₂ emission of energy consumption. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 164(2): 71–79, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20421     

考虑CCHP的工业大用户综合能源系统扩展规划

工业大用户是一个多能源综合供给系统,传统的工业大用户综合能源系统(integrated energy system,IES)规划忽略了多种能源的参与.计及冷热电联供系统(combined cooling,heating and power,CCHP),考虑多能梯级利用及其与可转移生产任务的耦合关系,文章建立了工业大用户...     

基于热网-电网综合潮流的用户侧微型能源站及接入网络优化规划

提出一种考虑热网-电网综合潮流的用户侧综合能源系统的规划方法。考虑经济、节能、环保等因素,建立含风机、光伏、储能、微型燃气轮机及燃气锅炉的微型能源站二层规划模型。上层规划目标函数为年费用最小,优化变量为微型能源站安装位置、容量及接入网络;下层规划考虑储能与微型燃气轮机的优化调度,规划目标包含一次能源节约率、可控分布式能源运行费及网损费用。基于热电耦合,提出热网-电网综合潮流计算方法与流程。采用改进遗传算法和粒子群优化算法对模型进行求解。某用户侧综合能源系统算例验证了所提模型和方法的有效性。     

A multi‐objective optimization model for determining urban energy systems under integrated energy service in a specific area

The integrated energy service system for a specific area is supposed to deliver electric and thermal energy in an integrated manner for the purpose of reducing cost, primary energy consumption, and CO₂ emission. Under an assumption of the service system, this paper develops a multi‐objective optimization model for determining urban energy systems. Considering the various energy system alternatives, such as photovoltaic generations for residential houses and fuel‐cell cogenerations for business and commercial customers, the model determines the share of the energy system alternatives in order to minimize the above three indices. As numerical examples, this paper illustrates trade‐off analyses in the case when the proposed model is applied to a 2 km × 2 km square area in Osaka. Finally, this paper illustrates the role of various energy system alternatives from CO₂ reduction and fossil energy reduction points of view. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 147(3): 20–31, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10275