面向工程应用的用户级综合能源系统规划

用户级综合能源系统是提高用户用能效率和用能经济性的重要手段。该文从实际工程应用的角度出发,提出一种基于最大利用小时数的用户级综合能源系统规划流程和方法。首先,建立用户级综合能源系统的整体模型和关键设备模型,描述各类能源在长期运行中的转换与流动关系。其次,提出包含前期资料收集、负荷预测、天然气冷热电联供系统容量预配置、设备选型与容量配置四个主要步骤的规划流程,并建立了用户级综合能源系统优化规划模型,模型以全规划周期建设和运行成本最低为目标,考虑了功率约束、能量约束、设备运行约束和用户场地约束等条件,并通过Matlab调用YALMIP工具包和CPLEX求解器进行求解。最后,分别以医院、工业园区的用户级综合能源系统为典型算例,验证了所述方法在不同用能类型和用能特性场景下的有效性,并对设备年最大利用小时数、用户电负荷占比、天然气价格等关键因素进行了灵敏度分析。     

考虑负荷灵活分配的综合能源系统站-网-荷协同规划方法

综合能源系统的规划建设是构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要组成部分。针对目前综合能源系统能源站与多能网络联合规划存在的灵活性与协同性不足问题,提出一种考虑多能负荷灵活分配的综合能源系统站-网-荷协同优化规划方法。首先,基于图论理论与P中位模型,提出多能负荷灵活分配的综合能源系统能源站选址,以及考虑站间互连的多能网络布局规划方法。其次,构建计及网络约束的综合能源系统运行架构,进一步建立能源站设备、负荷侧设备与多能网络管线的容量协同配置模型。最后,建立综合能源系统的站-网-荷协同优化规划模型,并将其转化为混合整数线性规划问题进行求解,得出包含站点选址、网络布局以及设备配置的系统规划方案。算例分析表明,所提方法能有效减小系统投资建设成本与网络传输损耗,使规划方案更为经济合理。     

园区综合能源系统规划及优化配置方案

综合能源系统的优化配置直接影响到投资效益和运行效率，是综合能源系统规划的关键之一。该文面向园区级综合能源系统，对影响规划的内外部主要因素进行定量分析；在此基础上，提出一种以园区综合能源系统全寿命周期等值年成本为目标的优化配置方法，并以我国南方某园区能源站为例，进行系统优化配置。通过对不同供能设计方案的对比分析，提出合理的优化配置方案，为园区综合能源系统规划提供技术支撑。     

基于需求响应的用户侧综合能源系统分布式博弈均衡策略

用户侧综合能源系统是未来能源消费方式的重要发展方向,实现用户侧综合能源系统的运行优化可以提高其经济效益和环境效益.为此,建立了由多个分布式能源站和多个能源用户组成的用户侧综合能源系统能源交易模型,提出了基于需求响应的用户侧综合能源系统分布式博弈均衡策略.分布式能源站最大化各自收益,能源用户则以各自效用最大化为目标,首先...     

园区综合能源规划仿真系统设计分析

针对新型商业、科创类园区综合能源系统具有规模小、靠近用户侧、源荷多样、运行灵活的特征,研制并开发了一款专门针对综合能源系统规划分析的云端软件平台,从而协调优化配置园区内外能源资源,满足园区内现有及潜在能源需求,加速综合能源服务落地.通过分析南通中央创新区的资源禀赋、负荷需求以及政策安排,依托综合能源规划平台为南通中央创新区个性化定制"蒸汽-电"、"燃气-电"、"电-双蓄"3种能源站规划方案,为该区域的未来规划提供了优选能源站配置方案并分析了商业模式.     

含多个能源站的区域综合能源系统建模及协同优化运行策略

区域综合能源系统通过统一调度不同能源设备,协调优化电、气、冷、热多种能源系统来提高区域供能的经济性和环保性。但是多种能源的耦合提高了系统运行的复杂性,因此需要有效的优化方法来保证其运行经济性。通过分析多能源站区域综合能源系统结构,构建了区域综合能源系统模型。在此基础上,提出了一种以系统运行经济性为目标、包含多个能源站的区域综合能源系统协同优化调度方法。案例仿真结果显示,多能源站协同优化运行可以大幅提高区域综合能源系统运行的经济性。     

基于可逆固体氧化物燃料电池的综合能源站容量优化配置

针对综合能源系统清洁能源消纳问题，提出一种考虑设备效率退化的可逆固体氧化物燃料电池综合能源站容量优化配置方法。基于可逆固体氧化物燃料电池运行特性提出综合能源站架构，并建立能源站设备数学模型和效率退化模型；在充分考虑能源站设备效率退化的情况下，以能源站全生命周期净现值最大为目标建立系统氢储能容量优化配置模型，并利用改进遗传粒子群优化算法和CPLEX工具箱对模型进行求解。算例分析验证了所提方法的有效性和合理性。     

基于区域互联的能源零售市场双边竞价出清策略

随着综合能源系统与多能源市场的发展,通过市场交易实现能源优化分配已成为研究热点.当前区域间能源互联成为趋势,多区域的能源传输与交易得以实现.以分布式能源站及多能用户为市场参与主体进行研究,首先研究互联分布式能源站的运行原理与连接方式,并建立机理模型,引入用户竞价策略,构建互联区域能源零售市场框架.其次,对比独立或互联区...     

考虑源荷不确定性与碳减排的复合储能系统优化配置模型

在大规模光伏接入的清洁低碳型配电网建设背景下,为实现分布式光伏、负荷、储能设备与电网之间的协调运行,提升配电网的碳减排能力,针对光伏出力与负荷需求不确定性问题,提出了一种考虑源荷不确定性与碳减排的复合储能系统优化配置模型。通过对配电网内光伏和负荷特性进行分析,建立光伏出力与负荷需求不确定性模型;以复合储能系统综合成本最小、碳排放量最小、光伏功率波动平抑效果最好、能源利用效率最大为目标,基于概率的机会约束IGDT构建配电网复合储能系统优化配置模型,并进行求解;通过进行算例仿真验证所提复合储能系统优化配置模型的有效性。     

天然气分布式能源站综合价值分析

由于天然气发电成本居高不下,使得其应用的经济性较差,但天然气发电作为清洁能源,兼具污染小、运行灵活、系统经济性好等特点,且在应用于分布式发电时,既可实现能源的梯级利用,提高能源利用效率,又可以对系统的安全稳定起到积极的作用。然而目前天然气分布式能源的价值并没有得到很好的体现,这是制约天然气这一清洁高效能源规模化推广的重要因素。针对这种情况,提出以综合价值来量化分析天然气分布式能源站的总体效益水平。文中首先分析了天然气分布式能源站的价值指标,并在此基础上建立基于价值链构成的天然气分布式能源站综合价值模型。该模型从分布式能源站自身、电力系统、用户及社会环境多角度剖析了燃机发电的价值。通过对某天然气分布式能源站的算例分析表明,综合价值模型能更全面、真实地衡量天然气分布式能源站的价值,从而为能源站的规模化推广提供依据和参考。     

考虑电动汽车影响的农村家庭新能源容量优化配置方法

针对以光伏发电为主体的农村家庭新能源系统容量优化配置问题,从用户经济效益的角度出发,提出一种将电动汽车（electric vehicle,EV）用作储能装置且考虑用户出行需求的农村家庭新能源系统全寿命周期优化配置方法。首先构建了以系统年均用能成本最小和自发自用率最大为目标的优化配置模型,并结合市场电价机制及EV的使用需求制定了新能源系统综合运营模式,然后以粒子群优化（particle swarm optimization,PSO）算法求解得到家庭新能源系统中分布式电源的最优配置容量。最后,基于河北省石家庄某典型农村家庭实际用电负荷数据和气象参数进行仿真实验,结果表明：将EV与光伏出力结合,可以有效提高系统能源利用效率,减小家庭用能成本。     

考虑电动汽车影响的农村家庭新能源容量优化配置方法

针对以光伏发电为主体的农村家庭新能源系统容量优化配置问题,从用户经济效益的角度出发,提出一种将电动汽车（electric vehicle,EV）用作储能装置且考虑用户出行需求的农村家庭新能源系统全寿命周期优化配置方法。首先构建了以系统年均用能成本最小和自发自用率最大为目标的优化配置模型,并结合市场电价机制及EV的使用需求制定了新能源系统综合运营模式,然后以粒子群优化（particle swarm optimization,PSO）算法求解得到家庭新能源系统中分布式电源的最优配置容量。最后,基于河北省石家庄某典型农村家庭实际用电负荷数据和气象参数进行仿真实验,结果表明：将EV与光伏出力结合,可以有效提高系统能源利用效率,减小家庭用能成本。     

基于日前调度与实时控制的微网储能系统容量配置

针对微电网孤岛模式下的新能源发电、负荷平衡问题,从实时控制运行需求出发,提出了一种基于日前能量调度管理和实时误差控制的储能系统容量配置方案。首先,通过将储能系统分为主储能系统和辅助储能系统,建立了兼顾储能系统成本损耗以及燃气轮机发电配置的多目标优化函数。利用改进的粒子群算法和收敛性原则,得到所需的主储能配置,同时完成日前的能量管理调度。然后,利用场景模拟法得出完成实时操作所需要的辅助储能系统容量配置,并制定相应控制策略完成实时能量管理。最后,通过数值仿真,验证了所提配置方案的可行性。在满足经济性和实用性条件下,完成整个孤网模式下微电网的配置问题。     

基于主从博弈的工业园区综合能源系统互动优化运行方法

提出一种将经济运行和辅助服务(削峰响应)有机结合的Stackelberg主从博弈模型,来实现对含多参与主体的工业园区综合能源系统的互动优化。首先,针对工业园区综合能源系统建立了用户负荷模型、用户效益模型、运营商收益和成本模型。其次,建立了互动优化运行的Stackelberg主从博弈模型,模型中作为跟从者的用户通过调整可平移负荷、可削减负荷以及变化的热负荷来响应运营商发起的削峰需求,而作为主导者的运营商对于用户响应做出反馈,调整削峰补偿价格,二者均以自身利益最大化作为目标,直至达到博弈均衡。证明了均衡解的存在性并设计双层分布式求解算法求解模型。最后,以中国南方某实际工业园区作为算例进行分析,论证了所述方法的有效性。     

考虑调频补偿效果的区域综合能源系统调频服务优化策略

辅助服务对维持含有高比例可再生能源电力系统的安全稳定运行至关重要。含有储能设备的区域综合能源系统作为优质调频资源,可以有效调节可再生能源接入电力系统后导致的不可忽略的频率偏移,帮助解决电力系统频率稳定性问题。文中建立了在市场机制下考虑调频补偿效果的区域综合能源系统运行优化模型,并采用YALMIP+CPLEX在MATLAB中进行了仿真分析,求得了不同调度模式下的总运行成本。通过采用实际运行中的宾夕法尼亚—新泽西—马里兰(PJM)调频市场模型和参数来指导区域综合能源系统中调频资源的优化配置,在电能与调频服务市场收益之间进行权衡,实现了利润的最大化。     

计及全生命周期碳成本的园区综合能源系统优化规划方法

建立综合能源系统是实现“双碳”目标的有效途径之一,其规划、建设及运行需要兼顾经济成本与低碳效益。为了全面评估综合能源系统的综合效益,提出一种将能源和设备在生产制造、运输、运行等全生命周期过程中的碳排放成本纳入优化目标的规划方法。对某园区综合能源系统进行逐时仿真优化,通过分析不同碳成本情景对综合能源系统综合效益的最优配置和运行方案的影响,为综合能源系统的设计规划提供一定参考。     

考虑综合需求响应的楼宇综合能源系统能量管理优化

针对楼宇综合能源系统（RIES）能量管理时未充分考虑影响室温因素及其对负荷建模的影响和刚性捆绑RIES、用户从而未全面考虑用户舒适度和用能支出的问题,文中提出了冷、热负荷参与阶梯型补贴和电负荷参与电价型综合需求响应的RIES能量管理优化模型及其求解方法。首先,综合考虑影响室温因素,得到离散化的楼宇热平衡方程,建立楼宇的柔性而非固定的冷、热、电负荷数学模型。其次,建立冷、热负荷参与的阶梯型补贴和电负荷参与的电价型综合需求响应机制。然后,考虑RIES向用户售能的收益、从外部购能的成本和支付用户的补贴费用,构建了以最大化RIES运行利润为目标、计及设备和系统运行约束的能量管理优化数学模型,并采用CPLEX对线性化后的模型进行求解。最后,通过算例仿真表明：计及综合需求响应的楼宇综合能源系统能量管理优化能统筹协调供需两侧资源,提升系统与用户的经济效益。     

需求响应下基于近似动态规划的气电联合系统经济调度

气电联合系统协同运行能显著提高能源利用效率,其运行优化得到了广泛关注。文章建立了考虑需求响应（demand response,DR）的气电联合系统经济调度模型,并提出了基于近似动态规划（approximate dynamic programming, ADP）算法的联合系统经济调度策略。首先,采用粒子群（particle swarm optimization ,PSO）优化算法对用户侧的负荷曲线进行优化,从而最小化用户补偿费用和峰谷差率;随后建立线性化的气电联合系统运行模型,借助ADP算法求解。以Grave 6节点电力系统和14节点天然气网络进行仿真分析。仿真结果验证了所提模型和求解算法的有效性,考虑供需两侧的气电联合优化能提高能源利用效率。     

考虑储能峰谷价差套利的综合能源系统策略性经济配置

计及储能系统分时电价峰谷价差套利,提出了综合能源系统的供热/冷、供电策略,并以此作为经济配置模型的内层仿真优化内核。基于全寿命周期理论和策略性仿真优化内核,建立了综合能源系统双层规划模型:外层兼顾综合能源系统经济与环境效益,以系统年总规划成本最小为优化目标;内层优化模型采用年仿真时域(8760 h)以增强电源侧发电出力与用能侧负荷的匹配特性,提升配置结果的有效性和经济性。运用增强精英保留遗传算法调用内层仿真优化内核对双层配置模型仿真求解,算例分析验证了所提出的综合能源系统策略性经济配置方法的有效性,并探讨了适合配置储能系统能源套利的临界峰谷电价差,可为相关工程项目提供项目前期分析参考。     

考虑光伏集成5G基站用能模式的多主体共享储能优化配置

光伏集成5G基站能够有效降低电信运营商的用能成本,然而含分布式光伏的5G基站用能模式将对主动配电网的稳定运行造成影响,致使电信运营商与主动配电网均存在储能配置需求。出于安全性与经济性考虑,文中引入储能运营商作为第三方共建共享储能系统,提出了一种考虑光伏集成5G基站用能模式的多主体共享储能优化配置方法。首先,提出了面向规模化光伏集成5G基站与主动配电网储能配置需求的共享储能系统动态容量租赁模型;其次,基于双层混合整数规划模型(BiMIP)构建共享储能系统容量配置与运行双层联合优化问题;最终,采用重构与分解(R&D)算法对双层联合优化问题进行求解。仿真结果表明,所提出的多主体共享储能优化配置方法能够实现主动配电网的削峰填谷与多主体间的互利共赢。