含储能的冷热电联供分布式能源微网优化运行

分布式综合能源微网具有冷/热/电/气多能耦合的典型特征,如何进行包含冷热电联供和多种储能设备的运行优化,一直是现阶段的重点和难点研究工作之一。本文建立了储能设备和冷热电联供系统模型,基于电/冷/热和烟气余热利用平衡等式约束、储能设备充放能约束以及系统各个设备上下限约束,并通过配置权重系数,以一个运行周期内运维总成本和CO2总排放量为综合运行优化目标。构建了某大学城典型场景,以储冷设备为例,配置储能设备的容量分别为0/2/4MW,分析了储能容量对分布式能源微网运行优化的影响。配置合适的储能设备容量,一个周期内的综合运行优化目标越低,越能兼顾经济性和碳排放的要求。     

含相变储能的冷热电联供型微网多目标优化配置

为应对日益增长的能源需求以及实现中国"十四五"规划的"双碳"目标,提出一种含相变储能的冷热电联供型微网.从经济、能耗和碳排放3个角度出发建立微网多目标优化配置模型,并采用基于分解的多目标优化算法对模型进行求解,从而得到一系列可行的备选方案,同时利用基于区间直觉模糊信息的双向投影方法进行决策,得到最优配置方案.以某商业园区为例验证所提微网的可行性和有效性.     

含冷热电联供及储能的区域综合能源系统运行优化

利用区域综合能源系统提高负荷侧运行灵活性是提升电力系统内高比例可再生能源消纳能力的重要技术手段,并且区域综合能源系统内的储能设备可以通过解耦热电联系来有效降低运行成本。用场景分析法对可再生电源出力随机性进行建模,以揭示可再生能源的随机波动性对含有冷热电联供的区域综合能源系统的运行优化所带来的影响。在考虑系统内设备特性后,建立了包含能源转换设备、能源储存设备在内的区域综合能源系统模型,并采用Yalmip工具箱和商业软件Cplex在MATLAB中进行了仿真分析,求得了系统内各个单元最佳出力、机组组合和不同调度模式下总运行成本。仿真算例表明,含有冷热电联供的区域综合能源系统可以通过储能设备有效解耦其热电运行约束,充分发挥区域综合能源系统依附能源互联网运行所带来的经济优势,提高能源利用效率。     

含环境成本和多种储能的综合能源微网优化运行

为考虑冷热电联供型综合能源微网运行时产生的环境成本和分析储能装置容量对系统运行成本的影响,建立了包含环境成本和储能装置的冷热电联供型综合能源微网优化运行模型.以系统总成本最小为目标,采用混合整数规划方法在Cplex中求解,并与相对应传统分供系统运行成本对比,验证了模型的有效性.分析了冷热电联供型综合能源系统在不同类型电价模式下的运行成本以及储能装置不同容量对系统运行成本的影响,得出了系统在实时电价模式下运行成本最小和系统运行成本随储能装置容量的增大先增加后降低的结论.     

含冷热电联供的微网优化调度策略综述

首先简单介绍了冷热电联供(CCHP)系统常见的运行模式,并据此提出了CCHP系统和微电网结合的必要性;然后针对含CCHP系统的微网,分别从经济性优化目标和随机性处理方法 2个方面重点综述了CCHP微网的优化调度策略,并探讨了其未来的发展趋势;接着综述了CCHP微网优化模型的求解方法,并强调了智能算法在优化调度领域的广泛应用;最后从集中式和分布式2个方面介绍了CCHP微网优化调度策略的具体实现方式以及两者的优缺点、适用范围。     

基于主从博弈理论的共享储能与综合能源微网优化运行研究

综合能源微网与共享储能在提高系统能源利用率方面具有显著效益,逐渐成为目前研究热点,如何建立一套共享储能背景下综合能源微网优化运行模型是当下亟待解决的问题。文章首先介绍系统运行框架,分析系统内各利益体的功能。然后,分别针对微网运营商、共享储能服务商以及用户聚合商建立优化运行模型。分析微网运营商与用户聚合商间的博弈关系,提出共享储能背景下微网运营商与用户聚合商间的Stackelberg博弈模型,并证明Stackelberg均衡解的存在性与唯一性。最后,在MATLAB平台上进行算例仿真,通过Yalmip工具与CPLEX求解器进行建模与求解,利用启发式算法与求解器结合的方法优化微网运营商与用户聚合商的策略。结果表明,所提模型不仅能有效权衡微网运营商与用户聚合商的利益,也能够实现用户聚合商与共享储能运营商的收益双赢,采用的求解算法能够保护微网运营商与用户聚合商间的数据隐私。     

多元储能系统运行策略对综合能源微网可靠性影响评估

针对目前储能环节对供能可靠性影响仍有待挖掘的研究背景,通过制定储能环节不同的运行策略,结合相关可靠性指标,量化分析了多元储能对供能可靠性的影响。首先,以综合能源微网作为研究对象,构建了关键设备的能效出力模型;其次,针对储能设备制定不同的运行策略,并梳理相应指标以分析储能设备的自身特性以及对系统整体供能可靠性的影响;最后,通过实际算例量化分析储能设备不同配置及不同运行策略对系统供能可靠性产生的影响。重点分析了综合能源微网能量存储环节对系统供能可靠性的影响,从而为后续储能设备的规划提供了指导。     

含冰蓄冷装置的冷电联供型微网经济优化运行

针对冷电联供型微网的运行成本优化,引入冰蓄冷储能系统,建立了含光伏、风电、微型燃气轮机、电储能和冰蓄冷等可再生能源和常规能源以及冷电储能装置的优化模型。以经济运行成本最小为目标,运用混合线性整数规划方法,并利用数学优化软件CPLEX求解。最后在算例中建立3种不同场景的冷电联供微网系统进行对比分析,验证了本文所建立模型的有效性和可行性,结果表明含冰蓄冷装置的冷电联供型微网能够有效地降低运行成本,电储能和冷储能结合与单一储能模式相比具有显著的经济效益,体现了综合能源利用和优化。     

多区域含冷热电联供和储能的综合能源系统运行优化

综合能源系统(Integrated Energy System,IES)是增加可再生能源消纳能力、提高能源利用效率、实现可持续发展的关键技术,多区域IES运行优化将各个区域根据负荷特性进行协同优化是重要研究方向。本文建立了含冷热电联共及储能的多区域IES优化混合整数线性优化模型,区域间通过热网交互,并采用场景分析法模拟可再生能源波动性,使用Yalmip和Cplex在MATLAB中进行优化分析。结果表明：考虑风电不确定性的多区域IES优化运行能实现热能的协调分配,提高系统能源利用率,储能设备可解耦热电联系改善系统运行经济性。     

考虑阶梯碳交易和需求响应的含氢储能的并网型微电网优化配置

针对低碳背景下并网型微电网的优化配置问题,提出了一种考虑阶梯碳交易和需求响应的含氢储能的并网型微电网优化配置方法。通过在规划模型中引入阶梯碳交易机制,降低微电网的碳排放;以可再生能源发电功率与负荷功率的差值绝对值之和最小为目标,利用负荷需求响应引导用户改变用能策略,促进可再生能源消纳,减少储能配置容量,进一步降低微电网的碳排放和经济成本;建立包含风力发电机、光伏阵列、柴油发电机、电解槽、储氢罐、燃料电池的并网型微电网的双层优化配置模型,上层模型以微电网等年值综合成本最小为优化目标,下层模型以微电网年运行成本和年碳交易成本之和最小为优化目标;采用遗传算法与混合整数线性规划相结合的方法对双层优化配置模型进行求解。算例结果验证了所建模型的合理性和有效性,能够为含氢储能的并网型微电网的容量配置提供参考。     

含分布式混合储能系统的光伏直流微网能量管理策略

为了更好地管理大规模分布式光伏发电单元,将光伏直流微网划分为不同区域,且在不同区域配置了相应容量的混合储能单元与区域控制器以实现区域自治。根据各区域光伏电池输出功率与负荷功率间的关系以及储能单元荷电状态(SOC)的不同将系统分为5种运行模式,给出了不同运行模式下的能量管理策略,设计了光伏电池Boost变换器与储能双向DC/DC变换器的控制策略。最后,在Simulink中搭建了一个含多区域的光伏直流微网仿真模型。结果表明,所提方法在保证系统稳定运行的前提下,优化了各元件的出力。     

考虑不确定出力的微网内分布式发电和储能的容量配置

在并网条件下,以降低微网联络线功率的峰谷差为配置目标,以一次设备投资、安装和维护等综合成本最小为评价标准,建立了微网内分布式发电和储能优化互补的容量配置模型。研究整点时刻分布式发电全年出力的概率分布,以及不同置信度下的分布式发电出力曲线的求解方法,得到10k W基本单位分布式电源出力曲线。以装机容量、网侧购电量、微网功率平衡、储能装置充放电平衡和充放电倍率及深度等要求为约束条件,论证优化模型为线性规划,并选择LINGO软件求解。通过算例分析,得出不同类型微网配置分布式发电和储能容量时对应的不同策略。     

考虑通信时延的直流微电网分布式储能单元协调控制

针对计及通信时延的直流微电网分布式储能系统多储能单元之间的协调问题,提出了一种模型预测控制策略。首先搭建多储能单元状态空间模型,设计多储能单元的模型预测控制及其电流期望轨迹。然后分析计及通信时延的一致性规律,补偿时延引起的荷电状态偏差。进而通过求解以快速跟踪电流动态期望值及控制信号变化最小为目标函数的最优解,保证系统直流母线电压稳定,实现各储能单元间协调稳定运行以及基于荷电状态的动态一致均衡。最后利用Matlab/Simulink仿真平台,验证所提控制策略在计及通信时延的情况下储能充、放电过程以及源、荷波动下的有效性和稳定性。     

考虑多能互补的区域综合能源系统多种储能优化配置

在区域综合能源系统中配置多种储能装置可提高系统的经济效益,是区域综合能源系统规划的重要研究方向。基于区域综合能源系统的基础架构和模型,研究了蓄冷、储热、储电和混合储能在冷热电联供(CCHP)机组和电制冷等设备多能互补协同运行情况下的盈利策略,讨论了系统配置不同储能的经济性和可行性,建立了全寿命周期的冷热电储能调度规划双层优化模型,并利用确定性迭代算法进行求解。针对某实际区域综合能源系统的多个供能季不同日负荷曲线,应用双层优化模型求解运行调度方案和储能配置容量。算例结果表明:配置蓄冷和储热在多能互补协同运行系统中有较大的盈利空间,而配置储电的利润空间较小,且考虑多能互补的混合储能方法可以进一步挖掘系统的盈利能力。     

含压缩空气储能的能源互联微网型系统优化配置

首先构建了含分布式光伏、压缩空气储能（compressed air energy storage, CAES）、需求侧响应、燃气轮机等设备的能源互联微网型系统模型。在此基础上以安装成本、能耗成本和需求侧响应成本等构成的年运行费用最低为优化目标,分析对比不同场景下分布式光伏电池组数量、能源互联微网中设备的配置情况及CAES、需求侧响应和电动汽车入网（vehicle to grid, V2G）技术对设备容量配置和微网中各类成本的影响。特别的,考虑了CAES透平机透平压力、透平温度、需求侧响应比例等参数及有无V2G对微网系统影响。算例结果表明,所提模型能合理化能源互联微网中设备容量配置和降低能源互联微网年运行费用。     

考虑需求侧管理的冷热电联供微电网优化配置方法

冷热电联供微电网可提高供用电系统灵活多样的能量优化调度调控水平,已成为微电网技术发展的必然趋势之一。对冷热电联供微电网系统引入了需求侧管理手段,充分利用需求侧资源发掘了系统的经济性。首先对系统中所采取的需求侧管理技术进行建模,包括对需求侧管理的采用方式以及调用成本。其次以综合优化配置成本为目标函数,计及多种必要的约束条件,建立考虑需求侧管理的冷热电联供微电网优化配置模型。采用混沌粒子群算法对所建立的模型进行求解。优化配置结果表明,离网模式下系统优化配置成本要高于并网模式下的,而考虑需求侧管理技术的系统优化配置成本要小于不考虑需求侧管理手段的。通过对系统引入需求侧管理手段能够降低系统优化配置成本,证明了该模型的正确性和有效性。     

考虑风/光/水/储多源互补特性的微网经济运行评价方法

针对风能、太阳能短期波动大,水能短期波动小的特点,通过分析风、光、水资源之间的互补特性,提出了一种包含风、光、水、储的互补微网优化配置方法,建立了互补特性对微网经济运行影响的评价体系。该方法以储能容量、微网设备安装成本与系统运行维护成本为目标,以系统容量、分布式发电比例与蓄电池充放电特性为约束,基于自适应遗传算法,得到最优风、光、水等分布式电源容量以及该条件下的储能系统配置容量。通过灵活调整分布式电源组合方式及分布式发电比例,得到不同配置下的储能系统配置容量及微网经济运行评价指标。结果表明:当风、光、水3种分布式电源出力具有互补性时,系统储能容量明显减小,同时微网经济效益达到最优。     

考虑碳捕集与甲烷化的综合能源微网分布式优化调度

为了促进综合能源微网的低碳性与经济性,并降低信息安全风险,提出考虑碳捕集与甲烷化的综合能源微网分布式优化调度模型。通过在传统火电厂上加装碳捕集设备,将捕集的CO₂用于甲烷化,可以减少系统碳排放,将多余的配额进行出售,在降低系统碳排放的同时也带来了经济效益。并且考虑了分布式优化调度,以解决多综合能源微网联合优化调度带来的信息安全问题。仿真结果表明所提模型可以有效减少系统碳排放并兼顾经济性,同时能降低信息安全风险。