综合能源系统多时间尺度优化调度∗

为提高综合能源系统的可再生能源消纳能力,提出一种基于多时间尺度的综合能源系统经济调度模型.综 合考虑经济成本、环保及设备运行成本,建立了以综合成本最低为目标函数的最优经济调度模型.在日内阶段,根据 可再生能源预测误差,考虑蓄电池与碳捕集系统一起对运行计划进行实时修正,并校验补偿效果.通过对某工业园区 的算例仿真,验证了所提出的方案具有较强的削峰填谷能力,并且对可再生能源功率波动具有较好的平抑效果.     

电热综合能源系统多时间尺度优化调度策略研究∗

综合能源系统研究中电热能源动态特性存在差异,为提升系统运行性能、节约成本,提出采用多时间尺度 策略对系统进行优化调度.首先建立电热系统模型并进行日前数据预测,其次考虑到热能的传输惯性较大而电能迅速 响应的特性导致调度周期会影响系统的调度,提出日前预测统一调度和日内电热不同周期调度的多时间尺度协同优化 的调度策略.最后通过场景分析,验证了电热能源多时间尺度调度策略可以提高系统运行的准确性和经济性.     

考虑网络特性的综合能源系统多时间尺度调度方法

异质能源系统在响应调度指令时呈现出不同的时间尺度特性,使得综合能源系统的调度问题愈发复杂。为此,提出一种考虑网络特性的综合能源系统多时间尺度调度方法。首先,分析综合能源系统中不同设备的运行特性差异,并建立热网模型以刻画异质能流的动态特性,证明采用多时间尺度调度的必要性。在此基础上,建立综合能源系统“日前-滚动-实时”多时间尺度调度模型:日前调度层中,构建考虑网络特性的电热综合能源系统模型,以经济性和低碳性为目标进行调度;滚动调度层中,修正日前调度结果,确定慢响应设备出力;实时调度层中,确定快响应设备出力,进一步提高调度结果的准确性。算例仿真结果表明,所提多时间尺度调度方法能有效提高综合能源系统供能的灵活性与安全性。     

考虑多能灵活性的综合能源系统多时间尺度优化调度

含电热气多种能源的综合能源系统中,复杂的能量转换关系以及可再生能源和负荷的波动性,给综合能源系统的灵活安全运行带来了挑战.为了减小新能源和负荷不确定性对系统的影响,同时提升系统的功率平抑能力,提出了考虑多能灵活性的综合能源系统多时间尺度优化调度策略.首先,在日前调度中建立多能灵活性状态方程,以日运行成本最小为目标,构建...     

基于深度强化学习的综合能源系统动态经济调度

综合能源系统的优化调度对于实现系统的多能互补和经济运行具有重要意义.然而,系统中可再生能源的间歇性以及用户用能需求的不确定性造成了系统中供需双方的随机波动,传统的调度方法难以准确地适应实际环境的动态变化.针对这一问题,提出了一种考虑可再生能源和负荷时变特性的综合能源系统动态经济调度方法.首先对综合能源系统动态经济调度问...     

计及需求侧响应的综合能源系统多时间尺度优化调度

综合能源系统作为能源互联网的物理载体,实现其合理调度成为当前研究的重点。考虑可再生能源和需求侧负荷波动,利用价格型和替代型需求侧响应特性,建立计及需求侧响应的日前-日内优化调度模型,其中日内根据电、冷/热和气调度时间的差异性,提出3层滚动优化调度模型。算例分析表明,引入需求侧响应的多时间尺度优化调度模型能能抑制日内可再生能源和负荷的波动,提高系统的稳定性,进一步降低系统运行成本。     

基于分布式模型预测控制的综合能源系统多时间尺度优化调度

采用具有滚动优化、反馈校正特点的模型预测控制是实现综合能源系统多时间尺度优化调度的关键技术之一.鉴于集中式模型预测控制实现系统整体在线优化的复杂性,文中提出一种基于分布式模型预测控制的综合能源系统多时间尺度优化调度方法,通过各子系统协调配合实现综合能源系统灵活调度.首先,建立以系统日运行经济最优、系统日运行费用及机组启...     

考虑双重需求响应及阶梯型碳交易的综合能源系统双时间尺度优化调度EI北大核心CSCD

安全稳定、低碳清洁是全球能源发展的主流方向,如何充分发挥需求侧资源响应潜力以及降低系统源、荷不确定因素对实现能源可持续发展具有重要意义。为此,提出了一种考虑双重需求响应和阶梯型碳交易机制的综合能源系统(IES)双时间尺度优化调度策略。针对电、热、气负荷的可调度特性和不同时间尺度下的响应差异性,提出了双重激励的综合需求响应(IDR)模型。为实现IES低碳经济运行,建立了基于日前价格型IDR策略和阶梯型碳交易机制的IES日前低碳优化调度模型。考虑日前源、荷预测误差对IES调度的影响,基于模型预测控制和日内激励型IDR策略,建立了以购能成本、各设备出力调整成本和阶梯型激励补贴成本之和最小为目标的日内滚动优化调度模型,并采用CPLEX对所提模型进行求解。仿真结果验证了所提模型能有效兼顾系统经济性和环保性,同时提高了系统平抑源、荷功率波动的能力。     

考虑多能负荷波动实时平衡的综合能源系统多时间尺度优化调度

综合能源系统内负荷的不确定性及多能源响应负荷波动的时间尺度不同为优化调度结果的可靠性及系统对负荷波动的响应带来了挑战。确定日前、日内、实时三阶段优化调度模式,在日内调度中对当日影响系统运行的随机事件进行分类并将其量化影响反馈至调度模块;对系统内热/冷负荷端口进行能流分析,通过监测供回水压、水温等数据,快速响应热/冷负荷波动,并在实时调度中调整机组出力;建立日前、日内、实时三阶段优化调度模型,提出基于多能负荷波动快速响应的综合能源系统多时间尺度优化调度方法。以中国南方某城市综合能源系统冬季运行模式为例进行数值分析。结果表明,所提方法对计划性负荷调整及突发小幅负荷波动均有良好效果,能有效提升系统供能收益和用户的用能舒适度。     

计及综合能源服务商参与的电力系统低碳经济调度EI北大核心CSCD

针对包含电力、热力、天然气负荷的综合能源服务商在电力市场与天然气市场中的可调度价值,建立了一种考虑综合能源服务商响应的电力系统低碳调度模型。首先,提出了计及能源转换装置运行成本及碳排放量的综合能源服务商优化调度策略;然后建立了电力–天然气联合市场运行机制;最后在市场环境下建立了电力、天然气、综合能源服务商的联合优化模型,并通过交替方向乘子法进行求解。算例分析表明,在电力、天然气市场中考虑综合能源服务商响应可以降低电力系统的碳排放量以及整个系统的运行成本,碳交易机制及综合需求响应是从发电侧和负荷进行碳排放管理的有效手段。     

综合能源系统混合时间尺度运行优化

综合能源系统融合电、气、热等多种能源子系统,不同能源网络动静态特性与设备控制特性差异显著。为实现电、气、热异质能流网络和设备协同运行,建立综合能源系统混合时间尺度运行优化框架,包含混合分辨率建模与混合指令周期调度。混合分辨率建模采用与气网、热网动态过程相匹配的模型分辨率刻画能流动态过程,平衡模型的精确度与问题的复杂度,实现电气热多能网络动态过程的协同优化;混合指令周期调度立足于多种异质能流的传输特性差异和多类型设备的控制特性差异,兼顾源/荷多重不确定性,确定各子系统的最佳调度指令周期,实现多能子系统间的协调运行。算例结果验证了所提方法的可行性。     

考虑风电预测误差的电-热系统混合时间尺度调度

为了利用热网特性补偿风电预测误差,提出了一种电-热系统混合时间尺度调度策略。考虑到电能和热能传输在时间尺度上的差异性,建立了热网短时间尺度调节模型。在日内调度阶段,将指令周期分为长时间尺度和短时间尺度,由长时间尺度调度确定日内阶段30 min级CHP机组的基本出力,短时间尺度调度则根据长时间尺度CHP机组的基本出力来确定日内15 min级常规机组的基本出力。在实时调度阶段,CHP机组在日内长时间尺度出力的基础上进行15 min级短时间尺度的调整,并协同储能设备补偿风电预测误差。通过算例验证表明,考虑风电预测误差的电-热系统混合时间尺度调度模型,降低了储能设备的使用率,提升了电-热系统的经济性,同时具有良好的风电预测误差补偿效果。     

综合能源系统多时间尺度动态时域仿真关键技术

近年来,为实现多种能源互补共济与高效利用,集电、热、气于一体的综合能源系统在世界范围内得到了广泛的关注。高效、精确的多时间尺度动态时域仿真是支撑综合能源系统运行和控制的关键技术。文中以综合能源系统动态建模仿真为研究对象,首先介绍了典型综合能源系统的结构与动态过程。然后,从基础模型、仿真技术、数值计算3个关键点介绍了综合能源系统动态建模仿真技术所取得的研究进展,主要包括多能耦合通用建模理论、分区多速率仿真技术、异质能源网络高效数值计算实现方法。在此基础上,讨论了现有研究中仍需解决的关键难题,如变工况动态建模、多速率分区接口处理、数值求解格式选取等问题。最后,对未来综合能源系统动态建模仿真关键技术的研究方向与应用前景进行了展望。     

电—气互联综合能源系统多时间尺度动态优化调度

对于时空相关的天然气管存,应用多时间尺度/模型预测控制尤为重要。计及天然气管网的慢动态特性,考虑暂态天然气系统变量存在时段耦合的特性,提出了基于模型预测控制的多时间尺度优化调度策略,使机组有功出力和气源产气控制过程更为平滑。其中,以日前优化调度得到的有功出力值和产气量为参考值,基于模型预测控制,进行日内多时段滚动优化。最后,对修改的IEEE 24节点电力系统和比利时20节点天然气系统进行算例分析,验证了所提优化调度方法的可行性以及有效性,并分析了气网管存对电—气互联综合能源系统运行的影响。     

计及风电功率预测误差的需求响应多时间尺度优化调度EI北大核心CSCD

风电功率预测存在误差,增加了电力系统运行调度的困难,影响系统风电消纳,降低系统运行的经济性。为了提高系统风电消纳能力,考虑风电功率预测误差,结合需求响应特点,从日前、日内和实时构建了电力系统需求响应多时间尺度优化调度模型。分析居民用户需求对电价的响应,构造日前价格型需求响应的初调度策略,并在日内根据风电功率预测偏差进行电价调整后的价格型需求响应再调度。分析工业用户和商业用户的调度补偿策略,以电网运行费用最低为目标,考虑平衡风电功率实时预测误差,建立激励型需求响应的实时调度优化模型,以提高系统风电消纳能力,降低系统弃风量。算例分析表明：所提出的优化调度策略能够较好地平衡风电功率预测误差,增加系统风电消纳量,节约系统运行成本,保证用户用电的自主性,最小化需求响应调度对其的影响。     

计及安全约束的综合能源系统深度强化学习优化调度策略研究

在“双碳”背景下,综合能源系统多能耦合与梯级利用已成为助力“双碳”目标实现的重要手段。综合能源系统优化运行是一个涉及非线性、非凸的复杂问题,传统求解方法在获得全局优化调度策略上存在一定困难。同时,随着光伏、风电等可再生能源渗透率不断提高以及网络拓扑日趋复杂进一步加剧了该问题的求解难度。强化学习为解决上述问题提供了有效途径,然而目前大部分关于强化学习优化调度的研究较少考虑系统整体安全约束,因此,该文基于深度强化学习构建了考虑安全约束的综合能源系统优化调度模型。首先,将电网与热网潮流约束融入到传统综合能源系统优化调度模型中,实现了对调度策略的安全校验。其次,基于深度强化学习理论将物理调度问题转化为强化学习序贯决策问题,改进了智能体的状态空间、动作空间及奖励函数的设计方法。最后,在离线与在线环境中实现了优化调度决策的求解与应用,并通过算例对比与分析验证了所提方法的有效性与合理性。     

计及能量互保行为的综合能源园区多时间尺度调度

综合能源园区的运行控制应兼顾多方市场主体利益诉求,针对不同类型园区的供能差异化需求,提出计及用户诉求的日前调度与实时调度相结合的综合能源园区多时间尺度优化调度策略。首先,构建包含智能用电管理单元、电—气耦合联供单元、电动汽车(EV)充电单元和用户电—冷用能调度单元的园区基本架构,并分析市场环境下的园区运行方法;其次,在日前调度中建立以运营商利润和用户评价为目标的园区非合作博弈模型,确定园区能价和用能安排;再次,针对日前购电偏差问题,建立考虑不同类型用户用能诉求的含能量互保行为的实时能量偏差应对模型;最后,以14节点配电网和7节点天然气管网组成的微能源网为场景,对所提模型进行仿真验证,证明所提模型的有效性。结果表明,所提多时间尺度优化调度策略能够提升园区多方市场主体经济效益,以及兼顾用户多样化用能需要的可行性。     

基于离散混合自动机的园区综合能源系统多模式建模与日前优化EI北大核心CSCD

综合能源园区是推进能源系统低碳发展的关键应用场景。针对电、气、冷、热耦合的综合能源园区,给出一种供需互动的园区综合能源系统日前优化方法。基于离散混合自动机(discrete hybrid automaton,DHA)架构,搭建考虑多种运行模式的综合能源系统设备级模型与系统级模型;通过搭建用户空调负荷预测模型,给出基于调节价格的园区需求侧负荷响应机制;通过搭建供需互动的园区综合能源系统双层优化模型,计算在低成本模式与低碳模式下的园区综合能源系统日前优化结果。算例仿真验证了所提建模方法在描述设备运行模式的优势,计算园区供需互动带来的经济效益,并评估园区在低碳运行模式下的减排能力。最后,讨论通过清洁机组与储能设备的升级改造实现零碳园区的可行性,以及在设计规划阶段需要考虑的评估指标。     

基于电热分时间尺度平衡的综合能源系统日前经济调度

综合能源系统能够提高能源利用效率、促进可再生能源消纳,已成为能源领域的重点研究方向。如何实现多能源的联合规划、协同运行是综合能源系统运行的重要问题。在热电联供型综合能源系统中,电能可实现实时调度;而热能具有热惯性,其供需可能不满足实时平衡,可依据某一调度时段内的总量平衡进行调度。基于此,提出了考虑电-热分时间尺度平衡的综合能源系统优化模型,寻求最优热调度时间尺度以满足用户舒适度及系统运行经济性双重要求。所提模型中电能为实时平衡,热能为调度时间尺度内的总量平衡,通过电-热分时间尺度平衡提高了机组运行的灵活性。用户舒适度采用国际ISO标准热舒适模型,可更加人性化地反映供热效果。以某省某区域冬季典型日为例进行仿真分析,结果表明所提模型能够得到最优的热调度平衡时间尺度与调度计划,在满足用户舒适度的同时提高了系统的运行经济性。     

不确定性环境下基于深度强化学习的综合能源系统动态调度

随着综合能源系统中间歇性能源和负荷不确定性的逐步增强,传统的调度方法局限于固定物理模型及参数设定,难以较好地动态响应源荷的随机波动。针对这一问题,提出了一种基于深度强化学习的综合能源系统动态调度方法。首先,以数据驱动方式构建面向综合能源系统的深度强化学习模型,通过智能体与综合能源系统的持续交互,自适应学习调度策略,降低对物理模型的依赖程度。其次,通过添加随机扰动的方式表征源荷不确定性变化特征,针对不确定性变化特征改进深度强化学习模型的状态空间、动作空间、奖励机制以及训练流程等关键环节,并经由近端策略优化算法优化求解,实现了综合能源系统的动态调度决策。最后,通过算例仿真验证了所提方法在不同时间尺度以及不确定性环境下的可行性和有效性。