城市能源系统综合规划模型的研究与应用

探索城市能源利用的最佳途径是构建低碳城市的重要保障,城市能源系统的合理规划是城市能源合理利用的前提,更是国内外关注的热点。目前的能源系统模型研究大多聚焦于城市能源规划的某一阶段或方面,对于指导中国大规模低碳生态城的开发建设具有很大的局限性;而SynCity模型是统筹考虑建筑选址布局、负荷需求以及能源技术选择、能流分布之间的关系的一种综合城市能源系统规划模型。文章系统阐述了SynCity模型,并将其应用到上海临港新城,通过工程实例模拟得出了CO2排放量最低目标下的最佳能源供求方案为燃气发动机热泵(GHP)和建筑热电冷(BCHP)三联供相结合的能源供应模式。     

智能配电系统的发展现状与展望

随着分布式发电、电动汽车、智能电表和新一代无线通信等的发展,以及通过电价机制实现需求侧管理,配电系统的状况逐步发生变化,智能配电系统应运而生。作为未来智能电网的重要组成部分,智能配电系统可以充分利用自身的灵活性对资源进行优化配置,也有能力参与上层输电系统的优化调度或市场化运行。在过去的10多年间,国内外不少学者对未来配电系统的组成、体系架构、规划方法、运行策略等进行了比较广泛的研究,逐步建立了智能配电系统的概念。在此背景下,对含电动汽车的智能配电系统的研究现状做了评述并对将来的发展进行了展望。首先分析了智能配电系统的体系构成,并给出了一种系统架构;之后对智能配电系统的组成部分和核心技术进行了分析,并指出了有待研究或进一步研究的问题。最后,就智能配电系统的规划、设计、运行与控制等方面所面临的挑战做了探讨。     

可再生能源综合利用的研究现状与展望

为提高可再生能源的利用率和独立系统的供电可靠性,综述了可再生能源综合利用技术的研究进展和现状.从容量优化配置、系统建模与优化、能量管理、经济性评价等方面进行了全面总结,指出了可再生能源综合利用中存在的主要问题,主要涉及标准缺失、容量配置的随意性、运行经验缺乏、对传统能源的依赖等几个方面,归纳了现有研究中的局限性,并对可再生能源综合利用技术的发展前景进行了展望.     

综合能源系统风险识别与分析

综合能源系统作为能源互联网的重要实现形式,一方面通过多能互补与市场机制提升了能源的利用效率,但另一方面也引入了更多的风险因素.为了保障综合能源系统的安全性,建立针对综合能源系统风险评价体系的重要性日益凸显.在此背景下,通过对综合能源系统中的风险因素进行识别、探究,将综合能源系统的风险分为规划、调度以及运行风险3类,建立...     

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。     

考虑可再生能源消纳的建筑综合能源系统日前经济调度模型

“双碳”战略目标下,随着以新能源为主体的新型电力系统与分布式智能电网建设的不断推进,具有随机性特点的可再生能源发电大规模并网消纳问题日益凸显。本文面向建筑综合能源系统提出一种日前经济调度模型,旨在利用其多元化负荷需求与灵活性调节的特点,在满足用能需求与电网交互的基础上最大程度实现可再生能源的就地消纳。首先,根据建筑能耗特性,通过配置地源热泵等具有高能效比的电制热设备来解耦热电联产“以热定电”的运行模式、并引入含有蓄电池和储热罐的混合储能装置来进一步增强系统调节能力。然后,考虑供需平衡、设备出力、储能运行、联络线交换功率等约束条件,以含有机组启停、弃风弃光损失等费用在内的总运行成本最小为目标函数,建立日前经济调度模型,并调用CPLEX求解该混合整数线性规划问题。最后,根据设置的不同场景,以系统运行成本、能源利用率和可再生能源消纳能力为评价指标进行算例仿真。仿真结果表明：相较于传统的热电分供模式,设置地源热泵和混合储能系统的综合能源系统可以降低约50%的运行成本,能够提高近50%的能源利用率,且可以完全消纳可再生能源,并随着能量转换装置能效比的提升能够进一步的降低运行成本,具有较好的可操作性与社会经济效益。     

考虑综合需求侧响应的区域性综合能源系统运行优化

综合能源系统(Integrated Energy System,IES)为解决能源困境提供了新的途径。将需求侧响应引入区域性综合能源系统(Regional Integrated Energy System,RIES),在RIES框架下,提出一种考虑综合需求侧响应(Integrated Demand Side Response,IDSR)的运行优化模型。首先以典型的冷\热\电RIES为框架,根据能源生产、转换、消费各环节的能量流动关系,建立了RIES的多能量流模型。然后从能量转移的角度出发,分析了通过开展IDSR转移系统能量流,提升可再生能源消纳的潜力。最后以系统运行的经济性为目标,考虑系统能量平衡和各能源设备的运行约束,建立了考虑IDSR的RIES运行优化模型,并设计了求解算法。以某地区RIES为例,对所提的方法和模型进行了计算验证,结果表明开展IDR能够有效提升系统经济性,提高可再生能源消纳水平。     

综合能源系统热能梯级优化及效率分析

为了提高系统的能源利用效率,提出了一种考虑 效率及热能梯级利用的综合能源系统优化运行模型。首先,依照品质特性对热能进行分级,分析其梯级利用的可行性;其次,按照用热客户需求和供热实际对热能进行分级和梯级利用;最后,通过实际算例进行验证和 效率分析。仿真结果表明,所提方案可以提高能源的利用水平,降低成本费用,为运行管理、能源利用提供指导。     

积极推进分布式能源系统

阐述积极推进分布式能源系统的基本原因,我国分布式能源系统并网近况,发展天然气分布式CCHP冷热电三联供的意义与几个示范项目和继续完善分布式能源系统的相关政策.     

含共享氢储能的园区综合能源微电网群低碳协同运行

为促进微电网群新能源消纳和低碳经济运行,在共享经济背景下,提出了一种基于合作博弈的含共享氢储能(SHES)的微电网群低碳协同优化运行方法,以兼顾SHES和微电网群的利益。首先,提出SHES和微电网群的能量交互运行框架;其次,分别以SHES运营效益最大和各微电网运营成本最小为目标,建立了基于合作博弈的电氢能源协同运行模型;然后,考虑各主体隐私性,采用交替方向乘子法(ADMM)算法对模型进行分布式求解;最后,进行算例仿真。结果表明,通过SHES与各微电网的协同运行,有效改善了各主体的运行情况,促进新能源就地消纳,降低了碳排放。     

基于ARIMA-LSTM模型的综合能源系统负荷与风光资源预测

在能源互联网快速发展的背景下,研究分析了综合能源系统的多元负荷预测模型及理论方法.针对传统ARIMA(Autoregressive Moving Average Model, ARMA)模型仅能处理线性关系的问题,将ARIMA模型与LSTM(Long-Short Term Memory, LSTM)网络模型结合,提出并建立了ARIMA-LSTM模型.该模型不仅兼容冷、热、气、电等多元负荷的预测,并且可以用于风速、辐射照度等数据的预测,有较好的适应性和预测精度.     

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.     

基于改进粒子群的冷-热-电综合能源系统双层优化模型

基于能源集线器模型提出一种冷-热-电综合能源系统双层优化建模方法,在对园区各典型能源转化设备建模的基础上,综合考虑系统的运行成本及系统投资,并以某机场项目为例建立以系统年费为优化目标的双层优化模型.结果表明该模型可协调各类能源从而实现经济运行,具有较好的通用性与实用性.     

能源互联网背景下综合能源服务市场运营模式及关键技术

近年来,国内外学者在综合能源服务的物理支撑技术和市场运营技术等方面开展了诸多有益的探索,其中,前者的研究成果较为丰富,而后者还相对匮乏,这一现实情况严重制约了中国综合能源服务的市场化、规模化发展。对此,本文关注于能源互联网与综合能源服务的发展协同性,分析了能源互联网在市场组织形式、服务商业模式和数据业务化3个方面对综合能源服务规模化发展的促进作用,进而研究、探讨了综合能源服务的市场运营模式及配套技术。一是,基于市场成熟度和信息透明度的变化趋势,将中国综合能源服务市场的发展划分为无组织的分散竞争阶段、局部平台化的信息汇聚阶段和全域生态化的产业生态阶段,并针对不同市场阶段构建了以能源服务商、信息运营商和综合能源服务平台为参与主体的市场组织形式。二是,从上述3类市场参与主体的价值闭环和运营流程入手,分别构建了以满足用户多元用能需求、积极链接供需双方撮合交易达成、引导各主体市场行为为核心的商业模式,并分析了各市场主体在不同市场阶段下的运营特性及经营核心。三是,探讨了综合能源服务市场运营所涉及4类关键技术的建模原理及技术框架:1)提出基于智慧终端、采集设备等数据来源,依托大数据、云计算、物联网等技术方法,考虑用户用能行为特征、用能需求特征及服务潜力等维度,构建用户多层级画像技术,以实现用户多维度用能需求和用能意愿的数据化、标签化、可视化;2)提出基于模糊综合评价、数据包络分析、综合集成赋权等技术方法,通过建立涵盖企业实力、服务能力和服务产品3方面的评价指标体系,构建能源服务商综合画像技术,以实现对综合能源服务商的客观综合评价;3)提出以分析、预测各类服务产品及服务市场未来供需趋势、影响因素和变化规律为主要目的的市场精准画像技术,并针对各类型市场主体的职能特点,分别探讨了适用于能源服务商和信息运营商的市场短期潜力评估方法、适用于综合能源服务平台的中长期市场趋势分析方法的构建思路;4)针对综合能源服务市场的阶段性发展路径,提出基于简单加权、和谐性分析、逼近理想解排序等多准则决策方法,构建面向市场分散竞争阶段的综合能源服务主动推送策略,以及基于组合服务、关联规则挖掘、协同过滤推荐等理论方法,构建面向市场信息汇聚阶段和产业生态阶段的规模性服务推荐策略。最后,从促进市场集中度和开放度不断提高、重视用户侧能源消费行为的引导与培育、提升用能数据获取能力和分析处理能力3个方面,对未来的研究、实践和政策制定工作提出了若干建议。总体而言,能源互联网的发展不仅将打破传统的能源服务供需模式,还将重塑综合能源服务业态,要充分发挥能源互联网推动综合能源服务规模化发展的促进作用,今后还需要在市场运营模式、技术等层面上开展更为广泛和深入的研究与实践工作。     

综合布线系统与智能大厦

本文要主讨论综合布线系统的概念和应用范围,智能大厦的现状和发展前景,以及两者之间的关系。     

分布式能源系统的研究现状

分布式能源系统是缓解目前我国能源危机的重要途径之一.对分布式能源系统的研究,始终围绕着2个方向,一是对系统经济性的研究,二是对系统优化设计的研究.其中前者的研究主要是为后者的发展提供可行性依据,并促进后者的发展.介绍了国内近期有关分布式能源系统研究的理论成果和一些工程实例,为我国对该项技术的研究提供参考.     

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。     

考虑综合需求响应的园区综合能源系统经济性优化方法

针对园区综合能源系统调节资源短缺导致的运行灵活性不足、经济效益偏低等问题,协调考虑居民用户参与综合需求响应和增建能量存储与转换设备两种措施,提出一种园区综合能源系统经济性优化方法.首先,在考虑空调、燃气供暖等设备调节能力的基础上,建立包含价格型与激励型负荷的综合需求响应模型;然后,分析居民用户参与需求响应的行为特性,建...     

基于IEC61850的智能变电站综合自动化系统研究

在分析和理解基于IEC61850标准的智能变电站综合自动化系统结构的基础上,对基于IEC61850标准的变电站综合自动化系统中IED智能电子设备面向对象的集成建模技术进行了认真探讨。最后对基于IEC61850标准的数字化变电站自动化系统通信方案进行了详细分析研究,尤其对IEC61850通信规约标准的研究,为实现智能数字化变电站自动化系统的实时可靠通信系统的互操作性提供了重要技术支撑。     

基于区块链的综合能源系统低碳优化调度研究

综合能源系统对实现能源可持续发展和构建绿色低碳社会具有重要的应用价值。针对综合能源系统调度过程中存在的发用电预测误差大、系统优化数据采集处理复杂和经济运行成本较高等问题,将区块链技术引入到综合能源系统优化调度中,并计及电、热、冷三种负荷综合需求响应和碳排放交易,调用智能合约,以系统经济性和环保性最优为目标,提出了适用于综合能源系统的低碳优化调度模型。利用区块链技术特性,构建了面向综合能源系统优化调度的总体架构,使得区块链网络成为整个综合能源系统信息交互与数据存储中心,同时保留了调度中心的部分导向作用,确保了电网的安全、稳定运行。仿真结果表明：区块链技术可以进一步挖掘综合能源系统数据价值,更好地实现信息交流透明性;同时,构建的综合能源系统的低碳优化调度模型能够有效提高系统供能的灵活性、运行的经济性以及环保性。