考虑水电制氢的水-氢综合能源系统容量规划

为促进“双碳”目标的实现,将水电系统与氢能相结合可提高水电资源利用率、降低制氢成本,并提升能源系统的清洁程度,助力中国实现能源转型。为此,构建了一个考虑水电制氢的水-氢综合能源系统双层规划模型。在上层中,目标是最大程度降低系统成本,提高系统制氢、储氢能力以及燃料电池性能。而在下层中,目标是最大限度减少日常运行中的负荷损失,以提高综合能源系统中所有设施的利用率。通过综合考虑这两个层面的目标,优化系统的设计和运行策略。最后,以某水电站实际运行数据为基础进行了算例分析。结果显示,氢能设施建立后降低系统成本19.08%,减少弃水流量53.12%,提升了水电站的利用效率,从而验证了所建模型的合理性与有效性。     

绿色能源氢能及其电解水制氢技术进展

随着环境污染日益严重,越来越多的研究关注于绿色无污染能源,其中氢能清洁无污染、高效、可再生,是未来最有潜力的能源载体.而利用电解水技术制氢是目前最有潜力的技术,也是一种经济有效的技术.介绍了氢能的研究现状和水电制氢技术,着重介绍了碱性电解槽、质子交换膜电解技术以及固体氧化物水电解技术,对现有技术进行了总结.     

考虑氢能系统热回收的电氢区域综合能源系统日前优化运行

大力发展以电氢为核心的区域综合能源系统是实现能源系统绿色低碳转型的关键路径。针对现有研究因未系统考虑氢能系统热回收利用,导致能量利用效率低、经济性差等问题,提出考虑氢能系统热回收的电氢区域综合能源系统日前优化运行方法。首先,充分考虑氢能设备变效率、多工况的运行特征,研究不同类型电解水、氢燃料电池和甲烷化设备的产热特性和热回收原理,基于热力学方程和物理反应原理建立氢能系统热回收运行模型;然后,提出考虑氢能系统热回收的电-热-氢多能协同运行架构,建立区域综合能源系统日前优化运行模型;最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性。仿真结果表明,氢能系统热回收可有效提高能源利用效率和多能协调运行能力,降低系统运行成本。     

考虑综合需求响应的综合能源系统优化运行

提出一种考虑综合需求响应的综合能源系统容量配置和优化运行方法。首先,构建综合能源系统,进一步介绍了各单元设备运行原理,分析可控类型负荷参与综合能源系统需求响应的原理。然后,建立设备容量配置及运行策略的双层协同规划模型,以规划总成本最低为目标建立上层容量配置模型,以运行成本最低为目标函数建立下层优化运行模型,分别利用差分进化算法和CPLEX线性求解器求解双层规划模型。最后,以典型日内综合能源系统负荷需求、用能价格等数据为例,通过算例分析验证了本文所提模型的实用性和有效性。     

考虑综合需求响应的港口能源系统优化运行

为满足港口日益增长的能源需求,改善港口地区环境污染问题,港口能源供应方式逐渐由传统燃油、煤电供能逐渐向涵盖冷、热、电、天然气在内的综合能源供能方式转变.港口岸电建设及设施电气化改造工程的持续推进,使得港口电能需求进一步增加.针对这一现状,提出了一种考虑综合需求响应的港口综合能源系统优化运行方法,通过分析系统内各设备间的...     

含碳-绿色证书联合交易机制的综合能源系统日前优化调度

随着能源互联和低碳电力的持续推进,综合能源系统(IES)将成为节能减排的重要载体.结合碳排放权交易(CET)和绿色证书交易(GCT)机制,提出含碳-绿色证书联合交易机制的IES优化运行模型.在分析CET和GCT机制的基础上,搭建碳-绿色证书联合交易市场框架,打破传统碳和绿色证书市场交易的壁垒;综合考虑IES的购电成本、...     

能源综合系统优化规划与运行框架

综合优化利用电能、热能和天然气等多种能源,是提高能源使用效率,实现能源可持续发展的重要途径。然而,综合能源互联系统的研究才刚刚起步,建立成熟的综合能源利用系统尚需要开展大量的研究工作。在研究初期,理清研究思路和内容是关键而且必要的一项基础工作。阐述了综合能源系统的组成,分析了能源综合的优势,提出了一种综合能源系统的优化规划和运行的框架,探讨了建立综合能源系统需要解决的关键技术,希望能为研究和实现多种能源互补、互联提供参考。     

碳交易机制下考虑需求响应的综合能源系统优化运行

综合能源系统是实现“双碳”目标的有效途径,为进一步挖掘其需求侧可调节潜力对碳减排的作用,提出了一种碳交易机制下考虑需求响应的综合能源系统优化运行模型。首先,根据负荷响应特性将需求响应分为价格型和替代型2类,分别建立了基于价格弹性矩阵的价格型需求响应模型,及考虑用能侧电能和热能相互转换的替代型需求响应模型;其次,采用基准线法为系统无偿分配碳排放配额,并考虑燃气轮机和燃气锅炉的实际碳排放量,构建一种面向综合能源系统的碳交易机制;最后,以购能成本、碳交易成本及运维成本之和最小为目标函数,建立综合能源系统低碳优化运行模型,并通过4类典型场景对所提模型的有效性进行了验证。通过对需求响应灵敏度、燃气轮机热分配比例和不同碳交易价格下系统的运行状态分析发现,合理分配价格型和替代型需求响应及燃气轮机产热比例有利于提高系统运行经济性,制定合理的碳交易价格可以实现系统经济性和低碳性协同。     

含风电制氢装置的综合能源系统优化运行

随着全球环境污染问题的加剧以及能源结构调整,氢能作为一种高度清洁的可再生能源成为世界各国研究热点,合理利用氢能是解决能源危机和环境问题的有效途径。考虑风电制氢装置在综合能源系统中的应用,研究了含电制氢装置的不同控制方式,提出了含电制氢装置的综合能源系统优化模型。通过多种能源之间的相互转化,同时满足电力、氢气以及热负荷需求。算例仿真结果验证了所提模型的有效性,分析了风电制氢装置对于降低系统运行成本、提高清洁能源消纳量的重要作用,对比了不同氢气负荷需求下系统的运行情况,仿真结果说明合理安排氢气负荷有利于进一步促进系统绿色、经济运行。     

含绿色证书跨链交易的综合能源系统运行优化

综合能源系统内可再生能源发电消纳率低和财政补贴压力大仍是制约其发展的主要问题.鉴于此,结合区块链技术和绿色证书交易机制,提出了含绿色证书跨链交易的综合能源系统优化模型.首先,分析了基于配额制的绿证交易流通机制和在区块链上部署绿色证书交易的可行性;其次,将不同市场主体划分为多链域结构,设计了不同链域间绿色证书跨链交易框架...     

氢能证书交易体系及其对制氢优化的影响

为应对当前全球能源危机,提出一种氢能证书交易体系架构以期鼓励对新型清洁能源氢能的应用。该氢证体系建立在碳权交易体系上,将氢能在制备与储运过程中减少1 t CO₂排放量的凭证记为1本氢证,氢证价值等价于在碳交易市场中1 t CO₂排放额的价值,同时该氢证还体现对氢能源生产、储存、运输和应用等领域氢能源技术和应用的专业能力认证。氢证的交易是一次性的,可以直接在氢证市场以拍卖形式或在交易所对氢证进行出售;或是可流入碳交易市场进行交易,氢证与碳交易市场的CO₂排放配额具有相同效力,购得1本氢证可获得1 t CO₂排放配额。在氢证交易体系下优化风电辅以电网功率制氢加氢一体站运行,达到系统收益最大化。算例结果表明在氢能生命周期评估中考虑碳排放,通过使用氢能证书可以为氢能源在碳交易市场中的参与提供支持和便利。该氢证交易体系具有可行性,通过对氢能产业的经济激励,促进氢能生态链发展以及可再生能源消纳,缓解未来碳市场所面临的由配额紧缩带来的清缴碳排放额压力,为其在电制氢领域的应用提供理论参考。     

考虑综合需求响应不确定性的电-气综合能源系统优化运行

为有效分析综合需求响应（integrated demand response,IDR）不确定性给系统安全稳定运行带来的影响,以电-气综合能源系统（integrated electricity-gas system,IEGS）为例,提出一种考虑IDR不确定性的IEGS优化运行模型。首先,根据基于能源价格的IDR项目实施特点,分析出IDR中的模糊性和概率性变量,建立相应的IDR不确定性模型;然后,以点估计法计算系统概率能量流,并将其计算结果作为机会约束,使在最小化IEGS运行成本的同时,保证系统运行的安全性。最后,以改进的IEEE-33节点电力系统和比利时20节点天然气系统构成的IEGS为例,验证所提模型和方法的有效性,并评估不确定性环境下系统的风电消纳能力。     

考虑综合需求响应不确定性的电-气综合能源系统优化运行

为有效分析综合需求响应（integrated demand response,IDR）不确定性给系统安全稳定运行带来的影响,以电-气综合能源系统（integrated electricity-gas system,IEGS）为例,提出一种考虑IDR不确定性的IEGS优化运行模型。首先,根据基于能源价格的IDR项目实施特点,分析出IDR中的模糊性和概率性变量,建立相应的IDR不确定性模型;然后,以点估计法计算系统概率能量流,并将其计算结果作为机会约束,使在最小化IEGS运行成本的同时,保证系统运行的安全性。最后,以改进的IEEE-33节点电力系统和比利时20节点天然气系统构成的IEGS为例,验证所提模型和方法的有效性,并评估不确定性环境下系统的风电消纳能力。     

数据中心综合能源系统优化运行研究综述

作为数字基础设施的重要载体,数据中心的数量和规模不断增长,导致系统能源消耗与日俱增,运行成本成倍上升。而综合能源系统(integrated energy system, IES)是以电力系统为核心,涵盖供电/气/冷/热等能源产供销一体化的复杂系统,其优化运行可实现对多种能源的综合管理和经济调度,采用IES替代数据中心的供能系统将是降低数据中心运行成本的有效方案。目前对IES的典型架构尚未明确定义,对基于数据中心的IES优化运行问题鲜有研究。首先介绍了IES以及基于数据中心的IES典型物理框架;其次分析了系统中耦合型运行设备的物理模型和能源集线器(energy hub, EH)及其扩展模型在系统中的应用;在此基础上,总结和梳理了国内外IES及基于数据中心的IES的优化运行现状,并提出了基于数据中心的多能源输入-多能源耦合-多能源输出的运行方式;最后,对基于数据中心的IES中能源不确定性及负荷预测、能源动态建模、优化调度策略及效益评价等重点发展方向和潜在的可研究内容进行了展望,以期为未来相关的项目落地、仿真研发等提供参考和借鉴。     

数据中心综合能源系统优化运行研究综述

作为数字基础设施的重要载体,数据中心的数量和规模不断增长,导致系统能源消耗与日俱增,运行成本成倍上升。而综合能源系统(integrated energy system, IES)是以电力系统为核心,涵盖供电/气/冷/热等能源产供销一体化的复杂系统,其优化运行可实现对多种能源的综合管理和经济调度,采用IES替代数据中心的供能系统将是降低数据中心运行成本的有效方案。目前对IES的典型架构尚未明确定义,对基于数据中心的IES优化运行问题鲜有研究。首先介绍了IES以及基于数据中心的IES典型物理框架;其次分析了系统中耦合型运行设备的物理模型和能源集线器(energy hub, EH)及其扩展模型在系统中的应用;在此基础上,总结和梳理了国内外IES及基于数据中心的IES的优化运行现状,并提出了基于数据中心的多能源输入-多能源耦合-多能源输出的运行方式;最后,对基于数据中心的IES中能源不确定性及负荷预测、能源动态建模、优化调度策略及效益评价等重点发展方向和潜在的可研究内容进行了展望,以期为未来相关的项目落地、仿真研发等提供参考和借鉴。     

园区综合能源系统优化运行研究综述

针对园区综合能源系统的优化运行问题,从模型、算法和机制3个层面综述了其研究现状及存在的主要问题。在模型层面,依次讨论了园区综合能源系统的基本优化模型、不确定性模型和博弈模型的研究现状;在算法层面,归纳分析了数学规划方法、启发式方法和强化学习在园区综合能源系统优化运行的应用情况;在机制层面,概括分析了综合需求侧响应机制、碳交易机制、绿证交易机制及综合能源市场交易机制下园区综合能源系统优化运行的相关研究。最后,基于园区能源低碳化、市场化、共享化、去中心化及数字化的演变趋势,对园区综合能源系统优化运行的发展方向进行展望。     

计及氢能多元利用和绿证-碳联合交易的综合能源系统优化运行

为充分利用综合能源系统的多能耦合特性和高比例新能源的特点,提出一种计及氢能精细化多元利用和绿证-碳联合交易的综合能源系统低碳经济优化调度策略。针对氢能的低碳清洁特性,建立含电解制氢、氢转电热、氢制甲烷以及热电掺氢的氢能多元利用模型,并考虑氢能利用过程中产生的余热,在氢能多元利用模型中引入热回收装置,提出氢能精细化多元利用结构;为提升新能源消纳能力以及降低系统碳排放量,分别建立碳交易机制和绿证交易机制,并针对两者之间的关联性提出绿证-碳联合交易机制;兼顾综合能源系统的经济性和环保性,建立以绿证交易成本、购能成本、碳交易成本、运行维护成本和弃风成本之和最低为目标的综合能源系统低碳经济调度模型。算例结果表明,所提模型能够提高新能源消纳能力,显著降低碳排放量,实现了能源的高效利用和综合能源系统的低碳经济运行。     

综合能源系统优化运行技术研究综述

综合能源系统(integrated energy system,IES)是未来能源消费方式的重要发展方向,对提升能源的综合用能能效和可再生能源的消纳将发挥越来越重要的作用。然而,由于IES中能源系统的高度耦合以及源-网-荷-储各个环节存在的不确定性,使得IES的动态过程极其复杂,给IES的优化运行带来巨大挑战。针对IES的优化运行问题,首先简要介绍了IES的概念,分析了其主要特点;其次总结和概括了IES运行基础信息感知、混合时间尺度动态协调优化调度体系及其求解算法三个方面的国内外研究现状,并指出了现有研究的不足之处;最后展望了IES优化运行未来的研究方向,为该方向的后续研究提供参考。