考虑需求响应的用户端气-电综合能源网络优化控制

用户端综合能源技术是指整合传统发电、新能源发电、转换和储能技术,为实现用户端的能源高效利用,节约用户能耗成本,本文首先提出一种新型用户端气⁃电综合能源网络架构模型。该模型创新性地引入燃气发电机组及用户屋顶光伏发电单元,同时首次将家用电动汽车作为该气⁃电综合能源网络架构模型中的储能装置进行优化调度研究。其次,为优化该气⁃...     

考虑气电联合需求响应的气电综合能源配网系统协调优化运行

在未来多能互补、综合能源系统的背景下,传统配电网和配气网独立调度运行的模式已经不能满足多种能源互补的运行要求。为此,该文提出气电综合能源配网系统最优潮流的凸优化方法,即利用二阶锥规划方法对配电网潮流方程约束进行处理,并提出运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法对天然气潮流方程约束进行处理,进而将非线性的气电综合能源配网系统优化调度问题转化为混合整数二阶锥规划模型,为气电综合能源配网的气/电协调优化运行和规划设计提供支撑。同时在配网系统中引入气电联合需求响应来提高系统调度的可控性和灵活性,从而更好的消纳新能源,以达到配网系统的优化运行。仿真结果表明,运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法能更好提高配气网的二阶锥松弛精度,且考虑气电联合需求响应能够提高综合能源配网系统运行的经济性和新能源的消纳能力。     

计及综合需求侧响应的电-气综合能源系统协调优化运行

随着综合能源系统研究地不断深入,需求侧管理对优化负荷分布、降低系统经济成本等方面的作用越来越不可忽视。文中对计及综合需求侧响应的电-气综合能源系统的协调优化问题进行探讨。引入市场需求弹性概念对电力系统需求侧和天然气系统需求侧进行详细描述,并提出需求替代系数,对价格型负荷及替代型负荷进行综合考虑,建立需求侧数学模型;以最小化P2G场站、燃气轮机、蓄电池建设及运维成本为目标函数,建立综合能源系统的协调优化模型;使用改进的粒子群算法对模型进行求解,以修改后的9节点电力系统与7节点天然气系统为例,分析说明了该协调优化模型对优化负荷分布、降低系统成本等方面的作用。     

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。     

区域电-气互联综合能源系统的需求响应研究综述

基于燃气轮机与电转气设备(P2G)协调应用对提高能量梯级利用率、降低污染气体的显著优势,区域电-气互联综合能源系统(RIEGS)应运而生,成为区域能量高效利用发展的新方向。首先基于气能较电能传输所独有的时间延迟特性,阐述了含天然气管网的RIEGS系统运行模式,介绍了RIEGS的核心设备P2G在系统中的工作模型及其原理。从RIEGS系统的需求响应出发,基于电能需求响应在普通微网系统中应用,综述了需求响应(DR)在拓展为电、气、热能综合需求响应(IDR)后对RIEGS储能配置、经济调度中的影响及改进应用。最后,对未来RIEGS的新技术应用及市场化机制改革进行展望。     

计及需求响应和储能的电-气综合能源系统优化调度

为实现电-气综合能源系统(integrated electricity-gas system,IEGS)优化经济运行,计及多元储能(multi-energy storage,M ES)设备和综合需求响应(integrated demand response,IDR)项目的有效配合,提出了一种适合于区域IEGS的优化调度模型。在所构建的优化调度模型中,结合不同用能负荷的需求响应特性,并基于电力和天然气等能源的分时价格,分别从可削减负荷、可转移负荷和可替代负荷等方面对用户IDR响应量进行精细化描述,使其有效配合IEGS中M ES设备运行,从而最小化系统运行成本。通过相关算例验证了所提模型的有效性,仿真结果表明,区域IEGS运营商通过综合应用MES和IDR,可充分发挥电力负荷和天然气负荷的时空互补特性,最大程度地提升系统的风电消纳能力,并进一步减少系统运行成本。     

计及需求响应与动态气潮流的电-气综合能源系统优化调度

文中提出了一种考虑需求侧负荷响应及动态天然气潮流的电—气综合能源系统优化调度新模型。一方面,该模型融入能源需求响应以优化次日的电、气负荷曲线,发挥不同能源间的互补共济作用,提升系统运行效率。引入价格型和替代型两类响应对需求侧响应进行精细化描述,前者表现价格引导的同类能源需求在不同时间点间的转移作用,后者表现不同能源需求在同时间点上的互补替代效应。另一方面,该模型考虑复杂动态天然气潮流方程以描述系统运行状态。为求解此强非凸非线性模型,将原问题松弛为可直接求解的二阶锥凸优化问题,并采用连续锥优化方法保证松弛的严格性。仿真结果表明,需求响应的引入可提升综合能源系统运行的经济性。与稳态天然气潮流相比,动态天然气潮流可更准确地反映天然气系统的动态发展过程。     

基于价格引导的气电联合系统双层优化模型

电气联合系统因其清洁性、灵活性引起众多关注,然而燃气电站与P2G(powertogas)电站作为两个系统的连接者,其行为受实时电价与气价影响。针对这一问题,提出一种基于价格激励的气电联合系统的双层优化模型。该模型同时计及了电网潮流和燃气管网的动态能量流,考虑燃气电站与P2G电站的套利特性,利用价格激励的方式引导其决策行为,从而增加风电消纳、缓解网络拥塞。模型分为上下两层,上层优化目标为电网运行成本最小,下层优化目标则为燃气电站与P2G电站收益最大。为求取所提双层优化模型的最优均衡解,首先采用矩阵表达的形式改写天然气系统暂态能量流方程,其次利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件将双层优化问题转换为单层优化问题,再次对KKT条件进行线性化处理,将模型转换成可直接求解的混合整数二次优化问题,最后通过仿真算例验证了所提模型和方法的有效性。     

计及储能与需求响应的电-气虚拟电厂双层优化调度

随着分布式新能源并网规模的不断扩大,风电光伏出力的波动性和不确定性给电网的稳定运行带来了巨大的 挑战.为了应对新能源的不确定性以及提高电力系统新能源的消纳水平,构建计及储能与需求响应的电-气虚拟电厂双 层优化调度模型.首先,上层模型考虑储能运维、需求响应成本,下层模型考虑虚拟电厂日前运行成本;其次,将双层 模型通过 Karush-Kuhn-Tucher (KKT)条件转化为单层模型,运用线性化方法将模型线性化;最后,通过不同场景的算 例分析验证所提模型的有效性,结果表明所提模型能够有效提高系统的新能源消纳水平,降低电网运行成本.     

考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估

气电联合系统是能源互联网的重要组成部分,其可靠性评估对系统安全运行具有重要意义.因此,提出一种考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估方法.首先建立气电联合系统负荷削减优化模型,利用泰勒级数展开法对考虑气网潮流方向和天然气管道运行状态的天然气潮流约束方程进行线性化处理;其次引入电、气负荷综合需求响应以提升系统可靠性,并...     

考虑电热联合需求响应的区域综合能源系统多目标双层优化调度

由于区域综合能源系统的多种能源之间存在耦合与互补,电热联合需求响应为区域综合能源系统的优化调度提供了新的手段.本文首先建立能源用户的电力需求响应和热力需求响应模型,提出考虑电热联合需求响应的区域综合能源系统日前多目标优化调度模型.然后,为解决分布式电源与负荷不确定性引起的日前调度偏差,构建了基于模型预测控制的日内滚动优...     

计及需求响应的区域综合能源系统双层优化调度策略

需求响应聚合商通过需求响应聚合用户的可转移负荷和可削减负荷,提高区域综合能源系统运行的灵活性和经济性.考虑综合能源系统运营商和需求响应聚合商之间的交互博弈关系,建立了计及需求响应的区域综合能源系统双层优化调度模型.上下层分别以区域综合能源系统运营商和需求响应聚合商经济收益最大为目标,利用KKT条件和线性化方法将双层模型...     

考虑电转气消纳风电的电–气综合能源系统双层优化调度

电转气(power-to-gas,P2G)技术使电力网络与天然气网络的单向耦合转变为双向耦合,其运行特性为风电消纳提供了有效途径。该文提出一种考虑电转气合理利用弃风并考虑天然气系统优化运行的电力–天然气综合能源系统双层优化调度模型。首先,介绍含电转气的天然气系统运行模型;其次,以基于价格的含电转气的天然气系统优化调度为上层模型,基于直流潮流的含风电和电转气的电力系统经济调度为下层模型,构建电–气综合能源系统双层调度模型;再次,根据下层模型的Karush-Kuhn-Tucher(KKT)条件将双层模型转化为单层模型,并对非线性方程进行线性化,从而将非线性模型转化为混合整数线性规划(mix-integerlinear programming,MILP)问题,并调用CPLEX求解器进行求解;最后,通过算例分析验证所提出模型的合理性与有效性,并证明电转气可以有效提高电网的风电消纳能力。     

考虑需求响应的含P2G电-气综合能源系统优化调度

在综合能源系统日益发展的背景下,提出了一种考虑需求响应的含P2G电-气综合能源系统优化调度模型。首先对天然气网络和电-气关键耦合设备P2G进行建模;然后基于虚拟电厂思想建立了价格型需求响应和激励性需求响应的等效模型,并结合电-气综合能源系统的各层面约束构建了考虑需求响应的电-气综合能源系统优化调度模型;最后,引入通用分布来描述风电功率的概率分布,并利用机会约束方法对模型进行不确定性处理。仿真算例结果验证了本文所提模型的有效性。     

基于双层优化的电-热综合能源系统调峰运行方法

针对高比例新能源并网引起的电网峰谷波动问题,提出了基于双层优化的电-热综合能源系统（IES）调峰运行方法。首先,分析了风光并网功率和综合需求响应（IDR）对负荷的影响,提出了源荷侧协同调峰的运行方法。其次,构建了双层优化调度的电-热IES模型,上层模型优化电网的负荷曲线,下层模型优化IES的运行经济性。最后,通过Gurobi求解器和深度确定性策略梯度（DDPG）算法联合求解双层优化模型。以某高校实际微能源系统为算例,验证了所提方法和模型的有效性。     

基于需求响应的电-热-气耦合系统综合直接负荷控制协调优化研究

传统能源系统运行、规划局限于电、气、热(冷)等单一能源形式系统,无法充分发挥它们之间互补优势和协同效益。对电–热–气多种能源的优化调度研究,可以实现统筹优化配置,提高多种能源互补利用效率;同时直接负荷控制参与多能源的优化调度为多能源协同调度提供新思路。首先构建了一种电–热–气多源耦合系统结构,分析了供给侧多源耦合系统的特性及需求侧直接负荷控制参与多种能源负荷的特性,其次建立了基于多种能源的直接负荷控制参与电–热–气耦合系统的综合经济优化调度模型;然后仿真分析了电–热–气耦合系统多源互补协调优化调度的场景,以及直接负荷控制参与的电热气耦合调度的特性。结果显示:供应侧多种能源的互支持和备用对于保证多能源系统的安全运行具有重要意义;需求侧调度使供需更趋于平衡,综合直接负荷控制对电–热–气耦合系统需求侧的优化,能够降低峰值负荷,增加需求侧的弹性。     

阶梯式碳交易机制下计及电-气-热综合能源系统需求响应优化运行

随着能源耦合的发展及我国碳市场的不断完善,传统电力需求响应已经不能满足双碳背景下多能耦合综合能源系统（IES）的发展现状。为了更深入地挖掘需求侧响应在节能减排中的作用,本文提出一种阶梯式碳交易机制下计及电-气-热IES需求响应的优化运行模型。首先将负荷分为价格类和替代类,分别建立价格替代和热能替代需求响应模型;其次考虑IES参与碳交易市场,结合热电联产机组（CHP）和燃气锅炉（GB）的实际碳排放量,引入阶梯式碳交易机制引导IES控制碳排放;最后以购能成本、阶梯式碳交易成本与运维成本之和最小为目标函数,建立电-气-热IES优化运行模型,并通过四种场景对所建立的模型进行验证。通过对需求侧响应负荷占比及阶梯式碳交易基价和区间长度的分析发现,合理地分配价格型、替代型负荷占比,以及碳交易基价和区间长度,有利于提升系统运行的经济性。     

基于综合需求响应的气—电联合分时定价优化模型

随着综合能源系统的发展,天然气网和微电网将深度耦合,天然气和电力的分时定价可提高多能源综合利用水平,优化能源资源配置。考虑天然气和电力综合需求响应,以及"天然气—发电—供电"三方价格联动,建立了气电联合峰谷分时定价优化模型。该模型以单位电量平均发电能耗成本最小为目标函数,以实施气电联合分时定价时各方利益不受损为约束条件,对气电重峰与错峰两种运行方式进行仿真。结果表明,两种方式均存在最优的天然气和电力分时价格;与重峰运行相比,错峰运行的最优联合分时价格差异更显著,削峰填谷效果更好,更节能;验证了模型在技术和经济上的有效性,可实现天然气网和电网耦合条件下的合理定价。     

考虑电-气-热需求响应和阶梯式碳交易的综合能源系统低碳经济调度

为提高综合能源系统的能源利用率,进一步限制碳排放,使其实现低碳经济运行,提出一种基于需求侧响应和阶梯式碳交易机制的综合能源系统优化调度模型。首先,在需求侧考虑多元负荷灵活的响应能力构建含有电-气-热负荷的需求响应模型。其次,运用生命周期评估方法分析综合能源系统中不同能源链的碳轨迹,精确计算系统的总碳排量。最后,在综合能源系统中引入基于生命周期评估的阶梯式碳交易机制,构建以购能成本、碳交易成本、弃风成本最小为目标的优化调度模型,并调用CPLEX工具箱对4种典型场景下的总成本进行优化计算。结果表明,在阶梯式碳交易机制下,优化目标中考虑碳交易成本,引入需求响应使总成本减少了2.58%,碳排量下降了15.71%,在提高系统运行经济性的同时大幅度降低了碳排放量。