计及热网热惯性的沼气热电联产发电灵活性评估

随着碳中和和清洁供暖目标在农村地区的推广，电力和能源系统运行灵活性发挥着越来越重要的作用。针对这一趋势，以沼气热电联产系统为对象，提出一种计及热网热惯性的灵活性评估方法。首先，介绍了零碳农村综合能源系统的结构特征和运行目标，建立了覆盖沼气热电联产系统、沼气池、供热管网的模型。在此基础上，给出了适用于含热网的沼气热电联产灵活性的关键性能指标和评估方法。为了应对热网灵活性评估带来的延时最优控制问题，给出分解-聚合的评估方法，保证用户供热的同时，支持电力系统运行。算例结果表明，通过挖掘热网的灵活性消除热能供需之间的不平衡，能够有效提升热电联产灵活性，同时避免增加出力过程对于额外产生热量的浪费。     

基于生物质热电混合供能的城镇综合能源双层优化

生物质发电相当于小型火电,单独发电时效率低,且现有研究对含生物质热电联产机组系统的优化调度关注较少。针对上述问题,提出了适用于城镇综合能源系统的多种新能源高效消纳的综合能源运行双层优化方法。通过补燃设备调整热天然气和生物质电联产机组的运行状态,建立可补燃生物质热电联产运行模型;研究了多个可补燃热电联产机组的联合控制,分别以综合供能费用和能源利用效率作为上下层优化目标,同时对热电联产机组间的能源分配调度和各热电联产机组内部运行状态进行优化,构建包含光伏生物质和天然气在内的区域能量枢纽双层优化模型。算例验证了可补燃的生物质热电混合供能对提高系统能效、降低供能费用的设计目标。     

独立模式下微网多能存储系统优化配置

针对能源互联网的重要组成部分——综合能源微网,构建了独立模式下的综合能源微网多能存储系统优化配置模型,提出了包含储电和储热系统的额定功率、容量的配置方法。其中,储电系统模型计及供暖期与非供暖期蓄电池寿命的估算。模型以经济性作为指标,考虑热电联产机组的热电耦合相关约束,包括热—电平衡、机组爬坡、储能系统以及自给自足概率等,采用基于机组出力和储能系统功率分配策略的细菌群体趋药性算法模型进行求解。并探讨了加装储能系统的热电联产机组的运行特性。结果表明,提出的多能存储系统配置方法在供暖期和非供暖期均具有显著经济和环境效益,并促进了风电消纳。     

考虑电-气-热耦合和需求响应的虚拟电厂优化调度策略

热电联产机组以热定电的工作方式无法同时满足冬季供暖效率最大化和电力调峰需求,存在发电出力调节能力不足的问题。针对上述问题,提出了考虑电、气、热能源耦合特性以及需求响应的虚拟电厂优化调度策略。首先,为提升热电联产机组向下调峰能力,引入电制气设备和碳捕集技术,构建新型的热电联产耦合模型。其次,为提升系统运行的灵活性,考虑峰谷分时电价、热价,建立综合需求响应机制。然后,为减少系统发电成本,引入电、热储能装置,以系统总成本和电、热储能运行成本最小化为目标建立虚拟电厂双层优化模型,并根据下层优化模型的KKT(Karush-Kuhn-Tucher,KKT)条件将双层模型转为单层并线性化处理进行求解。结果表明,所提方法的碳排放、运行成本以及新能源消纳率达到最优,提升了热电机组向下调峰能力,满足了系统低碳性、经济性的需求。     

太阳能与压气机抽气储能燃气轮机CHP系统耦合特性分析

压气机抽气储能调控可改善燃气轮机能源系统性能，为了使燃气轮机系统更加灵活、高效地与外界负荷匹配，提出太阳能耦合压气机出口抽气储能的燃气轮机热电联产系统。通过建立空气透平、余热锅炉和太阳能集热器的变工况数学模型，利用Thermoflex软件建立燃气轮机压气机出口抽气变工况模型，并对耦合系统进行变工况分析，研究系统在储能、释能和运行周期内热力参数的变化，以华南地区某宾馆的逐时负荷为例对太阳能耦合压气机出口抽气储能的热电联产系统进行案例分析，并与基准热电联产系统对比。结果表明:以某典型日为1个周期，本文设计系统的1次能源利用率比传统热电联产系统高3.2%，?效率高2.4%。     

基于虚拟电池模型的DCHP系统全周期功率波动平抑策略

针对分布式热电联供系统与外部电网联络线全周期功率波动问题,提出了基于虚拟电池模型的分布式热电联供系统全周期功率波动平抑策略。该策略首先根据热负荷的动态约束建立气态虚拟电池模型,并与液态虚拟电池模型和电池储能模型共同构成电网统一模型下的虚拟电池综合储能系统。然后将分布式热电联供系统全周期功率波动平抑问题等效成一个最短路径优化问题,并采用改进Dijkstra算法,通过调控虚拟电池综合储能系统的荷电状态对其进行求解。在理论研究的基础上,利用实际的户用能源管理系统对所提出的全周期功率波动平抑策略进行测试。结果表明,所提策略能够平抑分布式热电联供系统全周期功率波动,实现电池储能、液态热储能和等效气态热储能的协同调度。     

基于CLH-SOFC气转电技术的热电解耦IES优化调度

针对热电联产机组热电比恒定导致其出力水平较低,以及电力负荷波动对上游电网产生的影响,本文提出一种基于化学链制氢与固体燃料电池相结合的气转电技术的热电解耦综合能源系统优化调度模型。首先在传统热电联产机组中加入有机朗肯循环余热发电装置,在电力负荷需求高峰时段将部分余热转化为电能,提高燃气轮机出力,同时加入化学链制氢与固体燃料电池相结合的集成系统增强电-气耦合,进一步起到平抑电负荷波动,达到削峰填谷的目的。根据算例分析,在3种场景下进行对比,结果表明,本文提出的热电解耦模型在提高系统运行经济性、减少负荷波动对上游电网影响等方面具有优越性,并进一步提高了能源利用效率。     

基于HSS算法的多区域虚拟电厂综合能源调度

综合能源的提出实现了不同能源之间的相互耦合,实现了能源高效梯级利用,文章在此基础上建立了计及系统网损的多区域虚拟电厂综合能源日前一日内调度模型.建立了采用日前一日内多时间尺度调度方法,在满足热电联产机组及储能出力约束前提下的以成本最小为目标的系统模型.考虑模型为非线性优化问题,采用超球面搜索算法寻找系统最优解.将某园区...     

考虑电热气耦合特性的低碳园区综合能源系统氢储能优化配置

氢储能具有零碳排放、电热气联供等诸多优点,有望成为实现碳中和目标的重要支撑技术.针对工业园区综合能源系统的电热气负荷需求特点以及低碳化发展的总体需要,提出了一种以氢储能作为多种能量形式转换枢纽的低碳园区综合能源系统架构,在分析氢储能单元电热气多能特性的基础上,建立了氢储能多能联储联供模型;进一步地,以投资运行成本以及碳排放为优化目标,提出了园区综合能源系统氢储能单元优化配置模型.基于实际算例分析了清洁能源发电及热电负荷特性、碳减排政策、氢储能投资成本等关键因素对综合成本及碳减排目标的影响,验证了通过配置氢储能降低园区综合能源系统供能成本和碳排放的可行性,并指出了其典型的适用场景.     

非合作博弈在热电联产竞价中的应用

指出了热电联产企业参与到发电市场竞争中的必要性。介绍了热电联产的煤耗分配方法,首次提出了热电联产企业的竞价收益函数,并以此收益函数为基础,将发电市场中的参与者分为热电联产企业与火电企业2种类型,在完全信息与不完全信息2种条件下,应用非合作博弈理论,讨论了市场中存在3家企业（2家热电联产企业和1家火电企业）时,热电联产企业的竞价上网过程。结论表明,热电联产企业应该利用自身的能源梯级利用优势,积极参与到发电市场的竞价上网博弈中。     

考虑热惯性的热电联产系统两阶段优化调度方法

热电联产(CHP)系统具有环保、经济、运行方式灵活的突出优势,有较好的发展前景。文中基于电、热在传输和存储方式上的不同特性,提出一种考虑热惯性的CHP系统两阶段优化调度方法。第一阶段考虑供热网络结构和运行特性,建立基于模型预测控制(MPC)的CHP系统优化调度模型,优化日内可控设备出力及电网交互功率策略;第二阶段以CHP系统内各单元出力调整量最小为目标,综合考虑可再生能源及负荷的实时预测误差,动态调整第一阶段日内调度策略。算例表明,该两阶段优化调度模型可提高系统运行的经济性,弥补供需不平衡;结合系统热惯性,建筑物根据负荷需求和分时电价进行蓄热或放热可降低可再生能源及负荷不确定性对调度的影响,平抑功率波动,促进热电互补。     

考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化运行

区域综合能源系统是解决社会能源利用效率低以及可再生清洁能源难以消纳问题的有效途径之一。基于电力负荷与热力负荷在综合能源管理中具有相似的可调度价值,提出了一种考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化模型。首先,在电力负荷价格型需求响应的基础上,分析了热力负荷具有传输延迟、供热舒适度模糊性等固有特点,可作为柔性负荷参与到优化调度中,即热力需求响应;其次建立了包含风电、光伏、燃气轮机、余热锅炉、储能设备、燃气锅炉、以及电热负荷构成的热电联供型园区微网模型,以系统综合运行成本最小为目标函数。算例仿真结果表明,综合需求响应的应用提高了园区微网热电生产的灵活性,考虑电热力多负荷综合需求响应比单一考虑需求响应可有效地减少弃风、弃光,降低需求侧用户的总能源消耗成本以及系统的运行成本,提高能源利用效率,实现系统环保经济运行。     

基于多时间尺度和多源储能的综合能源系统能量协调优化调度

考虑源荷不确定性及储能设备配置对综合能源系统IES(integrated energy system)优化调度的影响,提出基于多时间尺度和多源储能的IES能量协调优化调度策略。该策略以系统运行经济最优、滚动控制时域内购能成本与储能惩罚成本之和最低以及设备输出功率调整量最小为目标,分别建立了日前、日内滚动和实时反馈3个时间尺度的优化调度模型。在日前考虑多种储能模式对IES经济性的影响;日内利用场景分析法描述滚动预测的不确定性来提高系统经济运行稳定性;再基于模型预测控制方法,构建日内与实时的反馈闭环优化,平抑由预测误差导致的系统功率波动。仿真结果表明:多源储能模式有助于提高IES的经济性;多时间尺度调度既可以保证IES运行的经济性,又能有效降低不确定性对系统实际运行的影响,减轻电网平抑功率波动负担。     

基于SOC调整的光伏电站储能系统调控策略

光伏（PV）发电输出功率具有波动幅度大和随机性强的特点,大规模并网光伏电站需要电池储能系统（BESS）对输出功率波动进行平滑抑制,以降低对电网的冲击。提出了一种衡量不同BESS控制策略抑制PV功率波动能力的评价指标,针对现有基本功率平滑控制策略的不足,提出基于电池荷电状态(SOC)调整输出的储能功率控制策略。通过调节BESS输出功率,对PV输出功率中较高频段波动成分进行补偿,并且在储能电池荷电状态（SOC）偏高/低时对输出功率加以自适应调整,在不削弱补偿效果的前提下,将SOC维持在正常范围内。仿真结果表明所提方法在光伏输出波动剧烈时仍有较好的平滑效果,并且对电池容量的需求较小。     

含新能源接入的配电网中储能系统协调控制策略

以提高电网对新能源接纳能力为目的,本文研究了含新能源的配电网中电池储能系统的协调控制策略,针对配电网有功功率波动、新能源接入点电压波动建立优化模型,使用NSGA-II算法(快速非支配排序遗传算法)求解其Pareto非支配解集,实现多个储能系统的协调控制。使用该控制方法,可以将分布式储能系统联合调度,较好地平抑配电网整体的有功功率波动,同时改善新能源接入节点电压波动,提高电力系统稳定性。最后,本文对IEEE14节点配电网进行算例分析,在该配网中接入了接近负荷一半的光储和风储系统,将原本只和本节点光伏或风电配合的储能系统联合考虑,协调控制其出力,最后通过对比一个完整调度周期内储能系统单独控制和协调控制的效果,表明本文协调控制策略的有效性。     

电-热-氢综合能源系统鲁棒区间优化调度

该文采用鲁棒区间法挖掘电-热综合能源系统协调运行的潜力,以缓解风电功率的不确定性对电力系统的运行稳定性的影响,并构建风力发电与氢储能系统相结合的风-氢混合系统,考虑氢储能系统的热平衡需求,以充分发挥氢储能系统的储能效率,平抑风电的波动性。首先,介绍了考虑氢储能系统接入的电-热综合能源系统结构,并构建其数学模型;然后,以区间形式考虑风电的不确定性,构建含风电的鲁棒区间优化调度模型,使系统在所有风电出力允许区间内,均满足允许约束条件;再次,建立一种含风-氢混合系统的电-热综合能源系统鲁棒区间优化调度模型,采用对偶理论将原模型转化为单层模型进行求解,最坏情况下的风电不平衡功率由可调机组根据时变参与因子进行调整;最后,以PJM-5节点电力系统与6节点热力系统和辽宁省北部太和综合能源系统为例对所提模型进行分析,验证了模型的有效性。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

考虑风电消纳的综合能源系统“源-网-荷-储”协同优化运行

针对因传统的热电联产(Combined Heat and Power, CHP)"以热定电"运行方式导致的弃风问题,提出一种考虑风电消纳和运行经济效益的综合能源系统"源-网-荷-储"协同优化运行方法。在源侧通过热泵和储能设备解耦CHP"以热定电"运行约束,在网侧构建了稳态电-热潮流,在负荷侧考虑了综合需求响应,提升系统的风电消纳空间。系统以建设运行总成本最小为目标,考虑了能量平衡、稳态电-热潮流和CHP出力等约束条件,构建了考虑风电消纳的综合能源系统"源-网-荷-储"优化运行模型。最后,通过风机的33节点电网和8节点热网构成的综合能源系统验证所提方法的正确性和有效性。多场景仿真结果表明,该方法可有效提升风电消纳空间和系统经济效益。     

计及多种灵活性约束和基于时序模拟的广域电力系统源-网-储协同规划方法

随着全球大规模风电、光伏的持续开发,系统的净负荷波动不断增加,迫切需要建立可量化而又高效的广域电力系统优化规划模型,促进广域范围多种灵活性资源规划研究.首先,以简化的机组组合模型为基础,建立计及多种灵活性资源出力约束和基于时序的生产运行模拟模型,以系统总成本最低为优化目标,考虑多种投资决策和生产运行约束,最终优化出系统...