含冷、热、电、气的园区综合能源系统选址定容规划案例分析

为实现含冷、热、电、气的园区综合能源系统的多能互补优势和能量梯级利用,以某园区综合能源系统项目实例为基础,从资源评估、负荷预测、综合能源系统建模、优化算法求解、区域供能站和管网规划原则等方面进行详细的案例分析。构建上层网损最小,下层全寿命周期内经济性最优的双层选址定容规划模型,通过改进粒子群算法进行优化求解,得到近景和远景区域供能站和各能源管网的最优选址定容方案,并结合项目数据验证了其合理性。将综合能源规划方案和传统分供规划方案进行对比,结果表明前者具有更好的经济性和节能性,可为园区级综合能源系统规划项目提供参考和思路。     

考虑电动汽车互动的综合能源系统扩展规划

考虑了热电联产机组（combined heat and power, CHP）以及电动汽车充电站,对具有一定时间跨度的电-气混联综合能源系统规划进行探索。采用基于YALMIP环境下的CPLEX求解器对发电机组、燃气锅炉、CHP机组、输电线路和天然气管道的选址定容问题进行规划,并分场景比较电网与热网耦合及未耦合情况下的运行建设成本,最后将电动汽车充电站纳入规划范围,分别评估几种配置下的系统经济效益。最后,采用6点的综合能源系统模型对提出的方法进行了验证说明。在综合能源系统中采用CHP机组后（场景2）总成本降低17.340百万美元,加入电动汽车负荷后（场景3）总成本降低14.602百万美元。结果表明,电动汽车负荷对降低综合能源系统规划总成本具有显著作用。     

含电转气的电—气综合能源系统低碳经济调度策略

为优化用能效率和发展低碳电力,采用综合能源系统(IES)模式耦合电力网络和天然气网络,通过电转气(P2G)技术形成电—气—电能量闭环流动,提升电力与天然气网络间的强耦合性和IES整体供能稳定性。兼顾电—气综合能源系统的经济性与低碳性,引入碳排放机制构建IES低碳经济调度模型,首先详细阐述了IES模型架构、电转气技术、碳排放交易机制等基本理论,并对天然气网络进行建模,然后采用多场景法考虑风电出力波动,以经济成本和碳交易成本最小为优化目标,构建综合能源系统新型低碳经济优化调度模型,最后通过算例对比分析了4种不同调度方案,验证了所提模型的有效性和合理性。     

园区综合能源系统电/热/冷多元异质储能鲁棒优化配置

提出了一种考虑可再生能源和电/热/冷负荷不确定性的综合能源系统储能鲁棒配置方法。首先,基于能源集线器模型,建立电/热/冷储能配置通用模型。其次,在确定性模型的基础上建立电/热/冷储能两阶段鲁棒配置模型,模型上层为储能规划问题,模型下层为IES运行问题。建立不确定性参数集合,为了控制模型鲁棒性,该集合从不确定性参数的数量维度和时间维度两方面分别引入鲁棒测度。最后,利用C&CG算法将模型分解成主问题和子问题迭代求解。算例证明了所提方法的有效性。     

考虑多功能区差异性以及冷热电负荷平衡的综合能源系统规划

以冷热电联供系统(CCHP, combined cooling, heating and power)为核心设备,通过组合多种能源生产设备形成提供多种能量流的综合能源系统(IES, integrated energy system),能提高能源效率和经济效益;同时,在IES规划时考虑不同功能区的冷热电负荷特性的差异性,有利于进一步发挥其作用。在此背景下,提出了一种考虑多功能区差异性以及冷热电负荷平衡的综合能源系统规划模型。首先分析了功能区的冷热电负荷特性并建立了负荷典型场景,进而结合IES结构,提出了一种考虑多功能区冷热电负荷差异性的IES规划模型。算例采用某IES示范区验证了模型的有效性和实用性,算例分析结果表明,通过联络线可充分利用多功能区的差异互补特性以满足IES冷热电负荷平衡,同时也产生了明显的经济效益。     

常熟综合能源示范区能源系统规划研究探讨

介绍了常熟经济技术开发区某示范区综合能源系统规划研究情况,综合考虑了示范区电、气、冷、热等能源生产和消费,探索了利用电厂蒸汽或余热资源结合溴化锂吸收式、电制冷冷水机等高效设备给建筑供应冷热的经济性。研究中给出两种分析方法:一是基于MATLAB平台,利用国网(苏州)城市能源研究院综合能源系统仿真分析工具,以系统经济性最优为目标,给出示范区能源系统的配置方案;二是基于EnergyPlan工具,分析对比能源供应设备在不同COP系数时对系统经济性的影响。     

电-热综合能源系统能流计算综述

综合能源系统作为能源战略的重要一环,保证了能源利用率最大化,实现了能源互联、多能互济。根据电-热综合能源系统能流计算的研究现状,从建模与计算方法两方面展开综述。总结了电-热综合能源系统组成模型及能源集线器模型,介绍了具体的能流计算方法,最后指出了当前电-热综合能源系统能流计算存在的问题及今后的研究趋势。     

面向电-气-热综合能源系统的恢复力研究现状与展望

构建综合能源系统有利于推动能源转型、助力实现双碳目标。针对可再生能源的不确定性以及不同能源系统间的耦合性的特点,提出一系列提升综合能源系统的恢复力的方法。首先,对电-气-热综合能源系统耦合性对恢复力带来的影响进行分析;然后,对综合能源系统恢复力建模包含内容、综合能源系统恢复力评估方法和综合能源系统恢复力提升策略进行总结;最后,对电-气-热综合能源系统背景下恢复力研究现存的问题和未来的发展方向做出展望。     

计及(火用)分析的综合能源系统多目标优化调度

建立综合能源系统优化调度模型并进行高效求解有利于可再生能源的开发利用,发掘综合能源系统降本增效的潜力。针对含光伏发电的综合能源系统,以系统■效率倒数最小和总运行成本最小为目标,结合电-热-冷综合需求响应模型和运行约束,构建综合能源系统多目标运行模型。针对模型中存在的非凸非线性项进行等价线性转化处理,将问题由多目标混合整数线性分式规划等价转换为多目标混合整数线性规划,进一步采用ε约束法将其转换为一系列单目标混合整数线性规划问题进行高效求解获得帕累托Pareto前沿,并采用TOPSIS法进行决策。算例仿真表明,所建立的含光伏发电的综合能源系统能提升系统运行灵活性,相比于单目标运行,计及■分析的综合能源系统多目标优化调度能够实现系统运行成本和效率的折衷。     

基于ALIF-LSTM多任务学习的综合能源系统短期负荷预测

综合能源系统中风电、光伏等可再生能源出力具有波动性和间歇性,精准的短期负荷预测有利于平抑可再生能源对系统运行的影响。系统中的多元负荷时间序列为典型的非平稳性信号,难以进行精准地预测。为了从数据层面提高综合能源系统短期负荷预测模型的精度,提出基于自适应局部迭代滤波（ALIF）的历史负荷数据分解方法,将历史负荷序列分解为具有不同频段模态函数的多个分量;针对预测模型训练中长时间序列处理困难及系统中多元负荷间耦合信息挖掘利用的问题,建立基于长短期记忆（LSTM）网络多任务学习的综合能源系统短期负荷预测模型。实验结果显示,与LSTM、ALIF-LSTM单任务学习、随机森林、LGBM方法相比,所提方法能够应对负荷波动剧烈的工况,预测精度较高,满足综合能源系统安全稳定运行控制的要求。     

基于AA-CAES的综合能源系统协同优化与性能分析

构建先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）与内燃机（ICE）和有机朗肯循环（ORC）深度耦合的综合能源系统（IES-ORC-CAES）,通过改变ICE的部分负荷率、ORC的烟气占比、低温烟气温度、电制冷占比和电价低谷期的储电量,实现了系统能量根据用户负荷的动态调整。基于K-均值算法将典型年负荷聚类为典型日场景集,考虑分时电价,以经济性、环保性和能效性为目标,采用并行式的遗传算法对IES-ORC-CAES和参考系统展开优化。结果表明：不同目标下,IES-ORC-CAES系统的年化运行成本、CO₂排放量和一次能源消耗量分别比参考系统降低了10.43%、8.19%和1.80%。此外,通过协同调节ICE、ORC和AA-CAES的出力,IES-ORC-CAES系统中AA-CAES和ORC在典型日1分别承担了用户电负荷的12.26%和0.10%,对减小电网压力和增加系统供能灵活性有重要意义。     

含用能权的风电电力系统低碳经济调度

将用能权(用能权是中国出台的用以缓解温室气体对环境影响的重要节能减排政策)引入经济调度模型中,推导用能权数学模型,利用该经济调度模型求解机组组合情况。通过对比2种低碳经济调度(用能权与碳排放权)的结果,分析2种经济调度模型下同一时段机组出力的变化情况。针对不同类型电厂分别研究煤价对含用能权的系统发电成本的影响及用能权价格对用能权交易费用的影响,并对不满足节能要求的电厂进行机组升级改造。IEEE 39节点算例仿真表明,将用能权引入到经济调度中可有效降低煤耗量、降低发电成本和减少发电对环境的影响。     

含储能的三端SOP对主动配电网的潮流优化研究

提出一种含储能的三端智能软开关(SOP)对主动配电网的潮流优化策略,建立以SOP传输的有功功率、无功功率为决策变量,多种约束条件下配电网总有功损耗最小、电压偏差最小的多目标优化数学模型,采用多目标粒子群优化算法求取全局最优解,对SOP的最优接入位置进行选取,实现主动配电网总有功损耗的降低和电压水平的改善.最后,将不同类...     

基于混合算法的配电网中电池储能的多目标优化配置研究

基于随机会约束规划理论,计及系统的不确定性因素提出配电网储能电站多目标选址定容模型。首先分析配电网的经济性和可靠性特征,接着基于随机机会约束规划建立储能电站的优化模型。采用二进制粒子群算法和改进粒子群算法的混合算法对模型进行求解。最后利用研究模型,结合IEEE 33标准节点系统建立配电网储能电站优化算例,对离网模式和并网模式2种模式进行仿真,对优化配置结果进行对比和分析。     

考虑碳自然循环的离网型风/光-火联合供能系统容量优化配置

针对合理规划离网型风/光-火联合供能系统使其达到碳中和要求的问题,首先考虑风光出力不确定性对新能源为主的离网型供能系统可靠性的影响,提出离网型风/光-火联合供能系统的基本结构;其次,基于自然界可消纳CO₂上限与世界能源需求总量之间的关系,建立供能系统的碳自然循环模型;以系统年总费用值最小为目标,建立供能系统容量优化配置数学模型,并采用粒子群算法求解。基于某实际离网型联合供能系统算例分析表明：所述容量优化配置方法在以较低成本保证供能可靠性的同时,可实现离网型风/光-火联合供能系统CO₂的“净零排放”。     

基于PEMFC-P2G与风光不确定的综合能源系统优化调度

以氢气为主要燃料的质子交换膜燃料电池是一种良好的清洁能源利用介质,为应对“双碳目标”的挑战,提出基于质子交换膜燃料电池与电转气（P2G）混合储能并考虑系统中风电、光伏出力不确定性因素的综合能源系统模型。首先,对膜燃料电池进行精细化建模分析;其次,对风电、光伏等新能源采取基于小波变换-神经网络的短期预测;最后,建立包含设备运行维护成本、实时电价政策的外购能源等经济成本以及碳惩罚成本的最小优化目标的混合整数线性规划模型,且以系统安全稳定运行为约束。某园区的算例分析结果表明,所提出的考虑新能源出力与PEMFC-P2G混合储能优化模型能有效降低运行成本、减少碳排放,具有良好的经济性与环保性。     

激光无线输能系统光伏特性及最大功率跟踪研究

针对激光无线输能系统接收端激光光伏阵列由于激光强度不均匀和不稳定而导致其输出P-U特性曲线呈现多峰、波动性强、稳定性差的问题,首先结合砷化镓激光光伏电池的输出特性,建立激光光伏电池阵列模型,分析其多峰产生的原因。然后利用捕猎搜索算法动态调节粒子群算法中粒子的搜索空间,改进粒子的控制机制,提高了算法的收敛速度、跟踪精度和稳定性,且可有效避免算法陷入局部最优解。最后基于交错并联Boost电路,通过Matlab/Simulink仿真验证了该算法在激光无线输能系统输出最大功率跟踪方面应用的有效性和可行性。