区域综合能源协调控制技术

综合能源系统是能源互联网的重要组成部分和社会能源的主要承载形式,是新一轮能源转型和能源变革的重要发展方向。区域综合能源协调控制系统作为电网调度系统的延伸和拓展,对区域内相关能源设备进行多能流的精益化泛在调度控制。结合综合能源系统的三层架构,分析区域综合能源系统在其中的重要作用,提出区域综合能源协调控制系统的拓扑关系及硬件和软件结构,研究系统平台服务、基础应用和高级应用功能设计需求,开发区域综合能源协调控制系统软件,在苏州同里新能源小镇综合能源示范区开展试验验证和示范运行,并将进一步推广应用。     

综合能源服务改造项目经济效益评价方法研究

提出一种考虑环保和补贴影响的综合能源服务改造项目经济效益评价方法,该方法在分析综合能源服务改造项目经济效益评价特点的基础上,选取了影响项目经济效益的关键参数和具有通用性、可操作性的评价指标。该方法能够对改造项目的环保效益进行量化分析,能够考虑政策补贴的不确定性及能源、工程设备价格的波动对项目经济效益的影响。以典型改造项目为例,介绍了应用该方法对改造项目进行经济效益评价的过程。该方法的提出能帮助公司科学、高效地对综合能源服务改造项目经济效益进行评价分析,为公司投资决策提供指导。     

综合能源服务项目综合效益测算体系研究

首先分析了综合能源服务项目的特性,然后结合综合能源服务项目中政策补贴、节能减排效益、能源价格波动等突出影响因素,构建了一个具有通用性和适用性的综合能源服务项目综合效益测算体系,最后结合现阶段综合能源服务项目中较为主流的典型改造项目,进行了实例测算。本测算体系的提出能帮助电网企业科学、高效地对综合能源服务项目进行综合效益测算,并为其投资决策提供理论和技术指导。     

含垃圾能源化处理及电动汽车负载的区域综合能源系统协调优化

传统能源系统互相独立、欠缺联动,容易导致能量的浪费,并且能源结构也难以优化。区域综合能源系统具备多能互补、高效利用的优点,是提高能源利用效率和环保性的重要改进技术。为了利用垃圾蕴含的能量和电动汽车负载端的能源消纳,文中建立一个考虑垃圾焚烧和电动汽车负载的区域综合能源系统模型,利用模型进行系统的优化调度研究。论文分析了系统内的多能源能量流通关系,而后对系统内的各种能源转换设备及电动汽车进行分析,引入垃圾能源化处理,将热能转化为电能,并利用电动汽车进行电能消纳的模式,得出区域综合能源系统的能源效益最大化的模型。通过python进行算例分析,结果表明,含垃圾处理和电动汽车参与的区域综合能源系统既能提高能源的利用效率,又能带来更优的经济效益。     

综合能源系统与电网协调发展研究

综合能源系统集成了电、气、热、冷等多种能源,充分挖掘了各个能源系统的潜力,成为当今能源系统发展的主要方向。为顺应能源革命发展趋势,国家电网有限公司确立了打造“三型两网”、建设世界一流能源互联网企业的新时代战略目标。本文针对综合能源系统概念及发展进行了分析,研判了综合能源系统的经济性、发展前景,以及需要研究的关键技术。结合综合能源系统发展特点,讨论了综合能源系统与电网协调发展关系及措施。     

多主体利益协调的区域综合能源系统综合评价

如何对区域综合能源系统（regional integrated energy system， RIES）进行科学有效的评估是发展RIES亟需解决的问题。为此，文章提出一种基于物元可拓模型的RIES综合效益评价模型。首先，对RIES的多参与主体的利益关系进行分析，并在此基础上建立了涵盖政府、电网、RIES投资运营商、用户多主体利益驱动的RIES综合效益评价指标体系，其指标反映了RIES的能源、环境、经济、安全等特性。其次，对于该指标体系存在的多主体利益相矛盾、指标值易受不确定性因素影响的特点，提出一种集值迭代法与反熵权法主客观组合赋权的物元可拓评估决策模型，以实现对RIES综合效益的定量评价。最后，通过算例验证了所提方法的有效性。     

考虑区域综合能源系统拓扑特性的能源站和管线规划

为科学指导区域综合能源系统中能源站的建设数量、位置以及供能管线布局,研究了考虑区域综合能源系统拓扑特性的能源站和管线规划方法。首先总结了区域综合能源系统的拓扑特性,根据城市规划方案和地理信息系统获得可供选择的能源站站址和管线通道。进而基于能流平衡约束和热网特性建立能源系统的拓扑描述模型,以初期投资建设和后期运行成本最小化为目标,建立能源站和供能管线布局规划模型,并利用正交多项式逼近等方法对优化模型进行合理的简化处理。算例分析结果表明所提方法可得到更为经济的规划方案。     

区域综合能源系统的综合评估指标与方法

区域综合能源系统既为多元能源耦合利用提供了平台,又使得用户多样化的能源需求成为可能。首先分析了区域综合能源系统的结构与优势,考虑了区域综合能源系统内部能源之间的耦合关系,系统描述了不同环节中能量的转换、流通、分配及存储等情况。以配电系统为核心,耦合分布式能源、天然气、地热能、交通等多元能源系统,分别从能源环节、装置环节、配电网环节和用户环节提炼出具有普遍适应性的指标,进而对区域综合能源系统展开综合评估,并采用网络分析法(ANP)—反熵权等方法确定了指标的权重和评分函数,解决了指标之间含义交叉、互相影响导致权重计算失准的问题,并在实际算例中验证了方法的可行性,准确地评估中国区域综合能源系统的发展水平,并为中国区域综合能源系统的发展提供相应建议。     

区域综合能源系统规划研究综述

区域综合能源系统作为能源互联网的重要物理载体,对提高综合能源利用效率、消纳可再生能源、保障供能安全可靠及节能减排具有重要意义。对区域综合能源系统进行合理有效规划,要打破行业壁垒,从技术、政策、地域等多方面实现突破。文中对区域综合能源系统规划中的多能耦合理论、负荷预测方法、技术经济性分析、规划优化建模与求解等关键问题进行了系统地总结归纳,对各问题所涉及的国内外研究现状、存在问题及难点进行了分析与概括。结合目前最新研究进展,概括了全面涵盖区域综合能源系统源、网、荷、储等环节的通用性能流模型、规划模型及求解流程,并对未来的研究方向进行了展望。     

面向区域能源供应商的综合能源系统日前优化调度

能源市场化改革是能源行业发展的必然趋势之一,区域能源供应商是其中重要的市场主体。本文分析了区域能源供应商的运营模式,提出了以区域能源供应商净收益最大为目标的综合能源系统日前优化调度方法。基于配电系统Distflow二阶锥模型和线性热网能量流模型构建日前优化调度模型,在保障计算精确性的前提下提升了模型的可解性。通过算例分析,验证了所提模型的有效性,并对分时电价政策、供热设备能源转换效率等因素对调度结果的影响进行了分析。     

区域综合能源系统双层多目标模糊优化模型预测控制方法

针对区域综合能源系统需满足电网调度要求的特点和自身优化问题,提出一种区域综合能源系统与电网协同的双层多目标模糊优化模型预测控制方法。首先,在考虑区域综合能源源荷储特性模型及其约束基础上,建立双层优化模型,上层模型以电网调度关心的综合能效最大及清洁能源消纳最大等多目标为优化目标;下层模型以运行及用能成本等多目标最小为优化目标。然后,基于模型预测控制,求解单层模型获取上下层目标函数区间,将其模糊化,提出以最大满意度为新目标的模型预测控制方法并求解,从而获得兼顾上下层多目标的优化结果。最后,采用算例仿真验证,表明所提方法正确有效。     

综合监控系统节能优化控制

分析了地铁车站通风空调系统的节能优化控制思路,探讨了通风空调系统综合优化节能控制策略,并对综合监控系统参与通风空调系统的节能优化控制流程进行了研究,为地铁节能研究提供了思路。     

基于重复博弈的区域综合能源系统优化运行分析

文中提出了一种基于重复博弈的区域综合能源系统(RIES)优化运行方法。首先,对RIES各环节进行建模与分析。将配电网重构结合电容器投切作为优化调控手段之一,以微能源网与配电网为博弈参与者,微能源网日运行费用和配电网综合满意度为各自效用函数,建立RIES重复博弈优化模型。然后,通过双方之间的互动博弈动态改变能量交互边界和双方策略集,并采用自适应粒子群算法进行求解,最终得到RIES博弈均衡优化结果。最后,以典型RIES为例对所提博弈模型进行仿真验证,结果表明,所提方法充分发挥了配电网在RIES运行优化中的作用,兼顾了微能源网和配电网的利益,有效降低了微能源网日综合运行成本,实现了RIES的协同经济优化运行。     

孤立运行模式下海岛综合能源系统的能量控制策略

我国海域面积辽阔,海岛数量众多,它们远离大陆,但周围都有着丰富的自然资源。如果可再生能源得到充分利用,就可以保证岛上的可持续能源供应。提出了以海岛综合能源系统作为海岛供电的方案。该系统由风力发电机、光伏发电机、柴油发电机、海水淡化负荷、常规负荷、电转气装置和燃料电池组成,充分利用海岛周围的自然资源,解决海岛自身的供电需求和淡水需求;研究电转气技术和燃料电池在系统中的应用,实现电力系统-天然气系统的互联;给出了一种海岛综合能源系统能量控制策略,实现系统内功率分配,为海岛提供电力和淡水供应。仿真结果验证了该策略的有效性,为海岛综合能源系统的运行和控制提供了一个可靠的解决方案。     

基于区块链技术的园区级综合能源系统能量交互

针对园区级综合能源系统分散式能量交互模式存在的参与主体不忠诚,外部攻击的问题,结合区块链技术的特点、结构和类型,分析了区块链技术在综合能源系统能量交互中应用可行性。以各运营商运营成本最小为目标,成本增量为一致性变量,利用区块链技术中的智能合约、分布式记账以及数字签名,提出了基于区块链技术的综合能源系统分散式能量交互方法,建立起能量交互双层结构。在物理层上,建立了基于拉格朗日乘子法的分散式能量交互模型,在信息层上,建立了基于区块链技术的信息传递构架。通过算例验证,该方法保障了园区级热-电综合能源系统分散式能量交互过程的公平公开和安全可靠。     

考虑能量品质的区域综合能源系统多目标规划方法

区域综合能源系统(RIES)由于广泛涉及电/气/热/冷等多种能量形式耦合,其规划工作面临诸多挑战。提高能量利用效率是RIES规划的重要任务之一,传统能量效率的定义仅计及了能量在数量上的变化,却忽视了能量在品质上的差异,无法准确地衡量RIES的能量利用水平。文中提出使用兼顾数量和品质的效率作为衡量RIES能量利用水平的标准。首先,定义了能量品质系数的概念用以量化不同形式能量的品质差异,并提出基于黑箱模型的RIES总体效率计算方法。然后,建立了五层级能源集线器模型用以处理多能耦合问题,确保区域能量供需平衡。接着,以经济性和效率为优化目标构建了RIES多目标规划模型,设计了兼顾规划与运行的双层优化结构,并联合运用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和内点法实现模型高效求解。最后,选取广州市某工业园区RIES作为算例对所提方法进行验证。     

考虑多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划

提出了一种考虑冷电热多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划方法。基于能源集线器(energy hub,EH)模型,建立了含冷电热三联供、燃气锅炉、集中式制冷站在内的区域综合能源系统模型;根据历史/预测年8 760 h多能负荷数据,通过k-means聚类分群方法得到多个典型日负荷场景,以上下界区间描述负荷不确定性,形成鲁棒规划模型;将相应鲁棒规划模型等价转化、形成子问题为凸的混合整数规划模型求解。算例结果证明了该规划方法的有效性,同时体现了综合能源系统多能互补集成优化效益。     

对我国综合能源系统发展的思考

建设完善的社会综合能源系统是低碳经济背景下解决我国社会供能系统安全性低、自愈能力差、设备利用率低下等一系列问题的一种可能解决方案。文章首先给出综合能源系统的基本概念与主要特征,结合世界各国综合能源系统建设的经验与我国能源资源现状,分别从国家、区域和终端这3个层面探讨了我国未来综合能源系统发展中面临的一些问题,并给出了相应的建议。