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...     

基于综合优化目标的低碳园区能源系统规划配置

低碳园区复合式能源系统合理的规划与配置对提升系统能效、降低成本、减少污染物排放等具有重要意义。首先,基于园区用能需求快速预测方法和能源系统动态仿真平台,提出了以综合评价指标为导向的低碳园区复合式能源系统优化规划配置方法,建立了虎克-捷夫算法和粒子群算法相融合的混合优化算法。然后,以典型低碳园区冷热电三联供耦合地源热泵、蓄能与燃气锅炉的多能系统为例,对比分析了不同优化算法的配置结果和优化速度,研究了综合优化目标最优、全生命周期成本、能耗最低等不同优化目标对容量优化配置结果和系统典型日运行情况的影响。结果表明,本文提出的优化配置方法和混合优化算法可以保证寻优能力、优化精确度,同时提高了优化计算性能。以综合评价目标最优的能源系统配置结果可以兼顾系统成本、经济运行、环境影响及低碳排放等多方因素,更有利于构建低碳园区最优能源形态。     

光伏与混合储能配合的园区综合能源系统规划

为了解决光伏电池接入园区综合能源系统后,其出力波动性对系统造成的负面影响,提出了一种光伏与混合储能(蓄电池与超级电容器)配合的能量单元结构。用能量集线器模型对新的能量单元转化关系进行分析,并对于系统的规划目标和约束条件进行设计。在一个3能量单元的园区规划案例中验证了所提方案可使光伏实际允许最大出力得到提升,并降低了6.31%的规划成本,将光伏的总利用率提升到了92.47%。     

园区综合能源规划仿真系统设计分析

针对新型商业、科创类园区综合能源系统具有规模小、靠近用户侧、源荷多样、运行灵活的特征,研制并开发了一款专门针对综合能源系统规划分析的云端软件平台,从而协调优化配置园区内外能源资源,满足园区内现有及潜在能源需求,加速综合能源服务落地.通过分析南通中央创新区的资源禀赋、负荷需求以及政策安排,依托综合能源规划平台为南通中央创新区个性化定制"蒸汽-电"、"燃气-电"、"电-双蓄"3种能源站规划方案,为该区域的未来规划提供了优选能源站配置方案并分析了商业模式.     

计及设备时变性的园区综合能源系统能效模型

根据园区综合能源系统的典型结构特征,结合园区运行过程中的不确定因素,建立了计及运行工况变化的设备可靠性概率模型,克服了现有模型单独、割裂分析设备运行特征的缺陷;然后,在能量流模型的基础上引入工况因子,建立了PIES能效模型,有效度量了实际能量转换概率,实现园区综合能源系统的节能经济目标。最后,以西北地区某实际大型油田作业生产区为例进行验证,证明了本文所提模型的合理性和有效性。     

考虑储能参与备用配置的园区综合能源系统日前经济调度模型

备用容量可以有效应对不确定性风险,能够保障园区综合能源系统的安全运行。然而,以往研究主要利用发电侧备用能力来应对不确定性风险,未能考虑储能装置等其他柔性资源的备用作用。因此,文章提出一种考虑储能装置参与备用配置的园区综合能源系统日前经济调度模型,园区内部通过电储能装置、柴油发电机与热电联产机组提供备用容量平抑内部风光荷的波动性。为了平衡备用配置对于园区综合能源系统运行安全性与经济性的影响,引入机会约束规划方法构建计及可再生能源和负荷不确定性的概率备用配置模型,并将备用配置模型嵌入到日前优化调度模型中以提升日前能量与备用决策计划的合理性。基于离散化步长变换法和随机模拟方法将原来非凸机会约束规划问题转化为可求解的混合整数线性规划问题。仿真结果表明,储能装置参与备用配置可以提升发电机组运行的灵活性,从而提升系统运行的经济性;通过向上、向下调节备用约束成立的置信水平可以改变园区备用决策的保守程度,从而平衡系统运行的经济性与可靠性需求。     

含深冷液化空气储能的综合能源系统低碳经济调度

研究多能源联合供应的综合能源系统对实现我国碳达峰和碳中和的目标有重大的意义.消纳新能源和多种能源互补是深冷液化空气储能(cryogenic liquid air energy storage,LAES)系统的重要优势,为了提升综合能源系统的灵活性和可靠性,并且能够消纳更多的新能源,首先将LAES系统加入综合能源系统中,...     

基于阶梯碳交易机制的园区综合能源系统多阶段规划

针对能源互联背景下的园区综合能源系统规划问题,为了充分考虑园区综合能源系统的低碳性以及建设时序,提出了一种基于阶梯碳交易机制的园区综合能源系统多阶段规划方法.构建了阶梯碳交易机制下的碳交易费用计算模型,以计及碳交易费用的全寿命周期成本最小为目标函数,建立了园区综合能源系统的多阶段规划模型,对各个规划阶段的设备配置进行最优决策.通过仿真探讨了多阶段规划的经济性以及阶梯碳交易机制的碳交易基准价格、碳交易价格区间长度、区间数目等参数与多阶段规划之间的相互耦合影响.仿真结果表明系统的碳排放对阶梯碳交易机制的参数变化较为敏感,且各参数中碳交易基准价格是影响规划结果的主要因素.     

考虑灵活性需求的园区综合能源系统协同优化配置

为了进一步考虑灵活性需求对综合能源系统(IES)资源配置的影响,在IES规划过程中,提出一种计及灵活性需求及新能源不确定性的园区IES协同优化配置方法。基于价格弹性理论建立综合需求响应(IDR)柔性负荷模型,采用Z-number方法描述IDR认知过程与结果的不确定性;考虑新能源的随机性和相关性,利用非参数估计法与Frank-Copula函数改进风光出力联合概率模型,得到典型日风光出力曲线;以IES运营商年化总成本最低为目标,构建上层优化设备型号与台数、下层优化机组运行的IES双层协同配置模型。算例结果表明相较于未考虑IDR及新能源不确定性的场景,所提配置模型减少了成本,进一步提高了经济性,同时配置方案充分考虑源荷双侧不确定性给系统带来的运行风险问题,从而实现了IES规划经济性与运行安全性的平衡。     

基于长时间尺度的园区综合能源系统随机规划

针对已有的综合能源系统规划模型不能很好地评价能源设备全生命周期的利用率,采用设备的年利用小时数作为衡量设备全寿命周期利用率的指标,同时为避免规划中短时间尺度负荷预测误差太大的问题,提出一种计及风、光、荷不确定性的园区综合能源系统长时间尺度规划方法。建立风机、光伏年利用小时数的随机模型以及冷、热、电负荷年需求量的随机分布模型,以计及储能效益的综合能源系统年投资运行费用最小为目标,建立含电储、热储、热电联供等多种能源设备的园区综合能源系统随机规划模型,并探讨了不同置信度水平下的配置结果。同时,结果验证了所提的基于长时间尺度的区域综合能源系统随机规划模型在解决园区综合能源系统容量配置问题时的有效性。     

考虑氢储一体化协同的综合能源系统低碳优化

针对可再生能源消纳问题,基于电-热-氢能流交互拓扑,研究电-热-氢综合能源系统灵活性资源协同调控。考虑灵活性资源与异质能流的互补影响,构建经济成本、风光消纳率、碳排放量等多评价指标评价电-热-氢多能调控策略。基于负荷碳排信息,提出电-热-氢交互能流溯源方法,利用碳流拓扑信息辅助多能调控决策。通过对实际区域电网进行仿真,分析多元灵活性资源响应对系统综合效益的改善效果,研究电-热-氢系统的源荷协同特性,结果验证了所提方法的有效性与合理性。     

面向多能协同园区的能源综合利用率指标

考虑综合能源系统多能流特性及可再生能源接入影响,提出适用于多能协同园区能效评估的能源综合利用率指标。该指标可综合反映园区对可再生能源的消纳率及不可再生能源的利用水平,体现综合能源系统低碳、高效的核心特点。分析比较了所提指标与其他能效指标的区别,讨论了不同目标对调度策略的影响。算例结果表明,相比于传统一次能源利用率的直接推广,该指标能更准确地体现园区多能联供、能量梯级利用的优势。同时,通过适当调整电价,成本最低与能源综合利用率最高的调度结果将趋于一致,反映了为促进可再生能源消纳,减少非可再生一次能源耗量,合理定价的必要性。     

考虑多能流广义储能作用的配电网协调规划

能源互联网背景下配电网内逐渐形成能源耦合、能量交互的区域综合能源系统,对提高可再生能源渗透率、解决环境问题具有重要意义.通过网侧资源协同利用与多能流优化调度达到存储能量的目的,并构建多能流广义储能系统;在此基础上,考虑多能负荷和分布式电源的多重不确定性,采用随机优化和鲁棒优化相结合的方法建立基于分季节多场景的三阶段鲁棒...     

考虑广义储能的微电网联合规划

针对微电网的联合规划问题,提出了常规储能以及可转移负荷、可削减负荷、电动汽车等广义储能的响应模型。根据灵活性需求,对日广义负荷曲线进行场景多维聚类。以综合成本、灵活性资源不匹配度最小以及风光电源的消纳量最大为目标函数,计及孤岛运行等约束,建立多目标的混合整数非线性规划模型。将多目标模型转化为单目标模型并采用CPLEX求解器进行求解,得到网架的最佳架设方案以及分布式电源、储能装置的最佳接入地点和容量。以某地区低压微电网为例,验证了考虑广义储能规划方案的优势和所提模型的有效性。算例分析结果表明,在运行过程中将可控负荷和电动汽车参与到负荷调节,使微电网的灵活性资源增加,可以减少规划过程中一次设备的投资,提高运行的灵活性,促进清洁能源的消纳。     

考虑功能区差异性和虚拟储能的综合能源系统多元储能规划

综合能源系统实现了冷、热、电等多种能源形式的横向互补以及源-网-荷-储多个环节的纵向协调.基于区域综合能源系统功能区内冷热产消就地平衡,以及电作为功能区间能量枢纽的特点,分析了典型功能区源-网-荷-储的差异特性,包括电动汽车(EV)的时空特征、用户冷热需求的柔性和供热系统的热惯性等;考虑了EV负荷、冷热负荷和供...