考虑消纳风电的区域综合能源系统电转气与储能设备优化配置

电转气(PtG)技术与多类型储能设备相结合,可以大量增加可再生能源的就地消纳,减小系统弃风.针对区域内集成有电、气、热、冷多种能源的综合能源系统,首先对系统进行建模,具体介绍了电转气技术与多类型储能设备的工作原理.其次,以综合能源系统总年费用最低为目标,建立电转气与多类型储能设备的联合优化配置模型,并采用Big-M方法...     

考虑分布式风电接入下的区域综合能源系统多元储能双层优化配置研究

多元储能技术已在区域综合能源系统中应用,配置多元储能装置有望提升区域综合能源系统的经济效益。文章搭建了区域综合能源系统的基本网架结构,建立了微型燃气轮机、燃气锅炉、分布式风电和多元储能装置的数学模型和考虑多能互补的多元储能双层规划配置模型;模型上层以最小化多元储能综合投资成本为目标,下层以综合系统年运行费用最低为目标,同时涉及了网损成本,以上层所求的多元储能容量为约束条件。在规划求解过程中,引入了二阶锥松弛技术对模型的电网潮流约束进行凸化松弛,同时采用分段线性化方法处理天然气网管道流量约束,将原模型转化为混合整数规划问题。文章在IEEE33节点系统和改进后的6节点天然气系统中进行了算例分析,其结果证明了多元储能技术能在一定程度上提升区域综合能源系统的经济性,验证了模型的有效性。     

100％可再生能源综合能源系统容量优化配置

为实现100％可再生能源综合能源系统的安全稳定运行,合理的容量配置至关重要.首先,考虑氢能的利用特性,构建电热氢多能耦合的综合能源系统.其次,以运行成本最低和污染物排放量最小为目标,建立一种100％可再生能源综合能源系统的容量优化配置模型,并采用折衷规划和模糊方法构造Pareto前沿对多目标问题进行求解.最后,基于3个...     

多场景下区域综合能源系统的优化运行

该文构建含风、光、气、网联合供电、供热(冷)的综合能源系统调度模型,调度模型以综合能源系统成本最小为目标函数,以供电平衡、供热(冷)平衡及微型燃气轮机运行等为约束条件.根据以热定电与以电定热模式在夏冬季节的运行设定4种场景,分别运用布谷鸟搜索算法对4种场景下的调度模型进行求解,得到在4种场景下区域综合能源系统各...     

多区域综合能源系统互联下的共享储能容量优化配置

为有效提高多个区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)的能源利用率,同时合理配置储能系统的容量,提出一种多RIES互联下的共享储能系统容量优化配置模型.首先,介绍了共享储能背景下多RIES运行框架,分析了共享储能系统的运行模式.其次,针对一类包含热电联产机组与热泵...     

考虑风电不确定性的电-气综合能源系统协调优化

风电不确定性与波动性是制约风电消纳的关键因素,传统优化方法在处理风电不确定性时存在诸多局限,电-气综合能源互补优化可提高风电利用率。基于此,建立了以电转气装置为耦合元件的综合能源调度模型,以常规机组运行成本、弃风惩罚成本等为系统优化目标。首先,通过数值天气预报方法对风速进行预测,建立预测误差累加状态转移矩阵,构建风场景马尔科夫链模型形成不确定合集;然后,通过拟合形成服从威布尔分布的风功率预测场景集,以引入扰动的改进型蝙蝠算法对模型进行求解。最后采用修改后的IEEE39节点算例验证了所提模型对风电消纳的经济性和实用性。     

考虑风光不确定性的综合能源系统储热优化配置

电锅炉和储热装置构成的储热系统的应用是提高电热综合能源系统灵活性、解决风光等可再生能源随机性问题的重要手段。首先,采用场景削减法模拟风光的随机性、不确定性;其次,以总运行成本最小为目标函数,在IEEE14节点电力系统和8节点热力系统构成的电热综合能源系统上进行能流计算分析,采用YALMIP工具箱的CPLEX求解器求解,得到电锅炉、储热装置的最优容量;最后,通过对比电锅炉接入2种不同位置的场景问题,分析出将电锅炉和储热装置放在热网热源侧,使系统的经济性达到最优。     

考虑风光不确定性的综合能源系统容量-成本两阶段规划优化研究

针对综合能源系统规划面临可再生能源波动性强、出力不确定性等问题,文章提出了一种考虑风光不确定性的综合能源系统容量-成本两阶段规划优化方法。首先,运用拉丁超立方抽样生成基础风、光场景集,并基于改进的k-means算法进行场景削减;其次,以运行成本最低、碳减排最优、污染物减排最优构建多目标优化模型;最后,提出系统容量-成本两阶段规划优化求解策略,并选取南方某商业园区进行规划仿真。仿真结果表明,文章所构建的综合能源系统两阶段规划模型能够在保证系统经济性的同时兼顾环保性,并满足用户多种用能需求。     

多能互补分布式能源系统容量配置和优化运行研究现状

多能互补分布式能源系统作为能源互联网的重要物理载体,是推动能源可持续发展的重要手段。本文综述了能互补分布式能源系统与能源互联网之间的关系。基于分布式能源系统国内外发展现状,重点围绕多能互补分布式能源系统容量配置与优化运行的相关研究内容进行全面梳理,阐明了其研究现状,并指出其未来的研究趋势。     

考虑静暂态电压稳定性的风电并网系统无功规划

文章提出了计及风电及负荷出力不确定的考虑静暂态电压稳定的风电并网系统无功规划方法。建立了以降低网损、无功规划成本和提高静暂态电压稳定性为目标的风电并网系统无功规划模型,利用高斯反向学习粒子群优化算法(GOL-PSO)求解不同风电参与方式的无功规划方案,比较得到风电最佳参与规划方式及风电并网系统最优无功规划方案。最后,利用Matlab对风电并网的IEEE39系统进行无功规划仿真测试,验证所提方法的正确性和可行性。     

考虑碳捕集利用与可再生能源的低碳综合能源系统配置优化研究

为实现传统工业部门的低碳转型,构建了集成可再生能源、电锅炉、储热以及碳捕集利用与封存（CCUS）装备的低碳综合能源系统,并提出了经济和低碳双重导向下的系统配置优化方法。应用粒子群优化算法求解获得各设备的最优配置容量及典型场景下的最优调度方案,并选取乙烯工业进行案例分析。结果表明：通过引入CCUS和可再生能源装备,系统碳排放减少了57.50%,年总成本增加15.92%;当碳价高于109.61元/t时,低碳综合能源系统具有经济和低碳双重优势。     

A novel evolutionary algorithm for dynamic economic dispatch with energy saving and emission reduction in power system integrated wind power

An optimization algorithm is proposed in this paper to solve the economic dispatch problem that includes wind farm using the Chaotic Quantum Genetic Algorithm (CQGA). In addition to the detailed models of economic dispatch introduction and their associated constraints, the wind power effect is also included in this paper. The chaotic quantum genetic algorithm used to solve the economic dispatch process and discussed with real scenarios used for the simulation tests. After comparing the proposed algorithm with several other algorithms commonly used to solve optimization problems, the results show that the proposed algorithm is able to find the optimal solution quickly and accurately (i.e. to obtain the minimum cost for power generation in the shortest time). At the end, the impact to the total cost savings for power generation after adding (or not adding) wind power generation is also discussed. The actual implementation results prove that the proposed algorithm is economical, fast and practical. They are quite valuable for further research.     

考虑风光不确定性的分布式能源集成虚拟电厂收益-风险均衡模型

文章将风电场、光伏发电、小水电站等分布式能源聚合为虚拟电厂,并考虑价格型需求响应负荷及激励型需求响应负荷,以运营收益最大化为目标,综合考虑负荷供需平衡约束、机组运行约束以及旋转备用约束等,构建虚拟电厂常规调度优化模型,利用条件风险价值法(CVaR)和鲁棒随机优化理论构造虚拟电厂风险规避优化模型。最后,以独立微电网作为实例对象,验证了模型能够在最大化经济效益的同时,最大化利用清洁能源,合理控制运营风险,实现虚拟电厂最优化运营。     

Performance investigation of an integrated wind energy system for co-generation of power and hydrogen

In this paper, a wind turbine energy system is integrated with a hydrogen fuel cell and proton exchange membrane electrolyzer to provide electricity and heat to a community of households. Different cases for varying wind speeds are taken into consideration. Wind turbines meet the electricity demand when there is sufficient wind speed available. During high wind speeds, the excess electricity generated is supplied to the electrolyzer to produce hydrogen which is stored in a storage tank. It is later utilized in the fuel cell to provide electricity during periods of low wind speeds to overcome the shortage of electricity supply. The fuel cell operates during high demand conditions and provides electricity and heat for the residential application. The overall efficiency of the system is calculated at different wind speeds. The overall energy and exergy efficiencies at a wind speed 5 m/s are then found to be 20.2% and 21.2% respectively.     

光伏电站复合储能电压波动抑制双层优化控制方法

大规模光伏电站的不断接入为电力系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。为解决光伏电站出力不确定性所造成的功率波动问题,提高光伏电站在并网点处电压的稳定性,文章采用由蓄电池与超级电容组成的复合储能一体化控制方法,提高光伏并网点电压稳定水平。首先研究由光伏电源、复合储能构成的典型复合储能系统拓扑结构下储能双层优化控制策略;其次,在不同储能介质的荷电状态与充放电特性模型基础上,研究基于不同光伏并网点电压波动场景的多储能介质组合电压波动抑制优化控制模型及其求解算法;最后,以并网光伏电站数据为基础,建立光伏复合储能电压波动优化控制仿真模型。仿真结果及其分析表明,文章所提出的基于复合储能的并网点电压波动抑制模型能够有效提升并网点电压稳定性能。     

Economic operation of wind farm integrated system considering voltage stability

Wind farms interconnected to power system bring new challenges to power system economic operation. It is imperative to study how to solve optimal power flow (OPF) formulation with wind farms. In this paper, a multi-period optimal power flow (DOPF) is studied based on traditional OPF algorithm. According to the characteristic equations of asynchronous generator, the paper deduces a new algorithm that fits the DOPF formulation with wind farms. Based on the primal–dual interior point algorithm (PDIPM), a new modified algorithm is proposed. Besides, the voltage stability indicator, L-indicator, is also introduced into DOPF to demonstrate voltage stability of power system after wind farms incorporation. By taking SVC reactive power compensation into account, the paper analyzes its influences on system voltage stability. In addition, four different static load models are researched to reveal their effects on system-operating characteristics. An example shows the algorithm's effectiveness and computation performance of the proposed method and several conclusions are obtained as well.     

基于风电不确定性模糊量化的综合能源系统规划方法研究

综合能源系统是能源结构转型与发展过程中的关键环节,也是高比例可再生能源并网型能源互联网的具体实现。由于多种能源耦合以及可再生能源不确定性等因素的影响,综合能源系统规划设计对经济性和环保性提出了更高要求。文章提出了考虑风电不确定性的综合能源系统能源供给单元容量协调规划决策方法。首先结合风电不确定性集合的区间数量化方法,建立了基于直觉模糊集的风电不确定性量化模型;然后通过对电力系统、热力系统、天然气系统的能源供给单元经济成本和环境成本进行分析,提出考虑风电不确定性的综合能源系统能源供给单元容量协调规划决策模型及求解方法,最大限度降低综合能源系统经济成本和环境成本,提高风电的并网容量;最后通过算例仿真验证了所提规划方法的正确性和有效性。