考虑联合热电需求响应与高比例新能源消纳的多能源园区日前经济调度

在由风机、光伏电池、燃气轮机、热电联产机组、电锅炉、储气设备、储热设备以及电、热负荷构成的热电联供园区系统的基础上,提出考虑联合热电需求响应的多能源园区日前经济调度模型,进一步提高可再生能源渗透率。仿真结果说明了电转气、电转热、储气、储热设备以及联合热电需求响应对高比例新能源的消纳能力及园区经济效益的提升。     

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方法将模型线性化进行有效求解。最后,基于不同季节典型日负荷及风电预测曲线开展算例仿真,结果表明电转气与多类型储能设备的联合优化配置有利于最大化风电消纳,提高系统整体经济性。     

基于可分离热电燃气轮机模型的电-气-热联合系统调度运行研究

在电-气-热综合能源系统(Intergrated Power、Gas and Heat Energy Systems,IPGHES)中,利用电力、热力和天然气的互补特性可以提高综合能源中可再生能源的消纳能力.电力系统、热力系统和天然气系统通过热电联产、电转气等设备互相耦合,文中采用可分离热电燃气轮机模型并计及了电转气技...     

考虑电转气和负荷惯性的综合能源系统优化调度

风电光伏等清洁能源发电具有强的反调峰特性和不确定性等特点,造成大量弃风弃光现象。在综合能源系统下,多种负荷间的联系加强。为了应对清洁能源消纳这一挑战,提出了考虑电转气和冷热负荷惯性的优化调度模型。首先建立了电转气和冷热负荷惯性模型,分析电转气设备的工作原理和负荷惯性对负荷需求的影响,并建立冷热负荷供需不等式关系的约束条件。其次建立综合能源系统运行成本最小的目标函数,建立风电、光伏、热电联产机组,微型燃气轮机和电制冷机。最后用YALMIP和GUROBI建立并解决了建立的最优调度模型。通过仿真验证了该方法,使清洁能源消纳能力得到提高,综合能源系统的运行成本也得以降低。     

考虑供能可靠性的电-气综合能源系统规划方法

在当前可再生能源大量接入的背景下,燃气轮机与电转气等技术的发展使得电-气综合能源系统的耦合度逐渐加深,对系统的可靠性要求也日益提升.针对风电和光伏等分布式电源接入的场景,提出了一种考虑供能可靠性的电-气综合能源系统规划方法.首先对燃气轮机技术进行分析和建模;其次,考虑系统柔性负荷产生的能量短缺成本,计及辐射状网络供能可靠性,建立以投资成本、维护成本和可靠性成本为目标的优化规划模型,对配电网线路、配气网管道和CCHP厂站等进行选址定容,引入辅助变量,对模型进行线性化处理,得到混合整数线性规划模型;最后对改进的12节点配电网和10节点配气网进行二阶段规划仿真,验证了本文所提方法的可行性和有效性.     

气电联合系统的双向优化调度

针对气电联合系统双向互联的发展需求,该文提出了含电转气和燃气轮机热电解耦的双向优化调度模型。在电至气与气至电两个方向,分别建立净效益最大电转气容量配置模型与考虑弃风成本、燃气轮机热电解耦的发电总成本最小模型,运用带权极小模函数和遗传算法对电转气设备净效益与系统发电总成本间的矛盾问题进行求解。研究结果表明电转气设备能够提高风电消纳能力并产生较高的净效益,热电解耦提高了燃气轮机发电的灵活性且减小了发电成本。     

计及电气热综合需求响应的区域综合能源系统优化调度

区域综合能源系统(Regional Integrated Energy System,RIES)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.首先建立了包含风电、多种储能以及电转气(Power-to-Gas,P2G)设备的RIES模型.针对电、气、热负荷柔性特征和可调度价值,结合三种负荷在RIE...     

计及P2G与CCHP技术的综合能源系统多目标协同优化模型

兼顾系统净收益和可再生能源弃能率是当前综合能源系统协同运行的重点问题.在梳理当前研究的基础上,考虑P2G机组、CCHP联供机组、电制冷机等设备,设计了综合能源系统协同优化运行结构;以系统净收益最大化和弃能率最小化为目标,考虑各能源组件的模型和约束条件,构建了系统协同多目标优化模型,以及采用了多目标粒子群算法配合模糊综合...     

计及需求响应的气电互联虚拟电厂多目标调度优化模型

随着分布式能源渗透率的逐步提高,虚拟电厂技术逐渐成为解决可再生能源规模化发展的关键技术,文章重点研究气电互联虚拟电厂多目标优化问题。首先,文章将风电机组、光伏发电机组、燃气轮机、电转气设备、储气装置等集成为虚拟电厂,同时联动公共网络和天然气网络,负荷侧包括电力负荷、氢气燃料电池汽车负荷、天然气负荷,并在终端负荷引入需求响应技术进行调节。然后,以运行经济效益、削峰填谷效应、二氧化碳排放作为优化目标,结合功率平衡等约束条件,构建气电互联虚拟电厂多目标模型,通过为各目标函数赋权将多目标优化模型转化为单目标模型进行求解。最后,为了验证所建立模型的有效性和可行性,选取了某地区虚拟电厂作为算例进行分析,比较4种情景下运行结果。算例结果表明：1）所提气电互联虚拟电厂多目标优化模型能够实现经济性、稳定性、环保性多方面综合效益最优;2）电转气和需求响应具有协同削峰填谷效应,提高系统运行稳定性;3）电转气设备增加了清洁能源并网量,减小碳排放量;4）虚拟电厂与公共网络相连能够实现能量间灵活互动,有利于制定合理购售电策略优化虚拟电厂运行。     

计及电转气的电–气互联综合能源系统削峰填谷研究

作为未来能源利用的重要形式,电–气互联综合能源系统同样受到高渗透率新能源的威胁。电转气技术的能量转换和时空平移特性为新能源消纳和负荷削峰填谷提供了有效途径。提出一种削峰填谷模型,通过电转气和燃气轮机协调作用平滑电–气互联综合能源系统净负荷曲线,并兼顾系统运行的经济性。算例采用修改的IEEE39节点电力网络与比利时20节点天然气网络耦合系统,分析比较4种场景下的风电消纳能力、净负荷波动情况和系统运行成本,验证了电转气和该文所提削峰填谷模型能够有效平抑净负荷波动并提高系统风电消纳能力。最后分析削峰填谷目标的经济折算系数对削峰填谷效果的影响。     

电-气互联系统建模与运行优化研究方法评述

基于燃气轮机和电转气(P2G)双向耦合的电-气互联系统(IEGS)是实现高比例可再生能源消纳、提升终端能源利用效率的重要载体。首先,基于电力-天然气流传输特性的对比,阐述了IEGS的内涵及其优势。其次,介绍了IEGS中耦合新设备——P2G的技术原理和建模方法。进一步,围绕IEGS能流建模求解和优化运行调度2个维度,总结综述了相关技术的研究进展。关于优化运行调度的研究进展,主要从基础调度模型、计及系统随机性、计及能流差异性、计及运营管理机制、模型非线性处理方法等5个方面展开论述。最后,对未来IEGS建模和运行优化的研究进行了展望。     

基于改进旗鱼算法的综合能源系统能量管理

综合能源系统在实现可再生能源利用中具有重要价值。为使系统中各设备出力得到进一步优化,将生物质能与综合能源系统相结合,并且将各个时刻的柔性负荷纳入能量调度,构建了一种沼气发电系统、光伏发电系统与微型燃气轮机驱动下的源-储-荷协同多目标能量管理模型。以系统与主电网的交互及燃料费用、惩罚费用和设备投资及运行费用为优化目标,以用户综合用能满意度、新能源利用率和电能自治程度为评价指标,求解模型最优配置。利用非线性攻击方式、差分变异策略、哈里斯鹰算法中的软包围策略及防止算法停滞策略来改善旗鱼算法的全局搜索能力。通过算例对比分析表明,所提出的改进算法和能量管理模型在不同场景下均有效地提高了经济效益和环保效益,并且改进旗鱼算法在全局寻优和搜索精度等方面具有优势。     

考虑风电出力不确定性的综合能源系统鲁棒优化

受风速的波动性和间歇性的影响,风力发电具有明显的不确定性特点,增加了电力系统调度运行难度。针对风电出力的不确定性,以系统总运行成本及弃风成本最优为总目标,考虑系统能量平衡、火电机组出力、燃气轮机出力、P2G设备出力等约束条件,采用鲁棒优化方法构建含P2G设备、冷热电联产机组及储能装置的综合能源系统鲁棒优化模型,采用24时段的算例通过Matlab软件中心YALMIP工具箱,通过CPLEX求解器进行求解,分析不同鲁棒参数及风电消纳率条件下,系统运行成本的差异。最后,仿真验证了所建模型的正确性和有效性。     

计及电转气的区域综合能源系统日前优化调度

为了提高区域综合能源系统的经济性以及可再生能源的消纳能力,提出含电转气（power-to-gas,P2G）的调度优化模型。首先将电转气分为2个阶段运行,在电解水产生氢气环节加入储氢罐作为氢燃料电池的燃料来源,通过氢燃料电池实现氢能向电能、热能的转化,之后将剩余氢气输入到甲烷反应器中,减少将氢气全部直接甲烷化所产生的能量损耗。其次燃气轮机采用变效率运行模式,通过灵活调节燃气轮机的供电、供热效率,使热电出力更为经济合理。基于此,以由系统购电成本、购气成本、弃风成本以及环境成本构成的日运行成本最小为经济目标,构建含电转气的区域综合能源系统日前优化调度模型。最后利用基于空间距离的混沌粒子群算法求解,并通过算例仿真表明所提调度模型可有效促进多级能源合理高效利用,提高可再生能源消纳能力与系统运行经济性。     

考虑电转气和可平移负荷的区域综合能源系统优化运行

针对可再生能源发电的消纳以及冷热电负荷需求不匹配问题,文章在原有区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)的基础上,引入电转气(power to gas,P2G)技术,同时结合综合能源系统内不同种类可平移负荷的用能特性,建立了各类可平移负荷模型,对冷热电负荷平移,利用内点法求解可平移负荷模型,建立涵盖经济、能源及环境等多方面的多目标系统运行优化模型,采用粒子群优化算法获得Pareto非劣解集,并利用模糊理论获得折中解。在算例中设置多种场景,仿真分析考虑负荷平移和电转气技术的区域综合能源系统在降低系统运行成本、削峰填谷等方面的优势,从而验证所搭建模型的有效性。     

计及P2G和CCS的园区级电-热-气综合能源系统多目标优化

碳捕集和可再生能源利用已经成为减少碳排放的重要措施。但捕集到的二氧化碳利用方式不明确,弃风弃光现象频发,限制了上述2种措施的减排效果。文章通过耦合电转气(power to gas, P2G)技术和碳捕集系统(carbon capture system,CCS),将其扩展到园区级电-热-气综合能源系统中,建立了一种高比例可再生能源渗透水平下的经济低碳多目标优化模型,在多情景下模拟分析了该综合能源系统在某工业园区的运行效果。结果表明,该耦合能源系统排放的大部分CO₂可以被有效捕获并送往P2G装置用于合成燃气,为利用CO₂提供了新的思路,同时显著提高了系统对可再生能源的消纳能力。对P2G设备容量的敏感性分析表明,单纯增加P2G容量虽然能减少弃能率,但会增加碳排放,因此对P2G的容量规划应当综合考虑可再生能源可用量与碳排放之间的关系。     

考虑能源重复转换的综合能源系统经济运行

在综合能源系统中引入电转气（power to gas,P2G）设备加强了电力和天然气网络间的耦合,减少了弃风弃光现象,但也使可再生能源在进行优化调度时发生能源重复转换,降低用能效率,产生能源损耗。在此背景下,提出了一种减少能源重复转换的双层优化调度模型,引入KKT条件将双层模型转化为单层模型,优化得到了协调各转换设备的调度运行计划及系统最小运行成本。在算例中采用4种不同的典型场景对系统进行验证,结果表明：所提优化调度模型能够在提高可再生能源消纳的情况下,降低系统运行成本,提高用能效率,与未考虑能源重复转换的传统调度模型相比经济性有显著提高。     

冷热电气多能互补的微能源网鲁棒优化调度

随着能源结构调整,集成风/光等可再生能源输入、冷热电气等多种能源互补输出的微能源网得到了逐步发展,如何协调调度微能源网内冷热电气源网荷成为当前研究热点。建立了冷热电气多能互补的微能源网在孤岛/并网模式下的协调调度模型,并利用供热/供冷系统的热惯性和热/冷负荷的柔性,发挥供热/供冷系统的“储能”功能,以电转气(P2G)装置实现电-气网络双向互通。模型采用鲁棒线性优化理论将随机优化模型进行确定性转化,取得经济性和鲁棒性的适当折中。算例仿真验证了温度负荷储能特性对微能源网灵活调度的优化作用和鲁棒性指标对优化结果的协调作用。     

考虑电气转换储能和可再生能源集成的微能源网多目标规划

建立了由电解氢、燃料电池和储气构成的电气转换储能系统(P2G-based storage system,P2GSS)模型,构建了包含风电机组、光伏、冷热电三联供系统、P2GSS和蓄电池等的微能源网。基于全生命周期法计算微能源网全生命周期成本,以全生命周期成本最低和年CO2排放量最小为优化目标,考虑电制冷比例和电制热比例等运行方式的影响,对微能源网的关键设备容量进行多目标优化配置研究。通过不同场景对比,研究了P2GSS对微能源网规划方案的经济成本、CO2排放和可再生能源集成的影响。