区域综合能源系统电/热云储能综合优化配置EI北大核心CSCD

随着我国电力市场逐渐开放,用户向产消者角色不断过渡,多种能源互补程度加深,云储能商业模式或将成为未来用户侧储能的新形态。提出将云储能这一商业模式应用于综合能源系统电/热储能的综合优化配置问题。首先,分析云储能特点,建立含云储能的能源集线器结构,分析其输入输出的转化关系。然后,提出基于双层规划模型的区域综合能源系统电/热云储能优化配置方法。内层从用户的角度出发,优化所有用户电/热储能需求;外层从云储能提供商的角度出发,整合内层求解得到的所有用户储能需求,综合优化云储电和云储热配置。最终,将模型应用于3个不同场景并利用CPLEX求解,算例结果验证了云储能模式下进行电/热储能的综合优化配置能够有效节约储能资源,减小成本;并且,用户、云储能提供商、电网和热网将实现互利共赢。     

计及虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度策略

储能设备可以实现负荷的跨时段平移,在综合能源系统的经济稳定运行中能够起到重要作用。但当下储能投建费用较高,难以大规模应用。而通过优化用户侧可控负荷,可达到类似储能设备平移负荷的效果。从电能、热能2个角度出发,提出了利用用户侧虚拟储能的区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)优化调度策略。首先基于电动汽车充电管理方法和楼宇蓄热特性,对电、热虚拟储能(virtual energy storage,VES)系统进行建模;进而将虚拟储能系统集成到考虑天气不确定性的区域综合能源系统调度模型中,该模型以降低能源系统日运行费用为优化目标,合理安排电动汽车充电并在温度舒适度范围内对建筑物室温进行调节,实现虚拟储能系统的充放能管理;最后以夏季系统用能场景为例,对优化模型进行仿真实证。仿真结果表明,虚拟储能设备可以起到负荷平移效果,削减储能配置容量。应用虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度模型可以在满足能源需求和温度舒适度的前提下降低系统日运行成本,提升系统运行稳定性。     

区域综合能源系统电/热云储能综合优化配置

随着我国电力市场逐渐开放,用户向产消者角色不断过渡,多种能源互补程度加深,云储能商业模式或将成为未来用户侧储能的新形态。提出将云储能这一商业模式应用于综合能源系统电/热储能的综合优化配置问题。首先,分析云储能特点,建立含云储能的能源集线器结构,分析其输入输出的转化关系。然后,提出基于双层规划模型的区域综合能源系统电/热云储能优化配置方法。内层从用户的角度出发,优化所有用户电/热储能需求;外层从云储能提供商的角度出发,整合内层求解得到的所有用户储能需求,综合优化云储电和云储热配置。最终,将模型应用于3个不同场景并利用CPLEX求解,算例结果验证了云储能模式下进行电/热储能的综合优化配置能够有效节约储能资源,减小成本;并且,用户、云储能提供商、电网和热网将实现互利共赢。     

基于供需能量平衡的用户侧综合能源系统电/热储能设备综合优化配置

针对智慧城市背景下用户侧综合能源系统中电/热储能综合优化配置问题研究不足的现状,从供需能量平衡角度出发,考虑电能替代和冷/热/电耦合,建立了综合能源系统中储能设备的综合优化配置模型?采用K-means聚类算法对用户侧的用能需求进行分析并归纳出典型场景。储能配置考虑典型日系统运行优化调度。以综合能源系统年运行费用最低为目标建立电/热储能综合配置优化模型。约束条件考虑了供需平衡?冷/热/电耦合、电能替代、设备安装运行等多种影响因素。优化变量为电/热储能设备的容量以及系统典型场景内设备调度值?算例分析表明所提方法合理可行,在保障系统运行安全性和可靠性的基础上具有明显的经济性。考虑电能替代不仅有利于环境保护,而且可以降低储能配置成本?     

碳-绿色证书交易机制下考虑回收P2G余热和需求响应的PIES优化调度

为进一步促进园区级综合能源系统(park integrated energy system, PIES)的可再生能源消纳和碳减排,优化园区级综合能源系统的运行总成本,提出一种碳-绿色证书交易机制下考虑回收电转气(power to gas, P2G)余热和需求响应的园区级综合能源系统优化调度模型。首先,考虑阶梯式碳交易机制和绿色证书交易制度,以促进可再生能源的消纳和碳减排。其次,引入回收余热的电转气设备,优化电-热-气耦合关系来提高系统消纳可再生能源和碳减排水平。然后,建立含可削减、转移、替代负荷的需求侧响应模型,指导用户的用能方式由高能耗、高污染向低碳、可持续转变。最后,以购能成本、弃风惩罚成本、需求响应补偿成本、阶梯式碳交易成本、绿色证书交易收益之和最小为目标,构建PIES优化调度模型。算例结果表明,该模型可以有效促进可再生能源消纳和碳减排并降低系统运行成本。     

含电转气的热电联产微网电/热综合储能优化配置

电转气技术提升了多能源系统运行的灵活性,在此背景下,针对综合能源系统中电/热综合储能配置优化问题研究不足的现状,构建了包含电转气装置的热电联产微网电/热综合储能优化配置模型,提出包含电/热储能系统额定容量和功率的配置方法。首先考虑用户侧电能替代,建立随机“以电代热”负荷模型,并以此修正负荷曲线。其次针对成本、供能可靠性和新能源接纳率的多目标,并计及电储能寿命的折损,构建双层优化模型,外层为配置优化,内层为运行优化。基于内层模型的Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件将内层模型转化为外层模型的附加约束,将双层模型转化为单层模型,调用Gurobi求解器对模型进行求解。最后,算例验证了所提模型的正确性,并对比分析了电转气技术对储能系统优化配置的影响。     

计及柔性负荷的能源枢纽多目标综合优化调度

能源枢纽是多能源综合利用的主体单元,具有多能互补的优势。本文首先对基本的能源枢纽进行拓展,建立了包含风电、多种储能以及电转气(power-to-gas, P2G)设备的能源枢纽模型,并将用户侧的电、气、热等多种柔性负荷纳入需求侧响应资源。在此基础之上,考虑分时电价与分时气价,构建能源枢纽的多目标日前综合优化调度模型,并采用法线边界交叉(normal boundary intersection, NBI)法进行求解。最后,算例在四种不同的能源枢纽运行场景下进行测试,结果表明：P2G、储能以及柔性负荷参与调度,不仅能提高能源枢纽消纳风电的能力,还能降低经济成本和减小碳排放。     

用户侧综合能源系统中能源储能优化配置模型研究

综合能源系统(integrated energy system, IES)是解决现今能源领域问题的有效方案,气、电、热、冷等多种形式的储能作为IES的重要组成部分,在其中扮演着重要角色。提出一种广泛适用多种IES架构的综合储能优化配置模型,并对模型的通用性进行分析。首先,建立用户侧IES的通用模型,可涵盖IES的各种具体架构;其次,在用户侧IES通用模型的基础上建立综合储能优化配置模型,使配置模型可适用于多种IES架构。模型以系统寿命周期内的等年值总成本最小为目标,决策各种储能的配置容量和功率;最后,以某商业建筑IES为研究对象进行算例分析,并对优化配置模型在其他场景中的通用性进行分析,结果表明:所提模型可以应用于多种架构的IES,解决不同场景中综合储能的优化配置问题,在使用上具有通用性。     

基于粒子群-内点混合优化算法的区域综合能源系统可靠性评估

区域综合能源系统(integrated community energy system,ICES)的发展将电、气、热等能源联系得更加紧密。文章在能源集线器模型基础上,结合蒙特卡洛系统状态抽样方法,提出了一种基于粒子群-内点混合优化算法的区域综合能源系统可靠性评估算法。该算法通过结合粒子群算法和内点法的优劣势互补,可较准确计算目标区域综合能源系统可靠性量化指标。之后详细分析了可再生能源渗透率对区域综合能源系统可靠性的影响。     

综合能源系统综合需求响应行为研究

面向耦合电、气、冷、热等多种形式能源的综合能源系统,研究柔性负荷、储能和电动汽车等需求侧资源的综合需求响应,有利于挖掘多能负荷的响应潜力,激发综合能源系统的灵活性,提升能源利用效率。首先以区域电-气互联综合能源系统为基础,构建了园区级冷-热-电-气综合能源系统,其次建立了综合能源系统调度模型,通过节点能量平衡方程分析节点能源价格,明确了系统调度-能源价格-综合需求响应的传递关系,然后基于节点能源价格建立了考虑柔性负荷、储能、电动汽车为参与主体的综合需求响应模型;最后通过算例分析了柔性负荷、储能、电动汽车的响应情况,基于节点能源价格对不同位置多能用户综合需求响应前后的负荷曲线进行了分析。     

基于GRU多步预测技术的云储能充放电策略

为解决云储能日前充放电策略预测的问题,提出了一种基于门控循环单元(GRU)多步预测技术的云储能充放电策略形成方法.首先,鉴于云储能优化需求及单用户负荷预测效果不稳定,构建用户聚类后的GRU多步预测方法预测一天的24点功率.然后分析了云储能模式下的用户和云储能提供商两个主体的交互过程,以预测为基础建立了云储能充放电决策滚动优化模型.仿真算例选取实际数据,在预测聚类用户光伏、负荷功率后,滚动优化求解实际值和预测值下的云储能充放电策略.算例通过5种场景验证了在云储能充放电策略中聚类的作用以及GRU多步预测技术的优势,并且证明云储能模式能够进一步削弱光伏、负荷预测误差的影响.     

分时电价下企业光储系统的容量配置及优化运行

针对企业光储系统普遍存在的高用能成本问题,考虑光伏出力、负荷需求以及峰谷分时电价三者于不同时段的相关性对光储容量配置的影响,基于峰谷分时电价和储能荷电状态信息,以光伏出力和负荷实际大小为判断依据确定系统运行策略及容量配置原则。综合各组成部分成本和收益,建立以用能成本最低为目标的容量配置模型。采用遗传算法求解优化问题,得到光储最优配置容量以及优化运行策略。实例验证了模型的有效性,对系统灵敏度的分析表明,未来的光储系统规划还可根据分时电价及储能投资成本变化选择适宜容量的光储组合,具有实际工程价值。     

计及参与成本贡献的用户侧云储能服务及其纳什议价模型

为了解决以共享经济概念为基础的云储能服务中用户与运营商之间的成本贡献及收益分配问题,提出了计及参与成本贡献的用户侧云储能服务及其纳什议价模型,对运营商独立投资的集中式云储能服务进行定价。在所述服务框架中,运营商优先对充放电需求互补的用户交换电能,再通过充放电或购售电来满足总体的净充放电需求;然后,采用Shapley值法为用户分配储能损耗贡献度,并综合考虑用户的新能源余量能量互济率及虚拟储能利用率,对分配结果改进,以进一步刻画用户服务费的差异性;最后,求解计及用户成本贡献的纳什议价模型,计算各用户的服务费。算例结果表明：所提方法减小了储能充放电损耗及总体用能成本,并提升了新能源消纳率;且改进Shapley值法的分配结果促进了用户将新能源余量上网及按需租赁虚拟储能。同时,纳什议价模型在保证用户服务费差异合理的前提下,兼顾了用户群体和运营商之间的利益诉求,促进了双方合作。     

参与辅助服务的用户侧储能优化配置及经济分析

为使用户侧储能收益最大化,提出了一种参与辅助服务市场的用户侧储能优化配置方法。首先,建立了用户侧储能的全生命周期成本和考虑辅助服务的收益模型;其次,在两部制电价下,基于对储能电池运行特性和用户负荷特性的考虑,建立了一种参与辅助服务的用户侧储能优化配置模型,以储能容量和辅助服务参数为优化变量,对工业用户全寿命周期的净收益进行优化计算;然后,以广西储能辅助服务市场为例,实现了用户侧储能最优容量下的配置优化,确定了参与辅助服务的变量值;最后,通过改变政策敏感度对比分析了不同辅助服务的经济效益,给后续储能投资提供了指导性意见。     

考虑最佳期望输出与荷电状态的风电场储能容量优化方法

风电场储能配置成本与功率波动平抑效果相互制衡,而储能容量的最优化则是解决上述问题的重要方式。为此,首先以并网功率目标值偏移量方差最小为优化目标,计算最佳期望输出,消除功率波动平抑输出目标值设定的主观性,并作为储能容量最优化的理论前提。其次,引入储能荷电状态(SOC)参量,基于模糊控制理论,根据SOC和充放电状态适时调整充放电功率,构建储能系统充放电策略,有效抑制过度充放。最后,由SOC关联的惩罚成本与运行成本之和最小建立优化模型,实现兼顾调度决策需求、储能系统运行寿命和经济性的储能容量最优化。利用改进的粒子群优化算法对相关优化问题进行求解。通过山东某风电场实际运行数据进行验证,对比分析结果表明了该方法的有效性。     

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排放为优化目标,提出了园区综合能源系统氢储能单元优化配置模型.基于实际算例分析了清洁能源发电及热电负荷特性、碳减排政策、氢储能投资成本等关键因素对综合成本及碳减排目标的影响,验证了通过配置氢储能降低园区综合能源系统供能成本和碳排放的可行性,并指出了其典型的适用场景.     

基于云储能的微电网多源协调优化

云储能作为能源互联网发展背景下的储能新方式,不仅可以作为集中式储能设施,也可以是一种分布式储能资源.将云储能与微电网相结合,分析其能量的协调优化,以经济成本为目标函数,基于云储能系统的特点建立微电网模型;通过充分利用云储能技术,实现储能系统对输出功率波动的快速控制,另外,需求响应层以源荷互动的方式对负荷进行优化,采用模...     

新能源消纳与用户侧响应主从博弈的配电网智能软开关选址策略

分布式电源接入配电网后,配电网调控能力不足导致新能源消纳水平低、用户支出经济性指标差,提出一种新能源就地消纳和用户支出主从博弈的配电网智能软开关选址策略的嵌套模型和方法。外层建立以新能源渗透率最大、电能质量指标最佳且计及传统调控手段的模型结构;内层考虑新能源用户消纳的分时电价、储能装置充放电成本和日运行费用因素,构建能满足用户支出成本最低的需求响应模型。调用CPLEX求解器求解混合整数非线性规划模型,用户侧与配电网侧模型通过反复博弈优化决策变量,主从博弈内层优化采用改进粒子群优化算法加快收敛速度。以改进的IEEE 33节点系统为算例进行分析,验证了所提智能软开关选址策略的有效性。     

计及电热需求响应的共享储能容量配置与动态租赁模型

为了科学合理地配置共享储能系统的参数、减少不必要的投资建设成本,提出一种计及电热综合需求响应的共享储能容量优化配置模型.首先,介绍了共享储能的运营模式,并分析了以往研究中共享储能模型的不足,进而提出共享储能动态容量租赁模型.其次,针对一类电-热综合能源微网进行建模.在此基础上,提出计及电热综合需求响应下共享储能容量配置的双层优化模型,其中上层目标函数为共享储能的收益最大,下层目标函数为多微网的总运行成本最小.进一步,给出模型的算法求解流程,并基于纳什议价方法对不同微网的利益进行分配.最后,在MATLAB平台上进行算例分析,验证所提模型的可行性与有效性.结果表明:所提容量租赁模型能为各微网分配最优容量,避免了以往模型中出现的用户侧功率交互现象,更贴合实际应用场景.     

基于需量管理的两阶段大用户储能优化模型

为推进用户侧储能商业化应用,对用户侧储能从规划和运行两方面综合考虑,提出了一种需量管理捆绑峰谷套利的工业大用户储能评估及优化调度方法。首先,在储能评估阶段,以用户的综合成本最小搭建储能评估模型,评估用户加装储能的经济性并优化储能配置;然后,在调度优化方法方面,构建了储能月前和日内两阶段优化模型。在月前优化中,确定用户上报的最大需量;在日内优化中,基于最大需量约束,优化每日的储能充放电功率。最后,在MATLAB平台基于CPLEX求解器分别对4家典型工业大用户进行算例仿真,验证了模型的经济有效性,并为用户侧储能电池的商业化推广提供了可行性方案。