中低温太阳热能与化石能源互补系统的参数敏感性分析

SOLRGT系统是基于间冷化学回热循环的一种新型中低温太阳能与化石能源互补系统,它使中低温太阳能品位间接得以提升,借助先进燃气轮机系统实现高效热功转换,化石能源节约率可达20%~30%。基本工况下相比同输入的单输入发电系统(槽式太阳能热发电、燃气蒸汽联合循环),发电成本下降了16.6%。为进一步研究SOLRGT的热力经济性能,选取太阳能输入份额Xsol、太阳倍数SM(系统年运行时间H)、单输入化石能源参比系统(燃气蒸汽联合循环)年运行时间HCC、工程各部分造价、天然气价、电价为不确定因素,分析SOLRGT发电成本、相对成本节约率、回收期的变化规律。研究表明:系统发电成本随着Xsol增大而增大;HCC4≤300 h(基本工况)或者SM≥2(Xsol=20.3%)时,SOLRGT系统的发电成本低于单输入系统;太阳能相关设备造价对发电成本影响最大。     

基于可再生能源的冷热电联供系统集成配置与运行优化研究进展

基于可再生能源的分布式冷热电联供系统（RE-CCHP系统）,以可永续利用的可再生能源作为能量输入,能借助太阳能、风能等的时空互补特性实现冷热电综合供应,显著提升能源利用效率和系统可靠性,因而对可再生能源的大规模高效利用和节能减排具有非常重要的意义。梳理了近年来RE-CCHP系统的主要研究进展,总结了RE-CCHP系统集成配置、设计和运行优化等几个方面的研究成果,明确了目前冷热电联供系统的研究现状,指出了当前研究中亟待克服解决的问题,并对未来的发展方向做出了展望。     

基于多能互补的综合能源系统规划案例分析

综合能源系统通过天然气冷热电三联供、分布式可再生能源和智能微电网等方式,促进可再生能源消纳,提高能源系统综合效率。结合江苏盐城某园区综合能源系统规划实例,对能源需求预测分析、能源站规划设计、多能互补协同效益等进行了探讨,可为相关区域综合能源系统规划项目提供参考。     

多能互补集成优化能源系统的研究与实践

以苏州工业园区为例,介绍多能互补集成优化能源系统组成及项目建设情况,分析系统总体架构和控制架构,对其中冷热电三联供系统建模与仿真、虚拟电网优化调度、分布式能源系统协同优化等关键技术进行了研究。多能互补能源系统在节能减排、经济发展等方面具有广阔的应用前景。     

多能源互补的分布式冷热电联产系统理论与方法研究

分布式能源是能源系统的未来发展方向。针对分布式冷热电联产系统当前存在的燃料化学能直接燃烧不可逆损失大,微小型动力循环效率低,动力变温余热缺乏有效利用方法,以及系统变工况性能差等技术难题,文中围绕燃料化学能与热能综合梯级利用原理、多能源互补机理与全工况性能调控机制2个关键科学问题,从能的梯级利用、多能源互补、系统全工况性能主动调控3个方向开展研究。初步建立了能的综合梯级利用理论,在化石燃料与太阳能热化学互补、对转冲压发动机、热声发电等核心技术方面取得突出进展,并指导完成了兆瓦级分布式冷热电联供系统工程示范。研究成果可以为我国分布式能源的发展提供理论基础和自主创新技术支撑。     

能源互联网多能流的耦合模型及动态优化方法综述

将分布式可再生能源和互联网技术相结合的“能源互联网”概念为解决人类的化石能源危机提供了可行路径。能源互联网将打破电、气、热等不同能源系统间的壁垒,实现多种能源的综合高效利用,支持大规模可再生能源的广泛接入,成为耦合多能流的开放互联新型能源供应系统。首先基于能源互联网的相关研究,归纳了能源互联网的多能流耦合特征。接着介绍了多能流耦合模型的构建方法,根据能源组网的结构和用能形式的不同,分析了能源互联网的多能流交互机理。在此基础上对能源互联网的优化模型和多能流多时间尺度动态优化方法、以及计及空间尺度的多源互补动态优化方法进行深入剖析,将为能源互联网建设提供理论基础。     

分布式能源系统优化与设计综述

为充分发挥分布式能源系统高效、节能、环保的优势,系统的优化规划与设计至关重要。基于分布式能源系统的发展与演变历程,针对分布式热电联产系统、多能互补分布式能源系统和分布式能源互联网的优化规划与设计问题,对国内外相关研究内容进行了全面梳理,明确了当前的研究现状,并指出了未来可能的研究方向。     

计及源荷双侧不确定性的全可再生能源系统日前经济调度

建立一种以太阳能、风能、生物质能为一次能源,并满足电、热、冷负荷需求的全可再生能源系统模型。充分考虑全可再生能源系统源荷双侧不确定性,建立基于两阶段鲁棒优化的日前经济调度模型,并采用列约束生成（C&CG）算法求解。仿真算例分析表明：通过发挥可再生能源系统多能互补的特性,可以实现可再生能源完全消纳,同时,通过调整不确定性调节参数,可以有效改善鲁棒优化的保守性,从而在保障安全稳定运行的前提下,最大程度提升能源系统运行经济性。     

计及源荷双侧不确定性的全可再生能源系统日前经济调度

建立一种以太阳能、风能、生物质能为一次能源,并满足电、热、冷负荷需求的全可再生能源系统模型。充分考虑全可再生能源系统源荷双侧不确定性,建立基于两阶段鲁棒优化的日前经济调度模型,并采用列约束生成（C&CG）算法求解。仿真算例分析表明：通过发挥可再生能源系统多能互补的特性,可以实现可再生能源完全消纳,同时,通过调整不确定性调节参数,可以有效改善鲁棒优化的保守性,从而在保障安全稳定运行的前提下,最大程度提升能源系统运行经济性。     

促进可再生能源消纳的多能互补时序运行模拟技术

针对风、光、水多种可再生能源多能互补效益的准确评估问题，基于多风电场与太阳能光伏电站的中长期随机出力时序模拟，考虑库容影响的水电短期优化方法，以中长期水电优化结果为边界，提出水/火/风/光多种能源协调互补的电力系统时序运行模拟模型，并以可再生能源装机比例较高且消纳问题严重的中国西部电网为实证案例进行生产运行模拟计算。研究结果表明：西北、西南地区电源结构、负荷特性差异较大，跨区互补优势明显；建设西北与西南联网通道，可以实现多能互补，有效提高可再生能源外送通道利用效率，提升西部地区可再生能源消纳能力。     

多能互补、集成优化能源系统关键技术及挑战

有效能源的获取、转换、控制和利用是现代人类文明的核心,能源互联网作为能源系统的新一步革新,将分布式能量转化、存储装置和各类型负荷构成的冷、热、电、气等能源节点连接起来,以实现多种能量双向互补与集成优化。文中选取能源互联网在多能互补集成优化方面的关键技术为研究对象。首先,总结了近年来能源互补集成的研究现状。然后,以多能流混合建模为基础,对多能系统规划、智能调控、协同控制与互动、综合评估、系统信息安全与通信及能源交易和商业服务运行模式等关键技术和挑战进行归纳。最后,对未来能源系统在多能互补优化方面的研究进行展望,以期为多能互补、集成优化提供部分研究思路。     

融合风光出力场景生成的多能互补微网系统优化配置

多能互补系统结构及设备耦合关系复杂,为提高含高渗透率新能源的多能系统的能源利用效率和运营效益,对考虑风光出力不确定性和相关性的多能互补微网系统优化配置问题进行了研究。在规划阶段充分考虑新能源随机性与相关性,提出了基于核密度估计和Copula理论的风光出力场景生成方法,得到典型日风光出力序列;基于能量枢纽,建立结构完善的含风光多能互补系统的多能流平衡方程,进而以年化总成本最低和一次能源节约率最高为目标建立配置与运行相结合的多能互补系统的双层优化配置模型,并采用智能优化算法对模型进行求解。算例验证和灵敏度分析表明,所述方法能够在考虑风光出力不确定性的基础上得到结构完善的多能互补微网系统优化配置方案,有效降低了多能系统总成本并提高了一次能源节约率。     

基于绿色㶲经济的综合能源系统价值评价方法

工商业企业是能源消耗的主要群体,客观准确地评价其综合能源系统的价值是优化运行与能源审计的基础。传统的评价方法在促进多能互补、可再生能源消纳等方面存在不足。提出一种基于绿色?经济的综合能源系统价值评价方法,以企业能量平衡管理标准为基础进行客观定量计算,考虑产品单耗、综合能效、可再生能源利用率3项评价指标,采用模糊综合评价法,分别设计3项指标的隶属度函数及动态权重系数,得到综合价值评分,并以评分为依据选取最优运行方案。仿真结果表明,评价方法能够根据企业的用能规律选择合理的运行模式,促进能源的梯级利用及可再生能源的就地消纳,验证了方法的有效性和合理性。     

考虑可再生能源接入的综合能源系统规划评述与展望

建设多能耦合的综合能源系统是解决可再生能源消纳问题的有效途径之一。可再生能源的接入大大增强了综合能源系统的不确定性,如何合理分析并应对不确定性带来的影响是综合能源系统规划研究中的重要课题。文章首先总结了可再生能源接入下综合能源系统的典型结构。然后,梳理了综合能源系统多能负荷预测方法和多能流分析技术的研究成果,进一步从能源站规划、能源网络规划和站网联合规划3个方面归纳总结了考虑可再生能源接入的综合能源系统规划研究进展。最后,从可再生能源消纳新场景探索、考虑可再生能源接入的多能流分析技术、考虑多重不确定性的综合能源系统规划和考虑多能需求侧管理的综合能源系统规划4个角度展望了未来可能的研究方向。     

考虑风光利用率和含氢能流的多能流综合能源系统规划

传统多能流综合能源系统往往面临绿色可再生能源装机比例低、利用率低的问题,同时氢燃料汽车的逐渐普及将增加对氢能的需求,将电能转化为氢能是满足交通部门潜在氢需求的有效途径。针对风光装机比例低、利用率低和氢能需求的问题,提出了一种考虑风光利用率和含氢能流的多能流综合能源系统规划方法。首先,计及氢能流构建了电/热/冷/氢多能流综合能源系统。其次,考虑系统年投资费用、运行费用和风光利用率的多目标,构建双层规划-调度模型,以电、热、冷、氢等4种形式能量平衡和元件工作特性为约束,采用非支配性排序遗传算法和商用求解器结合的混合智能算法进行求解。最后,以某地区实际工业园区为例,对所提方法进行验证。案例结果分析表明所提出的方法可有效降低系统年总投资成本,显著提高风光装机比例和利用率,提高系统运行稳定性和经济性。     

面向综合能源园区的三方市场主体非合作交易方法

多能互补、集成优化运行的综合能源园区作为耦合多种能源网络的底层终端,研究其市场运营机制对综合能源系统的发展和可再生能源的消纳具有重要意义。首先建立了包含能源运营商、含分布式光伏的用户、电动汽车充电代理商的综合能源园区模型,提出了以能源运营商为市场主导方的市场交易框架;其次,分析并建立了具有不同属性的三类市场交易主体参与的、各方理性追求自身利益最大化的非合作博弈模型;最后,以某商务型园区冬季典型日场景为例,对所提出的博弈模型进行了求解。仿真结果表明,博弈均衡时,能源运营商向其余两方供能,可以获得一定的收益;含分布式光伏的用户参与市场竞争,通过余量光伏上网售卖能够增加自身的光伏资源利用率,降低自身用能成本;电动汽车代理商选比各方报价并制定自身充电策略,能够降低自身充电费用并协助用户消纳多余的光伏资源,同时减少了用电早高峰时段对配电网的负荷需求。     

西北地区源端基地综合能源系统的技术方案设计及优化研究

我国可再生能源电力的大规模发展,面临着风光资源和电力负荷逆向分布以及可再生能源电力输出不稳定等问题的挑战。为此,有学者提出"源端基地综合能源系统"的概念,提议通过多能互补、特高压直流输电、就地消纳等途径促进风光资源充分利用。该文基于该概念,结合西北地区实例开展建模优化研究,以明确系统的技术方案及揭示其优化规律。首先,通过政策解读和工程技术调研,明确建模的目的和边界。之后,以最大化风光电力占比和最小化系统总成本为目标函数,建立仅考虑特高压直流外送和进一步考虑需求响应的2类系统优化模型,分别得到帕累托最优前沿,并通过分析对比揭示风光电力占比提高过程中系统优化配置的变化规律。结果表明,为实现高风光电力占比的外送,应更加重视配套风电机组、天然气联合循环机组、锂电池储能机组的建设,以形成若干风光气储一体化基地。此外建议尽早引入需求响应机制来改善电力外送经济性、促进可再生能源就地消纳。     

基于能源路由器的用户侧能源互联网规划

针对能源系统规划中未充分考虑多个分布式能源系统互联及电/热/冷能流协调运行的现状,研究基于能源路由器的用户侧能源互联网规划方法。梳理了用户侧能源互联网的系统结构,建立各类能量单元的数学模型。以电/热/冷综合加权负荷矩最小为准则,采用Voronoi图、交替定位分配算法及"类内类间距离比最小"判据,提出了能源局域网划分和能源路由器选址方法。基于典型日各区域的时序负荷,以由投资、运行维护、燃料、买卖电和碳税5项成本构成的年费用最低为目标,考虑多能流协同互补和多路由器协调互济,建立0-1混合整数线性规划模型。采用商业软件Cplex求解,实现路由器配置和局域网间网络的同时规划;基于最小生成树实现局域网内供能路径优化,结合简易潮流计算结果和相关导则确定线路容量。算例仿真结果表明:所提出的分区、规划方法具备可行性和有效性;多能互补、多路由器互联能显著降低年费用并缓解多种负荷峰谷时段不匹配等问题;路由器与能源网络同时规划较分阶段规划更经济。     

高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战

高比例可再生能源并网将改变电力系统的形态,为电力系统稳定控制、调度运行和规划决策等领域带来重大变革.文中基于不同可再生能源渗透率水平下系统的发展特点,将未来电力系统迈向高比例可再生能源的过程分为三大阶段并总结了各个阶段的特征.结合这一领域的研究成果,全面解析了高比例可再生能源电力系统发展过程中将出现的挑战,分析了电力系统消纳高比例可再生能源的一系列技术解决方案,对各项技术的基本原理、经济成本与发展前景进行了分析和比较.研究表明,高比例可再生能源并网将面临一系列技术挑战,而每项关键技术仅能解决其中一部分问题.这些技术在未来高比例可再生能源电力系统中的应用不仅取决于其技术有效性,还取决于其经济性以及与其他技术的互补性.中国未来实现高比例可再生能源电力系统的形态与发展路径取决于各项关键技术的相对发展步伐及其耦合影响.