中国推动全球能源互联网的发展

正能源互联网之所以在改善全球能源资源配置中发挥重要作用,关键是其兼具促进资源优化和协调资源配置的双重意义。当今世界面临的重要问题是,能源资源分布不均衡,资源所在地(国)缺少用户,用户所在地(国)缺少能源。能源互联网技术可通过加强能量传输来提升综合效能,不同的能源,如风电、太阳能等,均可在能源互联网平台上实现资源供求平     

考虑冷热电互补及储能系统的多园区综合能源系统协调优化调度

新能源出力和用户负荷的随机性使得综合能源系统的优化调度问题充满挑战,本工作提出一种考虑冷热电互补及储能系统的多园区综合能源协调优化调度方法.首先,引入虚拟电厂技术,将综合能源系统内部资源聚合,考虑园区内的能量储存装置以及园区间的能量传输装置,构建虚拟电厂框架下的多园区综合能源系统结构;其次,建立热电联供单元、储能系统、...     

考虑供热系统热储能特性的电-热综合系统随机优化调度模型研究

热电联产机组、热泵等装置的应用促进了电-热综合系统间的耦合关系,为风电的消纳提供了新途径。文章考虑了供热系统热储能动态特性,采用多场景法模拟风电出力不确定性,搭建了电-热综合能源系统随机优化调度模型。首先,针对供热管道传输时延动态特性,研究分析了其储热能力;其次,以电-热综合能源系统购能费用最低为目标函数,以热网约束、电网约束为约束条件,提出了综合系统能量最优化调度方案;最后,在IEEE33节点和6节点热网上进行算例分析,验证了模型的有效性。     

能源互联网与智慧能源的发展及技术挑战

能源互联网是从能源生产、输送、配给、转化和消耗等方面构建一套完整的能源体系。能源互联网的形成需要新的技术突破与管理运行机制的优化和创新。电能在能源传输效率等方面具有无法比拟的优势,未来能源基础设施在传输方面的主体必然还是电网,因此未来能源互联网基本上是以大电网为主干网络,而在配用环节利用电、气、冷、热等能量的相互转化和替代来构建城市能源互联网的分布式能量自治单元。探讨能源互联网的关键技术和运行机制,分析能源互联网与智慧能源的发展方向。     

考虑财务管理优化的能源互联网投资收益策略

针对市场化能源互联网的投资收益优化问题,文章考虑财务管理对投资收益的动态影响,提出考虑财务管理优化的能源互联网投资收益评估模型。该模型在有效提升能源互联网供能可靠性、运行经济性的前提下,通过财务管理决策优化,实现能源互联网企业投资收益利润最大化。首先,以包含电能、热能和燃气等多种能源生产、转换、存储和消费过程的能源互联网模型为基础,研究财务管理优化对能源互联网投资收益的影响机理;其次,通过量化能源互联网在不同财务管理优化策略下的投资收益,建立能源互联网企业多主体投资的动态博弈模型,并对能源互联网各个主体在市场化投资过程中的最优投资策略进行求解。仿真结果表明,文章所提出的投资策略能够提升多主体投资决策准确性和能源互联网投资收益水平。     

区块链技术在智慧能源商业模式中的应用研究

区块链技术被认为是继蒸汽机、电力、互联网之后真正具有变革潜力的颠覆性技术,其具有四大优势:分布式核算和存储;节点间通过智能合约共享资源,不依赖中间机构的数据备份和信用背书;公开透明、自动执行、强制履约;具有不可篡改性。区块链和能源互联网在技术上都具有去中心化、高度自治、市场化、智能化的特点,因而显示出强大的应用潜力。分布式交易是区块链技术在智慧能源领域最主要的应用,应用场景包括:分布式能源调度管理、能源交易和结算、智能电力、储能+电动汽车等。基于区块链技术的区域售电模式将成为智慧能源的重要突破口,通过去信任的智能合约机制,促进分布式智慧能源计量结算场景落地。基于区块链技术的弱中心化的智慧微网内部竞价型用能商业模式,其物理结构包括用能层、控制层、功能层等多个层级,所有交易主体在区块链系统中地位平等,交易能量包括冷、热、电、气等,通过能源路由器、竞争性交易平台竞价后分配。该模式利用多方竞价对冷、热、电等资源进行优化配置,还原了能源的商品和金融属性,能够大幅提高微网的用能效率和经济效益。     

含电转气的电—气综合能源系统低碳经济调度策略

为优化用能效率和发展低碳电力,采用综合能源系统(IES)模式耦合电力网络和天然气网络,通过电转气(P2G)技术形成电—气—电能量闭环流动,提升电力与天然气网络间的强耦合性和IES整体供能稳定性。兼顾电—气综合能源系统的经济性与低碳性,引入碳排放机制构建IES低碳经济调度模型,首先详细阐述了IES模型架构、电转气技术、碳排放交易机制等基本理论,并对天然气网络进行建模,然后采用多场景法考虑风电出力波动,以经济成本和碳交易成本最小为优化目标,构建综合能源系统新型低碳经济优化调度模型,最后通过算例对比分析了4种不同调度方案,验证了所提模型的有效性和合理性。     

基于分时电价与储能充放电策略的台区可调控资源聚合及调度北大核心CSCD

能源互联网背景下,为实现台区可调控资源的协调调度及不同类型能量单元的协调优化,本文提出一种计及用户用电成本及用能舒适度的基于分时电价与分布式储能充放电策略的台区可调控资源聚合方法及协调调度策略。首先,遵循配电物联网体系架构,基于“云-边”协同技术构建了台区用能管控系统框架;然后,根据响应不确定性对台区负荷进行分类并利用蒙特卡洛算法对典型可调控资源进行功率聚合并分析聚合模型有效性;最后,引入负荷聚合商与台区进行互动,利用线性加权法计及用户用电成本与用能舒适度并结合分布式储能充放电策略对台区可调控资源调度模型建模,采用差分进化算法对模型求解。通过算例分析表明,本文所提可调控资源聚合模型及协调调度策略可以有效降低用户用能成本、提高用能舒适度,促进了用户参与电网响应的积极性,提升了台区对可调控资源的管控能力。     

基于数字孪生的多能源送端系统能量耦合协同优化控制

针对多能源送端系统中电、热、气传输时间尺度不同所导致的能量流一体化传输控制难度增加的问题,文章通过研究多能源送端系统各能量流传输特性,根据不同能量流传输时间尺度的差异,提出了一种基于数字孪生的多能源送端电网多时间尺度协同优化控制方法。首先,根据送端系统中各能量流不同传输时间尺度,建立不同能量流传输动态模型;其次,结合数字孪生模型架构,建立多能源送端系统数字孪生控制架构模型;再次,分析多能源系统能量流信息耦合特性,建立了基于数字孪生的多能源控制模型;最后,以我国东北某多能源送端系统进行仿真,结果表明,所提控制方法能够实现多能源系统中信息的快速感知、传输、控制,进而提高送端系统输出功率的稳定性。     

关于能源互联网层次架构的思考

能源利用系统包括一次能源通过载能介质的转换传输最终在工业、建筑物、交通运输三个领域以电、热和运输驱动力三种方式得以终端利用,是能源利用全过程的普遍规律。未来以可再生能源为主时代,能源互联网EI以智能电网、智能天然气管网为骨架,联结千万个基本单元—分布式供能系统DES,在高、低端储能辅助下实现高效转换和供需平衡。EI中的所有网络和单元都须先明晰其物理架构、流结构和功能层次结构等,才能建立表现为计算机软件的模型,并借助于互联网、大数据、云计算和人工智能实现规划、调度、管理和交易的优化,实现实时平衡和安全保障。     

网格式中压直流配电网潮流计算与稳态 功率分布特性研究

摘要： 中压直流配电网作为连接各种类型分布式能源、负荷与主网的平台,能高效地发挥分布式电源的价值与效益。针对大量分布式能源接入的特点,提出网格式中压直流配电网拓扑方案,构建了网状结构直流配电网等值网络和节点功率、节点电压和线路网络损耗模型,提出了直流配电网潮流计算的约束条件、控制策略和功率分布算法。以网损和电压不平衡度为衡量指标,计算了不同分布式电源渗透率下的网损、电压分布,评价了网格式直流配电网接纳分布式电源的能力。仿真结果表明,电压分布不均衡度与网络损耗具有较大的相关性,且网格式结构网络接纳分布式能源的能力优于辐射型和环网结构的配网。     

考虑气电网络架构的沼-风-光综合能源微网优化调度

传统能源系统不考虑多种能源之间的协同和互补,仅对电、气、热中的某种能源进行分析和利用。文中采用能量枢纽的概念表示各能源之间的耦合关系,同时考虑气电网络架构的运行约束。在实现各能源间转化、转移和存储等协同工作的基础上,建立含沼-风-光的综合能源微网优化模型,并对其优化调度进行了研究。为保证该模型的可求解性,对其中的电力系统潮流约束采用二阶锥松弛方法,对气管网约束进行泰勒展开,将原模型转换成凸规划模型。在由TEST6节点系统、6节点天然气系统和1台沼气池装置组成的综合能源微网测试系统上进行仿真分析,结果表明,考虑气电网络架构的调度优化结果满足实际运行要求,且该综合能源微网系统在可持续性、经济性和稳定性方面都具有一定的优越性。     

考虑风电场景缩减的多区域综合能源系统容量配置

以冷-热-电联供为核心的综合能源系统(IES)能有效提高能源利用率和供能灵活性。文章针对大规模风电接入对IES规划和运行的影响,提出了一种考虑风电场景缩减的多区域综合能源系统容量配置方法。采用混合度量的改进k-means算法对风电历史数据进行聚类,判定聚类场景数目和聚类中心;在充分考虑热网损耗和延迟效应的基础上,建立包含热网管道、节点、换热器的详细热网模型;通过热网连接多个区域综合能源系统,建立以系统年投资成本、运行成本和弃风惩罚成本之和最小为目标函数的多区域综合能源系统容量配置模型。仿真结果表明,该模型能大幅降低设备配置容量和系统运行费用,提高风电消纳率。     

计及厂用电不平衡状态感知与碳减排的多能源储能优化配置模型

为解决燃气电厂内厂用电不平衡引起的资源浪费、碳排放量高等问题,实现多种负荷与储能设备之间的协调运行,提出了一种计及厂用电不平衡状态感知与碳减排的多能源储能优化配置模型。首先,对厂内多种负荷用能需求的不确定性进行分析,在此基础上建立燃气电厂的厂用电不平衡状态感知模型;然后,以多能源储能系统综合成本最小、碳排放量最小、天然气利用效率最大为目标,构建了燃气电厂多能源储能优化配置模型,并进行求解;最后,通过算例仿真验证提出的多能源储能优化配置模型能够减少天然气资源浪费,提高燃气电厂的经济性和碳减排能力。     

考虑碳减排的多能源系统网格化优化调度方法

为促进碳减排,提高多能源系统运行的经济性、灵活性和环保性,充分发挥多种能源协调优势,文章提出考虑碳减排的多能源系统网格化优化调度方法。首先,研究计及电力系统、热力系统和天然气系统相互耦合的多能源系统能量平衡模型,在此基础上,为应对可再生能源不确定性,缓解能量调节所引起的能源网络阻塞,以能量输运支路传输的阻塞风险作为网格划分指标,采用最小图分割算法,对多能源系统网络进行网格划分;然后,考虑多能源系统内部各个网格自治特性以及不同网格之间的协调特性,以多能源系统对外调节成本、网格化多能源系统运行成本和多能源系统碳交易成本为目标,提出多能源系统优化调度模型;最后,进行仿真算例分析,结果表明,文中提出的多能源系统网格化优化调度方法能够有效提高多能源系统能量平衡的经济性和低碳运行能力。     

含冷、热、电、气的园区综合能源系统选址定容规划案例分析

为实现含冷、热、电、气的园区综合能源系统的多能互补优势和能量梯级利用,以某园区综合能源系统项目实例为基础,从资源评估、负荷预测、综合能源系统建模、优化算法求解、区域供能站和管网规划原则等方面进行详细的案例分析。构建上层网损最小,下层全寿命周期内经济性最优的双层选址定容规划模型,通过改进粒子群算法进行优化求解,得到近景和远景区域供能站和各能源管网的最优选址定容方案,并结合项目数据验证了其合理性。将综合能源规划方案和传统分供规划方案进行对比,结果表明前者具有更好的经济性和节能性,可为园区级综合能源系统规划项目提供参考和思路。     

含冷、热、电、气的园区综合能源系统选址定容规划案例分析

为实现含冷、热、电、气的园区综合能源系统的多能互补优势和能量梯级利用,以某园区综合能源系统项目实例为基础,从资源评估、负荷预测、综合能源系统建模、优化算法求解、区域供能站和管网规划原则等方面进行详细的案例分析。构建上层网损最小,下层全寿命周期内经济性最优的双层选址定容规划模型,通过改进粒子群算法进行优化求解,得到近景和远景区域供能站和各能源管网的最优选址定容方案,并结合项目数据验证了其合理性。将综合能源规划方案和传统分供规划方案进行对比,结果表明前者具有更好的经济性和节能性,可为园区级综合能源系统规划项目提供参考和思路。     

电热气氢综合能源系统随机优化调度

首先,分析电解槽以及燃料电池等设备工作特点,计及设备的动态能效,建立氢系统设备的精细化模型;其次,建立各种能源间的耦合关系模型,通过电热氢多种储能实现电热气氢系统的能量平衡;最后,计及电热气负荷的波动与可再生能源的不确定性,以日运行成本最小为目标,建立电热气氢综合能源系统随机优化调度模型。算例分析验证了该优化模型能有效消纳风光资源、降低日运行成本、减少环境污染,具有较好的经济性与环保性。     

低碳背景下基于自适应鲁棒优化的含源配电系统规划方法

提出了一种低碳背景下基于自适应鲁棒优化的含源配电系统规划方法,该方法建立了考虑碳排放约束的近似混合整数线性模型,对电容器组和分布式可再生能源选址定容、过载线路的导线更换和电压调节器进行综合配置;考虑到负荷和分布式可再生能源输出功率的不确定性,采用了自适应鲁棒优化法将不确定模型重塑为3层问题;将3层模型重构为主、子问题双层模型,并采用列和约束生成算法求解该模型。算例采用135节点配电系统在不同情况下进行了研究,以评估所提方法的性能。结果表明,所提模型与方法有利于提高配电系统规划效率,并降低碳排放。     

综合考虑多类型灵活性资源的主动配电网优化调度方法研究

随着可再生能源渗透率不断增大,主动配电网的波动性和不确定性问题愈加突出。多类型资源协调优化可以有效提升系统的灵活性,促进可再生能源消纳。针对高渗透率主动配电网的灵活性需求,文章提出了一种综合考虑多类型灵活性资源的主动配电网优化调度方法。该方法从节点灵活性和网络灵活性出发,结合节点灵活性资源的物理特性,对灵活性供给进行量化建模,从而得到系统综合灵活性供给的模型。通过对网络灵活性资源智能软开关的实现原理、控制模式和运行特性的分析,建立了联合储能的智能软开关的运行模型。在此基础上,提出了灵活性充裕率和传输充裕率两个灵活性评估指标,并将灵活性效益纳入优化目标,构建了计及经济性、节点灵活性和网络灵活性的多目标优化调度模型。最后,采用内嵌潮流计算的多目标粒子群算法对所提的模型进行求解,以改进的IEEE33节点系统为例验证了所提方法的有效性。