基于MOABC 算法的冷热电联供系统优化调度研究

综合能源系统包含多种分布式能源,各能源相互补充,能有效提高能源的利用率,在经济、环保等方面具有显著优势。冷热电联供系统作为综合能源系统的重要补充,具有灵活可靠、高效清洁等优点,现已得到广泛的发展和重视。综合考虑各微源的发电特性和冷热电负荷需求,建立了包含燃料电池、微燃机、余热锅炉、吸收式制冷机和蓄能装置的多目标冷热电联供系统模型。该模型考虑分时电价对冷热电联供系统的影响,以经济成本和环境成本作为目标函数,提出基于Pareto理论的多目标蜂群算法作为模型的求解算法。以实际冷热电联供系统为算例进行仿真,验证了所提模型的有效性,并与多目标粒子群算法进行对比,结果表明,采用基于Pareto理论的多目标蜂群算法能更有效地降低经济成本和环境成本。     

多源区域型分布式冷热电互联系统优化调度

为了提高区域分布式冷热电联供系统的能源利用效率,考虑冷/热环网和电力辐射网的耦合,构建了冷热电联供单元与液态天然气冷能梯阶利用的能源系统。计及负荷需求和可再生能源的不确定性,通过对互联系统的天然气输入量、用户购入和回馈电量进行决策,以天然气购买成本、购电成本、碳排放成本和交互功率不平衡结算成本之和最小化为目标,提出多源区域型分布式冷热电互联系统的协同优化模型。以IEEE-15节点系统为例,详细分析了独立系统和互联系统对配电调峰的影响以及不平衡价格系数对运行成本的影响,结果验证了分布式冷热电联供互联系统具有很好的经济和环境效益、调峰效果和运行可靠性。     

计及冷热电联供的微电网电源优化配置

针对计及冷热电联供的微电网独立供电系统,建立了基于燃料电池和微型燃气轮机的冷热电联供系统数学模型,基于各微电源功率特性,建立了考虑设备投资成本、运行维护成本、燃料成本、环境成本、替换成本、报废成本,以系统等年值总成本最低为目标的微电源优化配置数学模型,计及冷负荷、热负荷平衡等因素,在同时满足用户对冷热电多种能源形式需求的情况下,对计及冷热电联供的微电网电源优化配置方案进行了求解。     

含可再生能源的微网冷-热-电多能流协同优化与案例分析

能源互联网概念被提出且得到了飞速发展,含可再生能源和高能源利用率的冷热电联供系统的微网也受到极大的关注。建立了一个含有可再生能源以及冷、热、电多种能源形式的微网优化运行模型,以整体运营成本最小为目标函数,考虑不同能量形式之间的转化效率以及多种类型发电与储能的约束条件,实现多能流综合利用与协同优化,满足最终用户的多类型负荷需求。面向某实际园区,在算例中对实际案例进行分析。算例结果表明所建立的模型能有效优化冷热电能源分配,降低微网成本,利用多种能源形式的相互协同可明显提高可再生能源的消纳。     

计及可平移负荷的分布式冷热电联供系统优化运行

冷热电联供系统作为将能源从电力向气、热、冷系统进行扩展的能源集成系统,已经成为能源互联网的重要组成部分。针对冷热电负荷需求的随机性和不匹配性,从供能侧和负荷需求侧控制的角度对冷热电联供系统的综合优化运行问题进行了研究。结合冷热电联供系统内各类可平移负荷的用电特性,从满足各时刻供能侧与需求侧的热电比相匹配的角度建立了可平移负荷模型,并且分别对于冷热电负荷进行负荷平移。然后建立了包含经济、能源和环境等多方面运行成本的优化调度模型,并且利用遗传算法对系统各设备出力进行了优化求解。最后通过算例仿真分析了冷热电联供系统的负荷平移在削峰填谷,减少综合运行成本等方面的作用,从而验证了所提模型和算法的有效性。     

基于混沌自适应粒子群算法的冷热电联供系统优化

在研究冷热电联供系统优化运行的过程中,为了更好地优化调度冷热电联供系统中各设备的出力,提出了基于Tent映射的混沌搜索和非线性自适应粒子群算法相结合的优化算法。建立了一个包含风机、光伏、微燃机和燃气锅炉等主要设备的冷热电联供系统模型。以联供系统的运行成本、污染物排放量和能源利用率为目标,建立了多目标优化模型。在满足设备出力、功率平衡等约束条件下,利用Matlab进行了优化求解。仿真结果表明,所提出的冷热电联供系统优化方法,可以有效地提高经济效益,减少污染排放,提高能源利用率。     

冷热电联供系统的三级协同整体优化设计方法

冷热电联供系统能否高效、经济、环境友好的运行,取决于系统的设备选型、设备容量及运行策略的整体优化。文中设计了一种冷热电联供系统的三级协同整体优化方法,第一级优化运用离散粒子群算法,以年一次能源利用率最高为目标,求解最优设备选型问题;第二级优化采用粒子群算法,以年CO2排放量最少为目标,求解最优设备容量问题;第三级优化采用粒子群算法,以年运行成本最低为目标,求解最优运行参数问题。以应用于医院的冷热电联供系统为例,验证该三级协同整体优化设计方法的有效性。结果表明,采用该方法设计的冷热电联供系统同分别基于“以电定热”和“以热定电”运行策略设计的2种冷热电联供系统相比,该系统更节能、更环保、更经济。     

考虑需求侧管理的冷热电联供微电网优化配置方法

冷热电联供微电网可提高供用电系统灵活多样的能量优化调度调控水平,已成为微电网技术发展的必然趋势之一。对冷热电联供微电网系统引入了需求侧管理手段,充分利用需求侧资源发掘了系统的经济性。首先对系统中所采取的需求侧管理技术进行建模,包括对需求侧管理的采用方式以及调用成本。其次以综合优化配置成本为目标函数,计及多种必要的约束条件,建立考虑需求侧管理的冷热电联供微电网优化配置模型。采用混沌粒子群算法对所建立的模型进行求解。优化配置结果表明,离网模式下系统优化配置成本要高于并网模式下的,而考虑需求侧管理技术的系统优化配置成本要小于不考虑需求侧管理手段的。通过对系统引入需求侧管理手段能够降低系统优化配置成本,证明了该模型的正确性和有效性。     

基于冷热电联供的多园区博弈优化策略

园区一般涉及冷、热、电等多种能量流的生产、转换和使用,通过利用冷热电联供综合能源系统可以有效提高能源利用率、缓解能量供应压力。考虑动态电价机制下园区用电价格受市场需求影响,不同利益主体间存在博弈竞争关系。鉴于此,建立了基于冷热电联供的多园区非合作博弈优化模型,各园区以日运转成本最小为目标函数和其他园区共同参与博弈,同时考虑联供系统各单元出力、储能设备等约束条件,实现园区多能流互补协同优化。最后,以某地区三个园区的冷热电能流协调优化控制为例进行了仿真分析,算例结果表明所建立的博弈优化模型能合理分配联供系统出力及购电功率,不仅可以降低园区日运转成本,而且可以降低电网负荷峰谷差。     

多能源等效替代方式及其转移效益模型

以能源互联网为背景,研究多种能源在转化利用过程中,不同"能质"能量之间的等效转化关系及其效益模型。首先,在含有风机、光伏电池、冷热电联供系统以及蓄能系统的多能源互联系统中,综合考虑负荷需求特性和价格因素对能源利用方式的影响,以能源利用率最大和系统综合运行成本最小为目标,构建了能源转化利用的多目标优化模型;然后,采用量子行为的粒子群优化算法对模型进行优化求解,并与传统用能模式进行对比分析。算例结果验证了所提模型的可行性。     

基于需求响应和多能互补的冷热电联产微网优化调度

兼顾电源侧多能互补与负荷侧需求响应（demand response,DR）是提升源荷侧协调发电能力的重要手段,可以促进电力削峰填谷,提高经济效益。针对冷、热、电负荷需求的随机性和不匹配性,考虑到人体对温度有一定的适应能力,文章将风、光发电机组与燃气轮机冷热电联产（combined cooling, heating and power,CCHP）系统结合,提出了一种基于综合需求响应的源荷协调CCHP微网,同时采用典型场景集考虑新能源出力的不确定性,建立优化调度模型。该模型以最小化系统经济成本为目标,利用免疫遗传算法求解,探讨了系统经济调度成本与不同需求响应模式以及温度偏差的关系,并对系统是否引入电加热设备进行讨论。算例分析表明,基于需求响应和多能互补的CCHP微网优化调度方法,能有效降低综合运行成本,具有显著的经济及社会价值。     

考虑CCHP的工业大用户综合能源系统扩展规划

工业大用户是一个多能源综合供给系统,传统的工业大用户综合能源系统(integrated energy system,IES)规划忽略了多种能源的参与.计及冷热电联供系统(combined cooling,heating and power,CCHP),考虑多能梯级利用及其与可转移生产任务的耦合关系,文章建立了工业大用户...     

基于负荷比例的综合供能系统最优运行模式的评估方法

综合供能系统可同时为用户提供冷热电3种负荷需求,其有联供和分供2种供能方式。首先基于全寿命周期理论,构建了包含能源生命周期内温室气体处理费用和系统运行成本的综合评估指标,通过比较综合供能系统的分供运行、联供运行下以热定电模式和以电定热模式在综合指标上的表现,得到基于冷热电负荷比例上的综合供能系统最优运行模式评估方法。最后将此评估方法评价算例系统在冬、春秋、夏3种典型日下分供运行、联供运行下以热定电和以电定热3种模式的优劣,得出其最优运行模式不再是单一的运行模式,而是由负荷比例决定的混合运行模式。经验证,所提方法可以方便有效地评估及优化综合供能系统的运行模式。     

考虑电能交互的冷热电多微网系统日前优化经济调度

多个冷热电联供型微网接入同一区域配电网,形成以配电网为核心的冷热电联供型多微网系统。当冷热电联供型多微网间通过联络线进行电能交互时,给传统的多微网系统优化调度问题带来了挑战。在分析典型冷热电联供型微网供能结构的基础上,研究供用储设备间的冷热电能流动关系和设备的数学模型,建立考虑微网间电能交互的冷热电联供型多微网系统优化经济调度模型。通过天津中新生态城算例,分析各个冷热电联供型微网中设备出力和冷热电负荷平衡情况,与多微网间不存在电能交互时的优化调度进行经济成本、CO₂排放量和各微网与电网交易电功率值的比较,与传统冷热电联供系统“以热定电”和“以电定热”运行方式下多微网系统的总运行成本进行对比,验证所提模型的经济性、环保性和有效性,并对微网间交易电价的制定做进一步研究。     

基于自适应混沌粒子群算法的冷-热-电联供系统调度策略

为进一步提高新能源在冷-热-电联供系统(combined cooling heating and power system,CCHP)中的供能比例,在传统CCHP的基础之上,引入新能源供能技术,构建了一种高比例新能源接入的冷-热-电联供系统(high proportion of new energy access combined cooling heating and power system,HPNE-CCHP)。为了使系统运行更加经济,以HPNE-CCHP系统的总运行成本为目标函数,搭建了混合整数经济调度模型,提出一种自适应混沌粒子群算法(adaptive chaotic particle swarm optimization,ACPSO)对模型进行求解。以中国北方某楼宇为例,构建了HPNE-CCHP系统,将所提模型及求解算法应用于该建筑的典型日的实际算例中,并与不含太阳能供热的CCHP系统进行了对比。仿真结果表明,该模型可以有效对系统进行调度,提高新能源的利用效率,使系统以更加经济的方式运行。     

综合能源背景下的配电网多场景规划

随着能源利用设备的发展,综合能源系统成为能源供应的一个重要发展方向。与单一形式的能源供应相比,综合能源供应系统可以为用户提供更加经济、高效、多样化的能源供应。其中,包含冷热电联产机组(CCHP)、电制冷等设备的配电网是综合能源系统的主要物理载体。基于此,提出考虑新能源、电、热、冷负荷不确定性的综合能源系统设备和配电网变电站容量协同规划的多场景规划方法,实现电、气、热能源的高效、可靠供应。首先,根据CCHP机组、电制冷装置、燃气热水锅炉的物理特性,建立相应能量转化的数学模型。考虑综合能源系统中诸多元件对配电网节点电压的影响,采用Distflow模型建立交流潮流模型。其次,针对新能源出力和电、气、热负荷需求的不确定性对规划结果的影响,采用典型场景来描述电、气、热负荷的季节特性和新能源出力的波动性,进而建立基于多场景的综合能源系统和配电网协同规划模型。对改造的IEEE 33节点配电网系统进行规划计算,算例结果验证了所提规划方法的有效性及合理性。     

含考虑IDR的冷热电联供微网的主动配电网经济优化调度

多个冷热电联供微网接入主动配电网后,微网和配网作为不同利益主体,系统经济调度更具复杂性.为保护各自隐私,提出了一种含冷热电联供微网的主动配电网经济优化调度模型.运用机会约束规划来处理冷热电联供微网群中新能源及冷热电负荷的随机性,采用分布式建模方法,以各自区域的运行成本最小化为目标,运用目标级联法来并行求取各自区域的最优...     

A novel thermal storage strategy for CCHP system based on energy demands and state of storage tank

Under the thermal storage strategies in present studies, the power generation unit (PGU) in combined cooling, heating, and power (CCHP) system is turned on/off only based on the state of storage tank; or the operation state of PGU is determined by thermal demand or/and electric demand, which has no relationship with the state of storage tank. For these traditional strategies, either energy demands or state of storage tank is considered for the operation of system. This paper proposes a novel thermal storage strategy (TSS2) for CCHP systems, which determines the operational state of the PGU based upon electric demand, thermal demand and the state of thermal storage device. In this paper, the operation principle of TSS2 is described and compared with the traditional strategies. A hospital in Shanghai was used to evaluate and compared the performance of the system operating under different storage strategies. The results show that TSS2 improves the performance of CCHP system more significantly compared with the traditional strategies. TSS2 can make both PGU and capacity of thermal storage tank be fully used by CCHP system to produce more electric and thermal energy to meet demands of building. Compared with system without thermal storage, the minimum and maximum increase rates of annual total cost saving for traditional strategies are 0% and 14.84%, respectively. However, for TSS2, they can reach 3.79% and 20.22%. Similar conclusions could be achieved for CO₂ emission reduction and primary energy saving. The effect of TSS2 on the CCHP system performance is different under different operation strategies.     

空间耦合粒子群优化算法及峰谷电价下IES-CCHP区域联合调度

综合能源系统中电力、天然气和热力系统之间的交互影响具有一定的相关性。考虑能源间转换关系以及系统对分时电价的响应,以最小化购售电计划交易成本、燃料成本和排放污染气体所产生的环境成本为目标,建立峰谷电价下冷热电联供(CCHP)系统区域联合环保经济调度模型。为解决粒子群优化算法求解模型时存在的优化效率低、易陷入局部最优、计算结果随机性强等问题,提出一种空间耦合粒子群优化算法。在粒子寻优多维参数空间上,通过引入耦合协调数学模型将各维参数有效耦合,从而使所有参数从总体上同时趋向最优解。仿真结果表明,相比经典粒子群优化算法和改进粒子群优化算法,空间耦合粒子群优化算法有较强的全局搜索能力和更可靠的优化计算结果;所提CCHP系统的联合调度模型能有效促进能源的高效利用、电力的经济调度和节能减排。