考虑设备变工况特性和灵活性供需匹配的园区综合能源系统优化配置模型

在综合能源系统中,建立合理有效的优化配置模型是实现系统经济运行和多能源供需平衡的关键。针对园区综合能源系统,提出一种考虑设备变工况特性和系统灵活性供需匹配的优化配置模型。考虑系统中设备能效的不确定性,建立其受多因素影响的变工况特性模型;为提升系统应对可再生能源输入及负荷需求不确定性的能力,提出灵活性供需匹配指标;以系统配置成本最优为目标、灵活性供需匹配指标为约束,建立园区综合能源系统优化配置模型。最后,以北方某园区为例进行仿真分析,结果表明在系统优化配置中考虑设备的变工况特性和灵活性供需匹配程度,可进一步提高系统配置的科学性和合理性。     

考虑源荷不确定性与碳减排的复合储能系统优化配置模型

在大规模光伏接入的清洁低碳型配电网建设背景下,为实现分布式光伏、负荷、储能设备与电网之间的协调运行,提升配电网的碳减排能力,针对光伏出力与负荷需求不确定性问题,提出了一种考虑源荷不确定性与碳减排的复合储能系统优化配置模型。通过对配电网内光伏和负荷特性进行分析,建立光伏出力与负荷需求不确定性模型;以复合储能系统综合成本最小、碳排放量最小、光伏功率波动平抑效果最好、能源利用效率最大为目标,基于概率的机会约束IGDT构建配电网复合储能系统优化配置模型,并进行求解;通过进行算例仿真验证所提复合储能系统优化配置模型的有效性。     

垃圾能源利用与城市多能源系统协同优化模型

随着城市级多能源系统的快速发展和城市垃圾处理设施供能规模的不断扩大,考虑垃圾处理过程的多种能源供能协调优化,并将其与城市多能源系统协同优化进行综合考虑,是提高城市垃圾处理能力和资源化利用水平及综合能源利用效率的重要途径之一.该文将垃圾处理系统等效为一个以垃圾为输入的供能系统,建立城市垃圾能源化利用供能系统(WRESS)、城市多能源系统和城市多源储能系统三者协同优化模型.首先,研究一定时间尺度内可用于供能的城市垃圾产量、最大允许堆存量与其对应的供能种类和供能特性之间的关系,建立垃圾能源化利用供能优化模型;其次,针对垃圾能源化利用可调节特性与多能源系统、多能源储能系统自身协调能力间关系,建立以运行和调节成本最小为目标的城市垃圾能源化利用与多能源系统协同优化模型;最后,以中国某城市实际垃圾处理与多能源运行数据为基础,通过三个场景仿真验证所提模型的有效性.仿真结果表明,该模型在提高城市垃圾处理能力的同时,能够有效降低多能源系统运行成本,并提升系统调节能力.     

计及不确定性的大型商场能源优化运行模型

近年来,随着国民用电需求的持续增长和环境污染的日益严重,旨在通过改善用能结构、提高综合能效,进而减少用户能耗、降低用能成本的需求侧能源管理开始受到广泛关注。大型商场由于具有用电设备多、运行时间长、整体能耗高等特点,节能降耗潜力较大,有必要对其开展能源优化运行研究。在此背景下,以大型商场为研究对象,对中央空调、屋顶光伏、电动汽车充电服务的联合优化控制,计及光伏出力等因素的不确定性,考虑舒适度、功率平衡等约束,以运行成本最小为优化目标,建立大型商场能源优化运行模型。采用拉丁超立方采样嵌套遗传算法的方法求解该模型。以某实际大型商场为例的仿真结果表明,所提优化模型能够减少运行成本,为商场带来经济效益。     

基于电动汽车价格弹性需求响应的综合能源系统优化调度

针对电动汽车无序充电行为影响综合能源系统运行经济性的问题,提出一种考虑电动汽车电池荷电状态（stateof charge,SOC）弹性电价需求响应的综合能源系统优化调度策略。该策略首先分析了电动汽车充电行为,提出了考虑SOC的电动汽车弹性电价,建立基于电动汽车SOC因子的价格弹性需求响应优化调度模型;其次,在满足系统正常运行的前提下,以综合能源系统运行成本最小为目标,建立含电动汽车需求响应的区域综合能源系统模型,并采用混合线性规划进行求解;最后,根据电动汽车SOC弹性电价引导电动汽车参与需求响应,设置了3个场景进行对比,从电负荷、需求响应和热负荷3个方面分析了综合能源系统设备出力情况和系统运行成本。仿真结果表明,通过SOC弹性电价引导电动汽车参与综合能源系统需求响应,具有较好的可行性和经济性。     

考虑电动汽车与光伏电源联动的配电网电压调控策略

光伏电源的大规模并网可能致使配电网电压越限,受调压设备调压能力的限制,从网源侧角度考虑的调压方法易出现调压效果不理想的情况。针对光伏电源并网引起的配电网电压越限问题,通过对负荷侧电动汽车进行建模并分析其入网对配电网电压的影响,在一定情况下,将其作为可调度资源与光伏电源配合以控制配电网电压。通过考虑电动汽车用户需求响应,以各可控资源的优化控制成本最小为目标,建立了电动汽车与光伏电源联动的配电网电压调控模型,并对其进行优化求解以实现配电网内能源资源的最优利用,减小系统电压波动。算例分析中根据不同气象条件构建了两个场景,分析结果均验证了该策略的有效性。     

计及柔性负荷和换电站的综合能源系统优化调度

在“碳达峰，碳中和”背景下，未来能源发展将由单一的能源系统向综合能源系统转变。随着电动汽车车网互动技术的发展与应用，柔性负荷占比的显著提升，综合能源系统中的可调度资源将愈加丰富。在此背景下，本文将含电动汽车换电站和多类型柔性负荷的综合能源系统作为研究对象。首先，建立包含风电、储能、热电联产机组、燃气锅炉等设备的综合能源系统模型。其次，在计及电、热、气柔性负荷响应的基础上，将电动汽车换电站的充放电特性考虑到综合能源系统的优化调度中，以系统运行成本最小为目标，构建综合考虑多类型柔性负荷响应和换电站有序调度的综合能源系统优化模型。最后采用Yalmip进行建模并调用Cplex求解器对模型求解。算例结果表明，调度周期内系统运行成本降低了13.04%，风电消纳率提高8.65%，负荷峰谷差降低24.58%，验证了所提模型在降低系统运行成本、削峰填谷以及消纳风电等方面的有效性。     

多主体综合能源系统分布式优化运行方法

随着环境污染的不断加剧和能源消耗的日益增加,构建清洁、高效的能源体系成为迫切问题。为了提高新能源消纳率并降低运行成本,提出了含热电联产(combined heat and power,CHP)运营商及光伏用户群的多主体综合能源系统分布式优化运行方法。首先,建立了计及电能及热能的需求响应模型,包含用户间的电能共享、CHP运营商与用户间的能量共享及热电互动,用户模型综合考虑经济性与舒适度;其次,为了最小化系统运行成本,建立了CHP运营商和光伏用户群构成的基本优化模型;另外,建立了基于交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADM M)的含多主体的综合能源系统分布式优化调度模型,实现CHP系统与光伏用户的能量共享。最后通过实际算例验证了所提模型及方法的有效性。     

考虑多能灵活性的综合能源系统多时间尺度优化调度

含电热气多种能源的综合能源系统中,复杂的能量转换关系以及可再生能源和负荷的波动性,给综合能源系统的灵活安全运行带来了挑战。为了减小新能源和负荷不确定性对系统的影响,同时提升系统的功率平抑能力,提出了考虑多能灵活性的综合能源系统多时间尺度优化调度策略。首先,在日前调度中建立多能灵活性状态方程,以日运行成本最小为目标,构建波动场景下考虑系统多能灵活性的调度模型;日内调度则以日前调度计划为基础,考虑电能和热气能在不同时间尺度上的响应能力,建立分时间尺度的滚动优化模型,对日前计划进行修正,平抑功率波动。算例结果表明:所提出的日前模型可以通过协调设备的出力来提升系统的运行灵活性,日内模型能够平抑电热气能在不同时间尺度上的功率波动。     

考虑能量梯级利用的园区综合能源系统站网协同规划

为了提升综合能源系统的能源利用效率,基于能量梯级利用原理,对能源站选址、设备选型定容和能源网络布局进行协同规划;同时考虑负荷的能源品位互补特性,建立了一种考虑能量梯级利用的园区综合能源系统站网双层规划模型。上层模型以考虑能源站和能源网络投资成本最小为目标,建立能源站网协同投资模型;下层模型考虑负荷间的能源品位互补,以兼顾?效率的运行成本最小的目标,建立能源站的运行模型。在此基础上,基于最短路径理论的枚举法,采用CPLEX求解器进行模型求解。选取了北方某园区综合能源系统对所提方法进行了仿真验证,结果表明所提方法实现了负荷间的能源品位互补,解决了传统规划时能源需求和能源供应品位不匹配的问题。     

计及电动公交车V2 G响应的区域综合能源系统两阶段优化调度

针对高渗透可再生能源与电动公交车接入系统带来的弃风弃光及总用电负荷波动问题,提出了一种考虑电动公交车“车到网”（vehicle to grid, V2G）响应的区域综合能源系统两阶段优化调度方法。首先,考虑电动公交车运营计划,将电动公交车集群V2G响应嵌入到区域综合能源系统优化调度之中,形成以整个系统总运行成本最小为目标的第一阶段调度策略;然后,第二阶段调度模型在第一阶段优化结果的基础上,以系统中所有用电设备产生的总电负荷波动率最小为目标,进一步优化各设备调度计划和能源交互策略;最后,对比分析4种场景下电动公交车集群与各能源设备协调调度的结果,仿真表明所提模型能够提高区域综合能源系统的风光消纳能力和运行经济性,同时减小系统的总用电负荷波动,验证了该调度方法的有效性。     

计及电动公交车V2 G响应的区域综合能源系统两阶段优化调度

针对高渗透可再生能源与电动公交车接入系统带来的弃风弃光及总用电负荷波动问题,提出了一种考虑电动公交车“车到网”（vehicle to grid, V2G）响应的区域综合能源系统两阶段优化调度方法。首先,考虑电动公交车运营计划,将电动公交车集群V2G响应嵌入到区域综合能源系统优化调度之中,形成以整个系统总运行成本最小为目标的第一阶段调度策略;然后,第二阶段调度模型在第一阶段优化结果的基础上,以系统中所有用电设备产生的总电负荷波动率最小为目标,进一步优化各设备调度计划和能源交互策略;最后,对比分析4种场景下电动公交车集群与各能源设备协调调度的结果,仿真表明所提模型能够提高区域综合能源系统的风光消纳能力和运行经济性,同时减小系统的总用电负荷波动,验证了该调度方法的有效性。     

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综合能源系统扩展规划模型。目标函数为系统综合成本最低,其中包括与售电公司交互成本、大用户自发电成本及生产任务转移成本,模型中考虑了多能耦合平衡约束、发电设备技术约束、可转移生产任务负荷调度约束等约束条件,优化CCHP的容量配置。该模型是一个混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)模型。最后通过算例对所提模型进行验证,结果表明在工业大用户综合能源系统规划中考虑CCHP能够提高用户用能的灵活性,有效降低综合成本。     

基于电-热-气混合潮流的园区综合能源系统站-网协同规划

随着综合能源系统（integrated energy system,IES）的发展,能源站、供能网络和负荷之间的互动性更为密切。因此,在对IES进行规划时,考虑不同类型的负荷需求和能源设备的耦合性,对能源站容量、位置和网架结构进行协同规划更为合理。文章基于电-热-气混合潮流,建立了考虑运行的能源站-网协同规划双层模型。上层模型为使能源站与三网管道的建设运行成本最小的改进p-中位模型,在能距中加入了基于电-热-气混合潮流的损耗成本,决策变量为能源站位置、容量及网架结构;下层模型为考虑经济性、环保性及供能可靠性的多目标优化模型,决策出各能源站的出力调度值,为混合潮流提供初值。采用贪婪-变邻域蛛网（greedy-variable neighborhood cobweb,GVNC）算法和改进多目标粒子群算法对模型求解,在提高计算效率的同时可以求得全局最优解。通过算例验证了所提模型和算法的有效性。     

含P2G和混合电储能的矿山综合能源系统多目标优化调度

为了提高分布式光伏消纳能力、优化矿山能源利用效率,提出一种基于电转气(P2G)技术和煤层气发电技术的光-储-气-废弃矿井抽蓄多能耦合矿山综合能源系统(MIES),该系统将弃光电量通过电解水制CH4作为煤层气发电的补充,并采用混合电储能平抑光伏出力波动.在对多能耦合MIES进行分析的基础上,构建矿山电、气、热、冷不同能源转换装置的数学模型,并以总运行成本和弃光电量最小为目标,建立MIES协调优化调度模型.不同运行场景下的调度结果表明,所提模型能实现协调调度,提高弃光电量的消纳,降低总运行成本.对不同储能模式下P2G和混合电储能装置之间互补协调能力的分析结果表明,所提模型能提升系统运行灵活性,实现能源最优经济利用.     

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。     

考虑需求侧资源的智能小区综合能源日前优化调度

针对化石能源过度消耗和环境污染问题日益严重的情况,将需求侧资源利用纳入考虑范畴,进行供能侧与用户侧相结合的智能小区综合能源日前优化调度研究.在供能侧,建立接入光伏发电和风力发电的冷热电联供系统,考虑多能互补方式并提出一种增大可再生能源就地消纳的控制策略;在用户侧,提出一种较为精细的负荷分类方法,充分考虑家用储能和电动汽车的充放电功能、用电设备频繁启停行为、电动汽车出行计划安排以及关联设备运行时间约束,并对运行时间具有不可控性的冷热负荷进行优化分析.通过引入供能单价,将供能侧和用户侧相结合进行日前优化调度.算例仿真结果表明,所提方法能有效降低双侧成本,减少环境污染和降低电负荷峰谷差.     

基于多能互补的热电联供型微网优化运行

热电联供型微网(CHP-MG)对实现能源可持续发展和构建绿色低碳社会具有重要的应用价值,而内部复杂的能源结构与设备耦合关系,也对其运行优化带来了挑战。利用供需双侧电、热能的互动互补关系,在供给侧采用储能装置实现联供设备的热电解耦,通过各能源转换设备提升系统多能源的供应能力。在需求侧对负荷类型进行分类,利用电负荷的弹性和系统供热方式的多样性,构建含电负荷时移、削减响应及热负荷供能方式响应的综合能源需求响应模型,并提出响应补偿机制。在此基础上,以系统运行成本与响应补偿成本之和最小为目标,综合考虑供需双侧设备运行和可调度负荷资源约束,建立基于多能互补的CHP-MG优化运行数学模型。基于算例的仿真结果和对比分析表明:考虑多能互补的供需双侧协同优化能有效提高系统供能的灵活性以及运行经济性。     

考虑系统与用户双侧协同的区域多能源系统运行优化

区域综合能源系统(IMES)中设备类型日益丰富使多种能源交互过程复杂,也对运行优化提出了更高要求。本文以区域能源运营商为主体,在系统侧和用户侧同时利用了IMES的多能互补特性,建立了双侧协同运行优化模型。IMES根据实时能源价格以及用户负荷需求曲线进行日前优化,系统侧在优化供能设备出力的基础上,提出通过调节能源转换设备的分配因子来提高系统中多种能源需求的匹配度;并在用户侧的综合能源需求响应中加入用能替代来提升用户侧可响应容量。最后,利用粒子群算法求解模型,并通过算例验证,计及用能替代的系统与用户协同优化实现了内部供能设备的高效运行,有效降低了运营商的用能成本,增加了收益。     

考虑负荷裕度的区域综合能源系统储能双层优化配置

综合能源系统通过多能互补与相关市场机制提升了能源利用效率的同时也引入了更多的风险因素,合理的负荷裕度是综合能源系统安全经济运行的重要保障。基于储能对综合能源系统负荷裕度的有利作用,建立了考虑负荷裕度的综合能源系统储能双层优化配置模型。其中下层模型利用储能对综合能源系统负荷裕度均衡度进行优化,而上层模型则结合负荷裕度进行储能容量优化配置,实现了社会综合成本最小化。最后,结合实际算例验证了所提优化方案的有效性。结果表明双层优化模型在实现储能容量优化配置的同时,也优化了其充、放能计划,最终实现了综合能源系统中负荷裕度的有效均衡,提高了综合能源系统应对负荷波动的能力和运行的经济性。