计及电动汽车接入的区域综合能源系统双层日前协调优化调度

规模化电动汽车(electric vehicles, EV)的接入对区域综合能源系统(regional integrated energy system, RIES)优化调度提出了新的挑战,文章提出了计及分布式电源和电动汽车源荷双向互动的RIES双层日前优化调度策略。首先,采用蒙特卡洛法模拟电动汽车无序充电,在此基础上利用分时电价引导负荷侧的电动汽车有序充电;然后,基于电力市场和碳交易市场,充分考虑源侧风光出力和负荷侧价格型需求响应等过程中的不确定性因素,以日系统经济成本和碳交易成本最低为目标进行系统优化调度,并采用改进粒子群算法进行求解;最后,通过仿真算例分析可得,文章提出的双层优化调度策略能够有效降低系统的负荷峰谷差,在实现电动汽车有序充电的同时,能够有效提升用户用电满意度、降低碳排放量以及增加系统经济效益。     

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。     

考虑柔性负荷和阶梯型碳交易的低碳经济优化调度策略

为提高可再生能源的利用效率、促进风光消纳并且降低碳排放量,构建一种考虑柔性负荷和阶梯型碳交易的低碳经济优化调度模型。将柔性负荷纳入系统调度计划,通过调控柔性负荷弥补因风光出力不确定性造成的功率缺额,进一步促进系统风光消纳。以系统综合运行成本最小为目标函数,并引入阶梯型碳交易机制,实现系统低碳经济运行。采用Yalmip工具箱和Cplex求解器对模型进行求解,并设置3种场景对比分析所提优化调度策略的有效性。算例仿真结果表明,调度模型能够兼顾安全性、经济性和低碳性,系统弃风弃光量显著减少,负荷峰谷差明显缩小。     

含氢能利用和需求响应的综合能源系统低碳优化

为构建安全高效、低碳清洁的可持续能源系统，提出一种计及氢能利用和综合需求响应的综合能源系统低碳协同优化调度策略。首先，为充分发挥氢能的多方面效益，构建集成氢能耦合的能源设备数学模型。其次，为发挥用户负荷的可调度能力，建立含阶梯型补贴机制的电-热-冷多能负荷的综合需求响应模型。最后，针对综合能源系统的低碳特性，在优化模型中引入奖惩阶梯型碳交易机制，建立低碳经济优化模型，并采用CPLEX对所提模型进行求解。仿真结果表明，所提调度策略能够有效降低系统总成本及碳排放量，实现系统经济、环保及灵活运行。     

考虑电-气-热需求响应和阶梯式碳交易的综合能源系统低碳经济调度

为提高综合能源系统的能源利用率,进一步限制碳排放,使其实现低碳经济运行,提出一种基于需求侧响应和阶梯式碳交易机制的综合能源系统优化调度模型。首先,在需求侧考虑多元负荷灵活的响应能力构建含有电-气-热负荷的需求响应模型。其次,运用生命周期评估方法分析综合能源系统中不同能源链的碳轨迹,精确计算系统的总碳排量。最后,在综合能源系统中引入基于生命周期评估的阶梯式碳交易机制,构建以购能成本、碳交易成本、弃风成本最小为目标的优化调度模型,并调用CPLEX工具箱对4种典型场景下的总成本进行优化计算。结果表明,在阶梯式碳交易机制下,优化目标中考虑碳交易成本,引入需求响应使总成本减少了2.58%,碳排量下降了15.71%,在提高系统运行经济性的同时大幅度降低了碳排放量。     

碳交易与综合需求响应下的微能源网优化调度

“双碳”目标推动我国能源领域向绿色、低碳、安全、高效方向发展。为提升风光等可再生能源的渗透率,平抑用户侧多元化负荷波动,提高能源利用效率,发展安全、低碳的清洁能源,构建了基于碳交易机制下考虑综合需求响应微能源网（MEG）优化运行模型,利用CPLEX求解工具箱对模型在不同场景下求解。结果显示,未考虑碳交易与综合需求响应的MEG系统运行成本为18 853.30元,而考虑碳交易与综合需求响应后的MEG系统运行成本为15 540.57元,成本下降了3 312.73元,同时用户侧电、热、冷、气负荷峰谷差分别下降了5.9%,3.4%,10%,9.13%。结果表明,所建立MEG优化运行模型能够进一步提高系统运行经济性,并有效降低系统碳排放量。     

计及碳交易-绿证和储能成本的含风光发电的电力系统优化调度

为促进传统电力行业的绿色发展和节能减排，将碳交易-绿色证书交易机制引入电力系统优化调度中，同时通过引入电储能系统、提升电力系统灵活性来促进新能源消纳。首先在碳配额初始分配的基础上对火电机组加入补偿配额，并建立了碳交易成本模型；然后，构建以总成本最低为目标的优化调度模型，综合考虑碳交易机制成本、绿证交易机制成本、储能运行成本以及常规火电机组运行成本、风电运行成本、光伏运行成本及系统各种约束条件；最后，通过仿真算例分析，验证了碳交易-绿证机制和储能的引入可有效优化能源结构，减少系统碳排放。     

计及综合能源服务商参与的电力系统低碳经济调度EI北大核心CSCD

针对包含电力、热力、天然气负荷的综合能源服务商在电力市场与天然气市场中的可调度价值,建立了一种考虑综合能源服务商响应的电力系统低碳调度模型。首先,提出了计及能源转换装置运行成本及碳排放量的综合能源服务商优化调度策略;然后建立了电力–天然气联合市场运行机制;最后在市场环境下建立了电力、天然气、综合能源服务商的联合优化模型,并通过交替方向乘子法进行求解。算例分析表明,在电力、天然气市场中考虑综合能源服务商响应可以降低电力系统的碳排放量以及整个系统的运行成本,碳交易机制及综合需求响应是从发电侧和负荷进行碳排放管理的有效手段。     

含电动汽车柔性负荷响应的优化调度策略研究

以大规模新能源接入、电动汽车等柔性负荷为研究背景,建立电动汽车负荷调度模型,以系统发电成本和配电网安全稳定运行为优化目标,对含有电动汽车的柔性负荷调度模型建立含多目标优化的协调调度模型。采用基于ELM的改进遗传算法对协调调度模型求解,通过双目标的对比分析,求得与实际情况相近的最优解。最后通过算例验证的结论指出:适当增加电动汽车规模可有效降低发电成本,更好地发挥削峰填谷、调节供需平衡的作用;通过协调以电动汽车为代表的柔性负荷规模可以得到更为优化的调度策略。     

计及综合能源服务商参与的电力系统低碳经济调度

针对包含电力、热力、天然气负荷的综合能源服务商在电力市场与天然气市场中的可调度价值,建立了一种考虑综合能源服务商响应的电力系统低碳调度模型。首先,提出了计及能源转换装置运行成本及碳排放量的综合能源服务商优化调度策略;然后建立了电力–天然气联合市场运行机制;最后在市场环境下建立了电力、天然气、综合能源服务商的联合优化模型,并通过交替方向乘子法进行求解。算例分析表明,在电力、天然气市场中考虑综合能源服务商响应可以降低电力系统的碳排放量以及整个系统的运行成本,碳交易机制及综合需求响应是从发电侧和负荷进行碳排放管理的有效手段。     

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。     

计及电热耦合需求响应的综合能源协同调度优化策略

需求响应对优化负荷分布、降低系统经济成本等方面的作用逐渐得到重视,为了满足用户的冷热电等综合能源需求,较多工业园区高峰时需从主网大量购电,不仅增加了园区自身运行成本,也加深了主网高峰时的调度压力。针对上述问题,以工业园区微能网系统为场景,考虑了热电耦合下的联合响应,以系统总运行成本最低为目标,最终形成工业园区综合能源协同调度策略。模型选取某智能园区一个典型日的用电情景进行优化,通过热电联合响应调整用户对不同形式能源的负荷曲线,实现能源优化配置。算例表明所提方法能够在峰时减少主网购电,增加园区内本地机组调用,并满足用户的冷热电需求,具备良好的经济性。     

计及氢能多元利用和绿证-碳联合交易的综合能源系统优化运行

为充分利用综合能源系统的多能耦合特性和高比例新能源的特点，提出一种计及氢能精细化多元利用和绿证-碳联合交易的综合能源系统低碳经济优化调度策略。针对氢能的低碳清洁特性，建立含电解制氢、氢转电热、氢制甲烷以及热电掺氢的氢能多元利用模型，并考虑氢能利用过程中产生的余热，在氢能多元利用模型中引入热回收装置，提出氢能精细化多元利用结构；为提升新能源消纳能力以及降低系统碳排放量，分别建立碳交易机制和绿证交易机制，并针对两者之间的关联性提出绿证-碳联合交易机制；兼顾综合能源系统的经济性和环保性，建立以绿证交易成本、购能成本、碳交易成本、运行维护成本和弃风成本之和最低为目标的综合能源系统低碳经济调度模型。算例结果表明，所提模型能够提高新能源消纳能力，显著降低碳排放量，实现了能源的高效利用和综合能源系统的低碳经济运行。     

考虑碳交易的造纸综合能源系统用能优化策略

造纸工业园区作为典型的综合能源消费场景,其内部耦合了多种能源进行联合供应。通过优化工业园区综合能源系统运行,不仅可降低造纸工业用户自身用能成本,同时也可缓解电网供电压力,降低社会碳排放。基于此,提出了考虑碳交易的造纸工业园区生产全流程用能优化模型。首先,针对造纸生产过程中严格的工艺顺序,建立了生产并行模型以及能耗模型,并对整个造纸工业园区的能源单元进行建模。然后,引入阶梯碳交易机制,以园区运行成本与碳交易成本之和为优化目标,建立了造纸工业园区生产全流程用能优化模型。最后,以浙江某地造纸工业园区进行算例仿真,并以不同场景进行对比分析。算例仿真验证了用能优化模型的经济性和低碳性,所求策略可为造纸工业的节能减排提供技术支撑。     

计及碳排放的综合能源配网日前与日内多时间尺度优化调度

为了降低碳排放量，提高新能源的消纳能力，考虑可削减、可转移、可替代3种需求侧响应负荷，计及碳交易机制，构建以碳排放量最少、综合运行成本最低、弃风弃光量最少、网络损耗最低为综合优化目标的风-光-电-气-储综合能源配网系统日前优化调度模型。以风电、光伏发电预测误差波动最小为日内优化调度优化目标，采用模型预测控制理论对风电、光伏的预测误差量进行反馈矫正，构建综合能源配网系统日内滚动优化调度模型。在修正的33节点配电网和20节点配气网组成的配网系统上进行仿真实验，验证了所提模型能够有效地降低碳排放量，提高风电、光伏的消纳能力，平滑负荷曲线，降低系统的综合运行费用。     

融合柔性负荷和碳交易机制的矿山综合能源系统运行优化

为提高矿山伴生能源的利用效率，促进风电消纳和降低碳排放量，构建一种融合电热柔性负荷和碳交易机制的矿山综合能源系统经济运行优化模型。首先，综合考虑煤层气、乏风和矿井涌水等矿山伴生能源，给出矿山综合能源系统的基本架构；其次，揭示电/热柔性负荷对矿山综合能源系统优化运行的影响，建立电/热柔性的负荷模型；接着，将碳惩罚成本引入到系统运行优化中，以总运行成本最小为目标，构建矿山综合能源系统的低碳经济运行优化模型。仿真结果表明，所提模型能够兼顾系统的低碳性和经济性，提高风电利用率。     

考虑风电消纳的“风-网-EV充换电站”协同优化策略研究

为降低风电功率波动性、反调峰性对电网运行的不利影响,提出一种考虑风电消纳的“风-网-EV充换电站”协同优化调度策略。首先将火电作为可调节电源辅助风电上网,并通过碳交易机制促使火电系统在电网负荷低、弃风率高的时段,主动降低出力减碳运行,等效提升风电上网空间;然后在满足电网用电需求基础上,接入充换电站负荷进一步抑制风电功率波动,同时提升风电消纳量,以电网负荷峰谷差最小以及系统综合运行成本最优为目标函数,构建联合系统低碳经济运行模型;最后通过NSGA-Ⅱ算法对不同情景求解分析。结果表明：该策略能够有效降低系统运行成本、电网负荷峰谷差,提高电网风电消纳率。     

工业园区综合能源系统低碳经济优化运行模型

工业园区的二氧化碳排放量高达全国的31%,并呈现出持续增长势头,因而工业园区成为科学精准碳减排、践行碳中和的重要抓手。首先建立了考虑碳捕集技术的电、气、热、冷多能耦合的工业园区综合能源系统模型,降低碳排放的同时为新能源的利用提供新途径;接着利用生命周期评价方法(life cycle assessment, LCA)分析了园区中不同能源链的温室气体排放并对园区碳足迹进行核算,计算出奖惩阶梯型碳交易机制下的碳交易成本;最后,基于碳捕集技术和奖惩阶梯型碳交易机制,以系统总成本最小为目标构建工业园区综合能源系统低碳经济优化运行模型。算例分析表明,所提优化模型的总成本增加8.56%,但碳交易成本降低58.46%,证明碳捕集技术的引入与奖惩阶梯型碳交易机制能够促进园区的节能减排,在保证经济社会发展的同时,践行“双碳”目标。     

考虑新能源功率品质分层和可平移负荷的配电网有功调度

针对含大规模可再生能源接入下的配电网有功调度问题,提出了简易的可再生能源的功率品质分层方法及其调度策略,通过设置以电动汽车充电功率为例的可平移负荷,以含储能电池、电动汽车租赁、以及发电成本的综合运行管理成本、可平移负荷不满意度以及弃风量为优化目标,建立有功调度优化模型。以污染物排放量作为辅助指标选择最优方案,所建模型能够兼顾系统运行经济性、环境效益,以及错峰充电的社会影响。通过NSGA-II求解该多目标优化模型,通过算例仿真和对比验证了所提模型的正确性和有效性,所提可再生能源功率分层方法简单有效,可为实际配电网的调度运行提供参考和数据支撑。     

考虑双重需求响应及阶梯型碳交易的综合能源系统双时间尺度优化调度EI北大核心CSCD

安全稳定、低碳清洁是全球能源发展的主流方向,如何充分发挥需求侧资源响应潜力以及降低系统源、荷不确定因素对实现能源可持续发展具有重要意义。为此,提出了一种考虑双重需求响应和阶梯型碳交易机制的综合能源系统(IES)双时间尺度优化调度策略。针对电、热、气负荷的可调度特性和不同时间尺度下的响应差异性,提出了双重激励的综合需求响应(IDR)模型。为实现IES低碳经济运行,建立了基于日前价格型IDR策略和阶梯型碳交易机制的IES日前低碳优化调度模型。考虑日前源、荷预测误差对IES调度的影响,基于模型预测控制和日内激励型IDR策略,建立了以购能成本、各设备出力调整成本和阶梯型激励补贴成本之和最小为目标的日内滚动优化调度模型,并采用CPLEX对所提模型进行求解。仿真结果验证了所提模型能有效兼顾系统经济性和环保性,同时提高了系统平抑源、荷功率波动的能力。