多园区综合能源系统分区自治式能量合作社区及联合优化调度

多园区综合能源系统具有能源互济互联、协调合作运行、利益主体多元的重要特征,这对各园区间能量交互与协同管理提出了自主自治、隐私安全等要求。为此就多园区综合能源系统能量交易模式及物理实现架构,提出一种分区自治式能量合作社区及优化调度模式。首先针对能量交易模式,引入能源供需比和讨价还价博弈模型,构建合作社区内部交易及其定价机制,模拟能源供需形势及利益分配对社区内部交易的影响,有效激励园区参与合作;其次针对物理实现架构,构建各园区内综合能源系统模型及园区间输送管网模型,建立多园区系统的联合优化调度模型,应用交替方向乘子法分布式求解架构提出了上、下分层的解算方法,实现合作社区能源交互交易,保证园区交易自主、运行自治、信息隐私;最后算例验证了该合作社区与调度模式能够充分挖掘园区互济效益,实现共享收益公平分配,促进园区可持续合作共赢,提升能源利用效率。     

基于分层分布式调度的多园区服务商与综合能源供应商两级协调优化运行模型

在用能形态转变关键期,有关园区级综合能源系统的试点项目集中涌现。多个园区以不同参与主体接入电力系统与热力系统构成的区域综合能源系统,带来利益冲突与交互功率不匹配问题。为此,基于交替方向乘子分布式算法,建立了多园区服务商与综合能源供应商的两级协调优化运行模型。上级综合能源供应商运营管理电网与热网构成的区域综合能源系统,下级各园区服务商控制管理各园区级综合能源系统。上级模型中针对热电能源本身特性,建立供需实时平衡的配电网以及考虑热能传输延时性的热网模型;在下级模型中利用多能转换设备实现能源的梯级利用。该文提出的两级协调运行模型基于ADMM(alternatingdirectionmethod of multipliers)分布式算法,利用复制变量法解耦上下层交互功率保护参与主体隐私信息,利用惩罚因子调整参与主体调度策略,在多次迭代互动中实现上下层协调运行。以苏州同里某新能源智慧园区为算例,验证所建模型可保护各参与主体隐私,同时满足整体运行成本最低,并分析不同调度模式以及不同运行场景对系统运行结果的影响。     

大中型园区智慧能源系统总体方案的研究与设计

针对目前国内城市工业园区建设快速铺开的现状,园区能耗及用能成本居高不下的问题较为显著,建设为整个园区服务的智慧能源系统具有一定的必要性,但智慧能源系统的建设目前还缺乏统一模式和指导方法。研究对中大型园区智慧能源系统建设要点进行梳理分析,阐述了系统研究阶段负荷分析和分布式能源利用方案的主要内容,提出了一种智慧能源系统总体方案的技术框架。论述了系统中的关键组成要素智能配电网、能源信息网络、能量优化调度管理系统和用户侧兼容措施,给出了智慧能源系统可借鉴和采用的商业运营模式,对后续园区型综合能源系统的建设具有一定的指导意义。     

基于区块链技术的园区级综合能源系统能量交互

针对园区级综合能源系统分散式能量交互模式存在的参与主体不忠诚,外部攻击的问题,结合区块链技术的特点、结构和类型,分析了区块链技术在综合能源系统能量交互中应用可行性。以各运营商运营成本最小为目标,成本增量为一致性变量,利用区块链技术中的智能合约、分布式记账以及数字签名,提出了基于区块链技术的综合能源系统分散式能量交互方法,建立起能量交互双层结构。在物理层上,建立了基于拉格朗日乘子法的分散式能量交互模型,在信息层上,建立了基于区块链技术的信息传递构架。通过算例验证,该方法保障了园区级热-电综合能源系统分散式能量交互过程的公平公开和安全可靠。     

关于当代能源转型方向的探讨

能源转型是能源生产和消费结构发生根本性改变的系统工程,是能源消费模式、能源生产模式和能源系统结构的全面优化。在能源转型背景下,能源终端消费结构将从以一次能源为主向二次能源转变,能源供应体系将向清洁、低碳、智能、高效、安全方向发展,同时能源系统空间布局将呈现集中式与分布式相统一的发展趋势。从能源消费、生产方式和系统布局的角度研究能源转型的方向,总结能源转型的内涵,为落实党的十九大"推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系"要求,全面把握未来能源发展趋势提供参考。     

基于交替方向乘子法的园区电-氢-热系统低碳优化调度

针对园区电-氢-热低碳能源系统分布与集中交互优化调度问题，提出一种基于交替方向乘子法（ADMM）的园区电-氢-热能源双层能量低碳优化调度方法。通过将分布式（屋顶光伏、园区建筑电、热负荷）与集中式（电池储能、氢储能、电蓄热）能源相结合，上层基于ADMM求解园区内各建筑可用于共享的交互能量值，下层以园区能源系统运行总成本最小为目标，利用上层求取的建筑交互能量及各建筑剩余功率，基于混合整数规划求解各建筑间交互能量及园区内各集中式能源设备最优出力，实现多主体能源点对点能量精准最优交互。最后，通过吉林市某低碳产业园能源架构进行算例分析，验证了所提低碳优化调度方法的有效性。     

能源互联网的规划、运行与交易

正当前,可持续发展和能源安全、环境保护和全球气候变化的矛盾突出,能源生产与消费模式的革命成为国际共识,信息与能源技术深度融合,形成能源流与信息流融合的能源互联网,亟需解决信息物理融合建模、安全优化运行、市场交易机制等能源互联网的重大科学问题与关键技术。建设能源互联网将成为推动我国能源革命的重要战略支撑,对提高可再生能源比重,促进化石能源清洁高     

多智能体深度强化学习驱动的跨园区能源交互优化调度

为协调多园区综合能源系统各个园区之间的能量交互,多能源子系统之间的能源转换,实现综合能源系统整体优化调度,提出一种利用多智能体深度强化学习算法学习不同园区的负荷特征,并在此基础上进行决策的综合调度模型。该模型将多园区综合能源系统的调度问题转化为马尔科夫决策过程,并利用深度强化学习算法进行求解,避免了对多园区、多能源子系统之间复杂的能量耦合关系进行建模。仿真结果表明,所提方法可以很好地捕捉到不同园区的负荷特性,并利用其中的互补特性协调不同园区之间进行合理的能量交互,可以实现弃风率由16.3%降低至0,并可以使总运行成本降低5 445.6元,具有良好的经济效益和环保效益。     

能源互联网下的智慧建筑与智慧园区

正随着我国政府大力推进信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施等在内的新型基础设施建设,人工智能、大数据中心、工业互联网等领域的技术发展将使能源的生产、传输与消费方式产生极大变化,呈现出"互联网+能源"的新形式。能源互联网下的智慧建筑与智慧园区,正从被动的能源消耗者转变成为主动的参与者,绿色建筑、低能耗/零能耗楼宇、电动汽车、综合能源等将极大地提高能源供需协调能力,推动能源清洁生产和高效消纳,提升能源系统综合效率,这对于建设清洁低碳、安全高效现代能源体系具有重要的现实意义和深远的战略意义。     

城市能源变革下智慧能源系统建设研究

城市的能源消费中心地位决定了城市能源变革在能源生产和消费革命中的核心位置。城市智慧能源系统是城市升级与能源转型的融合点,未来发展空间巨大。伴随其中的是能源在城市建设发展中的角色变化、消费模式升级、新技术广泛应用、产业业态创新和体制机制变革。本文着眼于城市能源变革的挑战,试图从发展前景、设计思路、建设要点等方面展望未来的城市综合能源系统,为城市智慧能源系统建设提供参考。     

特别策划专题征文“能源互联网下的智慧建筑与智慧园区”

正随着我国政府大力推进信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施等在内的新型基础设施建设,人工智能、大数据中心、工业互联网等领域的技术发展将使能源的生产、传输与消费方式产生极大变化,呈现出"互联网+能源"的新形式。能源互联网下的智慧建筑与智慧园区,正从被动的能源消耗者转变成为主动的参与者,绿色建筑、低能耗/零能耗楼宇、电动汽车、综合能源等将极大地提高能源供需协调能力,推动能源清洁生产和高效消纳,提升能源系统综合效率,这对于建设清洁低碳、安全高效现代能源体系具有重要的现实意义和深远的战略意义。     

考虑电碳绿证市场耦合的园区综合能源系统日前优化调度

园区综合能源系统(park-integrated energy system, PIES)是能源系统优化升级、电力行业减碳的重点，园区如何通过制定交易策略参与电碳绿证市场，提高整体效益并降低系统碳排放，是未来开放市场环境下园区快速发展的关键。基于园区三方主体非合作博弈模式，构建绿电日前市场、常规能源日前市场、实时市场的电力市场运行框架，并引入绿证-碳排等价抵消机制以实现绿证交易和碳交易的衔接，提出一种考虑电碳绿证市场耦合的园区综合能源系统日前优化调度模型。最后，采用改进粒子群算法和交替方向乘子法对非线性模型进行求解，并在上海市某典型园区进行验证。结果表明，所提方法可以有效减少园区碳排放量，园区绿电在电力消费总量占比提高6.4%。     

2017能源供给侧结构性改革稳步推进

<正>在能源领域的"十三五"整体规划、专项规划陆续发布后,"十三五"能源革命的思路得以理清:即从保供应转向提高能源系统效率和发展质量,而清洁低碳能源发展也被放到突出位置。国家发展改革委副主任、国家能源局局长努尔·白克力在2017年初曾表示,化解防范产能过剩、实施重大战略工程、着力补齐供给短板、创新生产消费模式将是深化改革的突破点。     

含多园区综合能源系统的配电网双层分布式调度

在能源转型的背景之下,园区综合能源系统成为能源领域发展的重要趋势,多园区综合能源系统与配电网的协同运行受到了重点关注。为此提出了面向多园区综合能源系统的配电网运行的分布式调度管控模式,从而降低了对模型数据的要求和求解的复杂度。通过构建园区综合能源系统以自身运行成本最低为目标的预调度优化模型以及上级配电网优化运行模型,并提出以松弛联络线功率为接口的上下级交互协调机制,进而构建了考虑配电网和多园区综合能源系统为2个不同的利益主体的双层优化调度模型。最后通过算例验证了所提方法能实现上下层电网的协同优化运行。     

基于服务商引导的综合能源系统源-荷协同优化方法

随着能源市场的逐步开放,大量市场因素涌入传统集中式优化调度策略。在此背景下,以园区综合能源系统(community integrated energy system,CIES)优化运行为应用场景,提出了基于综合能源服务商(integrated energy services provider,IESP)引导的源-荷协同优化运行模型。在需求侧,考虑园区可转移电、气负荷以及建筑物维护结构虚拟储热特性建立综合需求响应(integrated demand response,IDR)策略。在供给侧引入综合能源服务商以代替能源网络引导多能协同灵活交易,综合考虑园区用能需求、响应反馈以及主网与园区联络线电交互功率变化情况优化电-气联合价格信号。通过粒子群结合混合整数线性规划的双层优化算法对上层服务商的价格信号及下层园区需求响应、经济调度等行为进行分层优化,考虑供需双侧互动过程中的相互影响,循环迭代求解出各方追求利益目标时的交互策略。算例仿真表明所提模型可在保障园区的参与满意度、用能经济性的基础上挖掘其响应潜力,对园区与主网间电交互功率进行“削峰填谷”,优化配置系统能源资源,提高系统整体经济性。     

基于改进遗传算法的工业园区综合能源系统能量管理方法

针对现有工业园区综合能源系统能量管理协调性和经济性较差的问题,文章提出了考虑供能可靠性的综合能源系统能量管理方法。首先,构建了综合能源系统的典型运营模式,建立了系统中主要元件的效能与经济模型;其次,考虑了设备的运行维护成本、园区与主网的能量交互成本,构建了以综合发电成本为目标函数,以冷/热/电负荷平衡、机组爬坡功率、供能可靠性为约束条件的综合能源系统经济调度模型;然后,针对能量管理时序问题改进了遗传算法的编码方式,提出了新的优化算法;最后,通过算例验证了文章所述方法的有效性和实用性。     

基于离散混合自动机的园区综合能源系统多模式建模与日前优化EI北大核心CSCD

综合能源园区是推进能源系统低碳发展的关键应用场景。针对电、气、冷、热耦合的综合能源园区,给出一种供需互动的园区综合能源系统日前优化方法。基于离散混合自动机(discrete hybrid automaton,DHA)架构,搭建考虑多种运行模式的综合能源系统设备级模型与系统级模型;通过搭建用户空调负荷预测模型,给出基于调节价格的园区需求侧负荷响应机制;通过搭建供需互动的园区综合能源系统双层优化模型,计算在低成本模式与低碳模式下的园区综合能源系统日前优化结果。算例仿真验证了所提建模方法在描述设备运行模式的优势,计算园区供需互动带来的经济效益,并评估园区在低碳运行模式下的减排能力。最后,讨论通过清洁机组与储能设备的升级改造实现零碳园区的可行性,以及在设计规划阶段需要考虑的评估指标。     

特约主编寄语

正2017年国家下发了《推进并网型微电网建设试行办法》,2018年将推动国家、省级并网型微电网试点示范工程的建设。园区微网作为多能互补、能源互联网等能源新业态的重要落地点,集成多种能源生产、传输、存储、消费多个环节,是与大电网、用户友好互动的一种技术手段。面向园区微网的综合能源系统作为能源互联网的关键部分,具有运行方式灵活、低碳高效、可再生能源消纳率高等特点,受到人们的高度重视。随着微电网技术的成熟,微     

基于改进遗传算法的园区综合能源系统规划研究

通过能源综合化建设来实现终端能源的高效化,成为当前支撑碳中和碳达峰的重要途径之一。针对园区能源系统能效提升、规划配置等问题,提出了园区综合能源系统经济-能效多目标优化规划模型。分析园区综合能源系统的基本结构,以年总成本、综合能效为优化目标,并考虑能源规划投资和能源运行安全的各类约束,建立了园区综合能源系统多目标优化规划模型;然后,基于NSGA-II算法和融合模拟退火算法的特点,融合模拟退火算法的搜索机制改进NSGA-II的求解性能;最后,以我国某园区为例验证模型和算法的有效性。     

资讯

<正>政策国务院积极推进"互联网+"行动国务院日前印发《关于积极推进"互联网+"行动的指导意见》。能源板块将单独立项。《意见》提出,通过互联网促进能源系统扁平化,推进能源生产与消费模式革命,提高能源利用效率,推动节能减排。加强分布式能源网络建设,提高可再生能源占比,促进能源利用结构优化。加快发电设施、用电设施和电网智能化改造,提高电力系统的安全性、稳定性和可靠性。电网改造成本纳入电网企业输配电价。