基于条件风险价值的综合能源系统低碳运行

为了减少综合能源系统（integrated energy system，IES）运行过程中的碳排放，提出一种基于条件风险价值（conditional value at risk，CVaR）的IES低碳调度模型。首先，利用CVaR理论评估IES中不确定性带来的风险，并引入碳交易机制，将碳交易成本纳入目标函数，综合考虑各种设备的约束，建立了低碳经济调度模型；其次，采用yalmip + cplex优化软件对模型进行求解，算例验证了此模型的经济性和低碳性；最后，分析了耦合设备和储能设备容量变化对调度结果的影响，可为IES低碳运行提供参考。     

考虑风电不确定性的电-气综合能源系统协调优化

风电不确定性与波动性是制约风电消纳的关键因素,传统优化方法在处理风电不确定性时存在诸多局限,电-气综合能源互补优化可提高风电利用率。基于此,建立了以电转气装置为耦合元件的综合能源调度模型,以常规机组运行成本、弃风惩罚成本等为系统优化目标。首先,通过数值天气预报方法对风速进行预测,建立预测误差累加状态转移矩阵,构建风场景马尔科夫链模型形成不确定合集;然后,通过拟合形成服从威布尔分布的风功率预测场景集,以引入扰动的改进型蝙蝠算法对模型进行求解。最后采用修改后的IEEE39节点算例验证了所提模型对风电消纳的经济性和实用性。     

计及前瞻风险的综合能源系统低碳经济调度优化

针对可再生能源波动性给综合能源系统（IES）稳定运行带来的巨大挑战,提出一种考虑前瞻风险和经济环境效益的IES调度优化方法。以系统运行成本、污染排放最小为目标,通过蒙特卡洛法生成风光及负荷不确定性概率场景,运用负荷损失值分析不确定性因素潜在风险规模,基于条件风险价值理论控制系统运行风险,引入综合需求响应规划降低运营成本,通过模糊决策算法获得最优方案。算例分析表明：该方案在完成低碳经济调度目标下,实现系统可靠运行且兼具灵活性,提升系统经济环境效益。     

电-气综合能源系统的综合灵敏度指标构建方法和应用研究

燃气轮机和电转气(power-to-gas,P2G)技术的日益成熟逐渐加深电力系统和天然气系统的耦合程度.在电-气综合能源系统的联合运行中,子系统的扰动会通过耦合元件跨系统传播,从而影响整个系统的安全运行.为研究电-气综合能源系统中子系统间的相互影响,基于牛顿拉夫逊法建立了统一潮流模型并实现了联合求解,其中天然气系统的...     

基于ADMM的电-气综合能源系统分布式滚动优化调度

电-气综合能源系统优化调度是提高系统经济效益的重要手段,而其优化调度模型复杂、约束条件较多、求解困难,同时负荷及可再生能源预测值存在较大误差.针对这一问题,首先构建集中式优化调度模型,其次采用交替方向乘子算法(Alternative direction multiplier method,ADMM)将集中式优化调度模型...     

基于风电不确定性模糊量化的综合能源系统规划方法研究

综合能源系统是能源结构转型与发展过程中的关键环节,也是高比例可再生能源并网型能源互联网的具体实现。由于多种能源耦合以及可再生能源不确定性等因素的影响,综合能源系统规划设计对经济性和环保性提出了更高要求。文章提出了考虑风电不确定性的综合能源系统能源供给单元容量协调规划决策方法。首先结合风电不确定性集合的区间数量化方法,建立了基于直觉模糊集的风电不确定性量化模型;然后通过对电力系统、热力系统、天然气系统的能源供给单元经济成本和环境成本进行分析,提出考虑风电不确定性的综合能源系统能源供给单元容量协调规划决策模型及求解方法,最大限度降低综合能源系统经济成本和环境成本,提高风电的并网容量;最后通过算例仿真验证了所提规划方法的正确性和有效性。     

计及不确定性的综合能源系统运行效益综合评估方法

在能源互联背景下,多能互补、协同供应的综合性能源系统(Integrated Energy System,IES)将成为未来能源系统的主要形态。对综合能源系统进行运行效益综合评估,可为综合能源系统各参与主体的规划决策和运行调度提供重要判据,对引导综合能源系统高效稳定运行和有序、可持续发展具有重要意义。文章面向未来能源系统运行的低碳环境,考虑可再生能源出力波动、分布式供能设备随机故障等多种不确定因素,计及电、气、热网特性,构建了含系统运行经济性及可靠性、可再生能源消纳、环境效益等指标的综合能源系统运行效益评估体系。通过综合利用混合蒙特卡洛抽样和最优能流模拟,对RTS79-40节点综合能源测试系统进行计算分析。相关仿真结果验证了所提出方法的可行性和有效性。据此给出了不同场景下综合能源系统规划设计须重点关注的问题和分布式供能系统的配置建议。     

基于合作博弈的综合能源系统电-热-气协同优化运行策略

在"双碳"背景下,为有效提高综合能源系统(IES)的能源利用率,减少碳排放量,同时提升系统运行的灵活性,提出一种基于合作博弈的IES优化运行模型.首先构建IES框架,针对电转气(P2G)、碳捕集、燃气轮机、热储能等设备进行建模;其次考虑系统内各主体之间存在协同合作的可能,将系统内各运营主体分为三方构建合作联盟,阐述能源...     

基于正态分布区间数的综合能源系统效益评价研究

综合能源系统构成复杂,且系统内部指标数据种类繁杂,使得在对其进行综合效益评价的时候,由于指标信息的不完善,可能导致最终的评价结果出现误差,带来巨大的经济损失。根据综合能源系统的特点,提出采用基于正态分布区间数的多属性决策方法来解决效益评价信息不完全的问题,并利用期望—方差准则对方案进行排序并择优。最后,通过案例计算验证该方法在综合能源系统效益评价研究中的适用性和有效性。     

孤立运行模式下海岛综合能源系统的能量控制策略

我国海域面积辽阔,海岛数量众多,它们远离大陆,但周围都有着丰富的自然资源。如果可再生能源得到充分利用,就可以保证岛上的可持续能源供应。提出了以海岛综合能源系统作为海岛供电的方案。该系统由风力发电机、光伏发电机、柴油发电机、海水淡化负荷、常规负荷、电转气装置和燃料电池组成,充分利用海岛周围的自然资源,解决海岛自身的供电需求和淡水需求;研究电转气技术和燃料电池在系统中的应用,实现电力系统-天然气系统的互联;给出了一种海岛综合能源系统能量控制策略,实现系统内功率分配,为海岛提供电力和淡水供应。仿真结果验证了该策略的有效性,为海岛综合能源系统的运行和控制提供了一个可靠的解决方案     

基于灾害条件的主动配电网快速重构策略研究

面对近年来小概率高风险的外部灾害侵袭,短时间内对主动配电网进行重构,保障关键负荷的可靠供电,避免灾害进一步扩大尤为重要.针对分布式电源(DG)高渗透率下的配电网提出一种基于孤岛划分和剩余网络重构的快速重构方法.孤岛划分计及配电网对关键负荷的可靠供电;剩余网络重构采用基于生成树的蚁群算法得到可行的网络集,并利用帕累托最优...     

考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度

风电、光伏等清洁能源发电具有反调峰特性和不确定性,容易造成弃风、弃光。为应对清洁能源消纳这一挑战,提出考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统优化调度模型。搭建电转气和冷热负荷惯性模型,并分析碳交易机制下电转气设备的工作特性以及冷热负荷惯性对其需求的影响,从而建立冷热负荷供需不等式约束条件;进一步建立考虑电转气与冷热负荷惯性的综合能源系统运行成本最小目标函数,以及相应的各机组与系统功率约束。通过YALMIP和GUROBI工具箱建立并求解最优调度模型,结果表明：所提方法能够提高清洁能源消纳能力,降低综合能源系统运行成本。     

考虑消纳风电的区域综合能源系统电转气与储能设备优化配置

电转气(PtG)技术与多类型储能设备相结合,可以大量增加可再生能源的就地消纳,减小系统弃风.针对区域内集成有电、气、热、冷多种能源的综合能源系统,首先对系统进行建模,具体介绍了电转气技术与多类型储能设备的工作原理.其次,以综合能源系统总年费用最低为目标,建立电转气与多类型储能设备的联合优化配置模型,并采用Big-M方法...     

基于火电厂源侧的综合能源系统集成及优化配置研究

提出一种基于火电厂源侧的综合能源系统构型,该系统以火电机组为核心,在系统的输入端耦合生物质气化、垃圾气化、干化污泥等多种可再生能源输入,在输出端供应冷、热、汽、电等多种能源产品,并将电厂热平衡模型与可再生能源模型及制冷制热系统模型耦合,建立以■效率和经济性为目标的优化配置方法,采用输入端优化与输出端优化2类优化逻辑,从系统输入端、输出端来分析火电厂源侧综合能源系统主要运行参数对经济性和■效率优化目标的影响。结果表明：综合能源改造对现阶段火电厂具有积极意义。     

考虑风光不确定性的综合能源系统容量-成本两阶段规划优化研究

针对综合能源系统规划面临可再生能源波动性强、出力不确定性等问题,文章提出了一种考虑风光不确定性的综合能源系统容量-成本两阶段规划优化方法。首先,运用拉丁超立方抽样生成基础风、光场景集,并基于改进的k-means算法进行场景削减;其次,以运行成本最低、碳减排最优、污染物减排最优构建多目标优化模型;最后,提出系统容量-成本两阶段规划优化求解策略,并选取南方某商业园区进行规划仿真。仿真结果表明,文章所构建的综合能源系统两阶段规划模型能够在保证系统经济性的同时兼顾环保性,并满足用户多种用能需求。     

考虑需求不确定性的电网综合能源配置优化研究

为提高电网能源利用的充分性,确保电网持续发展,以需求不确定性为基础,提出电网综合能源配置优化方法。利用基本概率分布区间,量化认知不确定性的需求变量。采用概率密度函数指代随机不确定性的需求变量,通过分割离散概率密度函数,令其表征方式与认知不确定变量的表征形式相同。引用笛卡尔积运算构建联合概率区间,分析混合不确定性的需求变量关系。设立全周期投资成本与运行成本为配置优化目标,利用交替方向乘子算法将增广拉格朗日函数分解成两个配置优化目标,迭代优化不确定性需求变量配置。实例验证分析中,经电能资源、弃风量与日常规费用优化结果的检验,所提方法使网综合能源充分互补,使资源得以高效利用,具有良好的经济性优化能力。     

考虑零碳排放的电-气综合能源系统日前优化调度

基于碳捕集和电转气（P2G）技术,该文建立考虑零碳排放的电-气综合能源系统日前调度模型。首先,搭建零碳电-气综合能源系统框架,通过在燃煤机组上增设碳捕集装置收集燃煤机组产生的二氧化碳,并将其作为原料通过P2G技术将二氧化碳转换为甲烷,同时针对火电机组出力与产生甲烷量之间的数学关系进行深入研究。然后,以综合运行成本最低为目标建立日前调度模型,同时考虑电-气综合能源系统的零碳目标,将无法收集利用的二氧化碳通过购买碳排放权的方式排放到大气中,进而实现零碳的目标。最后,通过算例验证所提的零碳电-气综合能源系统的合理性,结果表明该文所提模型可实现电-气综合能源系统零碳排放的目标,且与传统电-气综合能源系统相比,减少弃风1320.96 MWh,降低运行成本56.16万元。     

分布鲁棒优化在综合能源系统调度与规划中的应用综述

随着大量分布式电源、多能负荷等接入综合能源系统,源侧与荷侧的不确定性给综合能源系统规划与运行带来了挑战。如何针对这些不确定因子搭建相应的模型,形成安全、经济、高效的运行方案,是目前亟需解决的问题。从不确定性问题入手,系统阐述了分布鲁棒优化理论在综合能源系统中的应用,总结了其典型的应用场景,并与电力系统进行对比。其中,以基于矩信息和基于概率距离的分布鲁棒优化模型为例,从模型、求解方法以及应用等方面分析了各自的优缺点。最后,结合当前综合能源系统的发展趋势,针对不确定性问题提出了几个待研究方向。     

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。     

基于数据驱动的电-热综合能源系统两阶段鲁棒备用优化

构建以多能耦合为特点的综合能源系统是增强能源系统运行灵活性、提升可再生能源消纳能力的有效途径。考虑到居民、工业用户的供热(冷)需求,电-热耦合已成为中国综合能源系统的主要形态之一。为应对新能源发电、负荷等不确定性,在制定调度计划时通常配置一定比例的备用容量,以提升电力系统运行灵活性。提出了一套面向电-热综合能源系统的两阶段鲁棒备用容量优化框架。构建适合的不确定性模型是电-热综合能源系统鲁棒备用优化的研究基础。相较于传统的鲁棒备用优化,构建了一种数据驱动的超平面不确定集合,可有效挖掘风电出力在时空维度的相关性,以降低运行决策保守性。考虑到超平面不确定集合边界动态变化特征,设计了改进列-约束生成(column-and-constraint generation,C&CG)算法。最后,在两个不同规模的测试系统中验证了所提方法的有效性。