多区域综合能源系统的两阶段容量优化配置方法

综合能源系统(integrated energy system,IES)是能源体制改革的重要内容,对多区域IES进行统一规划与调度能够进一步改善IES的经济性与环保性。针对IES容量规划与运行问题,提出一种多区域IES两阶段优化方法。第一阶段优化是一个多目标规划问题,其目的是使经济成本和环境成本最小;第二阶段优化是一个运行问题,其主要作用是确定系统的最优运行方案。将多区域IES联合规划的结果与独立规划的结果进行比较,仿真结果表明,多区域综合能源系统联合规划更加经济实用。     

基于多时间尺度和多源储能的综合能源系统能量协调优化调度

考虑源荷不确定性及储能设备配置对综合能源系统IES(integrated energy system)优化调度的影响,提出基于多时间尺度和多源储能的IES能量协调优化调度策略。该策略以系统运行经济最优、滚动控制时域内购能成本与储能惩罚成本之和最低以及设备输出功率调整量最小为目标,分别建立了日前、日内滚动和实时反馈3个时间尺度的优化调度模型。在日前考虑多种储能模式对IES经济性的影响;日内利用场景分析法描述滚动预测的不确定性来提高系统经济运行稳定性;再基于模型预测控制方法,构建日内与实时的反馈闭环优化,平抑由预测误差导致的系统功率波动。仿真结果表明:多源储能模式有助于提高IES的经济性;多时间尺度调度既可以保证IES运行的经济性,又能有效降低不确定性对系统实际运行的影响,减轻电网平抑功率波动负担。     

基于先进绝热压缩空气储能站的电-热综合能源系统优化运行方法

为加强先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)与综合能源系统(integrated energy systems,IES)的多能互补协同,提高系统运行效率,文中提出了一种含AA-CAES能源站的电-热综合能源系统优化运行方法。首先,构建了含AA-CAES能源站的IES基本调度架构;其次,详细分析了AA-CAES装置在压缩和膨胀工况下的储热、换热及供热等特性,建立了AA-CAES电热联供联储运行模型;接着,基于热网管道传热延迟和损耗等动态特性,建立了考虑供热网储热惯性的热网方程;在此基础上,考虑了用户侧可调度资源,提出了计及综合需求响应的含AA-CAES能源站的IES日前优化运行模型;最后,在修改的IEEE33节点配电网和巴厘岛32节点区域供热网进行算例分析。仿真结果表明,所提方法可有效降低IES运行成本,提高IES可再生能源消纳能力。     

计及源荷多重不确定性的综合能源系统鲁棒经济调度方法

可再生能源出力、购能价格和综合需求响应量等多重不确定性因素给综合能源系统(Integrated Energy System,IES)安全经济运行带来了严峻的挑战。对不确定性因素的精细化建模,可以提高综合能源系统调度策略的有效性和优越性。首先在分析多重不确定性特性的基础上,分别采用随机场景法和鲁棒优化法对购能价格、风光出力和综合需求响应等多重不确定性进行建模。此外,由于先进绝热压缩空气储能(Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage, AA-CAES)具有冷-热-电联储联供的优点,可以增强系统运行灵活性,因此,选择AA-CAES作为IES的储能系统。然后,构建含AA-CAES的IES鲁棒-随机优化模型,并采用蝙蝠算法对模型进行求解。最后,基于某地区的数据开展仿真分析。结果表明,所提方法能够减少系统运行成本,实现经济性与鲁棒性的协调优化。     

含冷热电联供及储能的区域综合能源系统运行优化

利用区域综合能源系统提高负荷侧运行灵活性是提升电力系统内高比例可再生能源消纳能力的重要技术手段,并且区域综合能源系统内的储能设备可以通过解耦热电联系来有效降低运行成本。用场景分析法对可再生电源出力随机性进行建模,以揭示可再生能源的随机波动性对含有冷热电联供的区域综合能源系统的运行优化所带来的影响。在考虑系统内设备特性后,建立了包含能源转换设备、能源储存设备在内的区域综合能源系统模型,并采用Yalmip工具箱和商业软件Cplex在MATLAB中进行了仿真分析,求得了系统内各个单元最佳出力、机组组合和不同调度模式下总运行成本。仿真算例表明,含有冷热电联供的区域综合能源系统可以通过储能设备有效解耦其热电运行约束,充分发挥区域综合能源系统依附能源互联网运行所带来的经济优势,提高能源利用效率。     

计及光热电站及建筑热平衡的冷热电综合能源系统优化运行

多能联供综合能源系统有利于推动能源转型、实现多能源协调互补,已成为能源互联网的重要发展方向。针对以可再生能源为主体的冷热电联供问题,引入热电联产型光热(concentrated solar power,CSP)电站作为核心供能单元,并结合电加热器、吸收式制冷机、地热源热泵等能量转换设备组成综合能源系统(integrated energy system,IES),提出一种冷热电联供型IES运行优化方法。首先构建了IES架构,并建立了光热电站与建筑物热平衡模型。然后,引入居民舒适度惩罚项,建立了考虑运行成本的IES经济优化模型。在此基础上,建立计及多重不确定性的IES模糊机会约束规划模型。最后,通过算例仿真验证所提策略可以满足居民的不同舒适性需求与提高光热电站的供能潜力,降低系统的运行成本。     

基于PSASP的综合能源仿真分析系统

综合能源系统(integrated energy systems,IES)近年来在世界范围内得到广泛关注。基于电力系统分析综合程序(power system analysis software package,PSASP)的图模一体化平台,开展了IES仿真系统的研究,功能包含生产模拟分析、能量流稳态计算和动态仿真。生产模拟采用混合整数线性优化(mixed integer linear programming,MILP)方法,对包含传统电力、风电和光伏可再生能源、天然气、热力、储能等的IES实现多阶段优化分析。IES稳态能量流计算采用电-气-热能源子系统交替顺序求解方式实现,天然气、热力流体网络采用回路方程形式。以天然气为例,对回路法进行了分析,给出了IES稳态能量流分析的计算流程。对生产模拟、稳态能量流计算和动态仿真的一些关键技术环节进行了分析。     

基于实时电价的含储能可再生能源系统协同调度策略

间歇性可再生能源和高渗透率的储能设备使能源系统的供需平衡控制愈加复杂,为能源系统的协同调度带来了挑战。针对含储能可再生能源系统,提出了一种基于实时电价的能源系统协同调度策略。首先,建立了含风光、储能系统、火电机组及多类型用户的可再生能源系统模型。其次,提出了一种双层规划模型,将实时电价和能源调度有机集成,实现了能源系统的协同调度优化。最后,基于KKT算法与改进麻雀优化算法实现模型求解。仿真实验表明了基于实时电价的协同调度策略对于含储能可再生能源系统的协同调度优化及系统效益提高具有重要意义。     

综合能源系统优化运行技术研究综述

综合能源系统(integrated energy system,IES)是未来能源消费方式的重要发展方向,对提升能源的综合用能能效和可再生能源的消纳将发挥越来越重要的作用。然而,由于IES中能源系统的高度耦合以及源-网-荷-储各个环节存在的不确定性,使得IES的动态过程极其复杂,给IES的优化运行带来巨大挑战。针对IES的优化运行问题,首先简要介绍了IES的概念,分析了其主要特点;其次总结和概括了IES运行基础信息感知、混合时间尺度动态协调优化调度体系及其求解算法三个方面的国内外研究现状,并指出了现有研究的不足之处;最后展望了IES优化运行未来的研究方向,为该方向的后续研究提供参考。     

计及热网蓄热特性的多区域综合能源系统多元储能规划EI北大核心CSCD

面向基于冷热电联供系统和热网构建的多区域综合能源系统(integrated energy system,IES),该文提出计及热网蓄热特性的多区域IES多元储能规划方法。首先,基于能量守恒方程推导热网蓄热模型,以量化热网的缓冲能力;在此基础上,以年综合成本最小为目标,建立计及热网蓄热特性的多区域IES多元储能规划模型;然后,针对区域互联热网管道流量变化导致模型非凸的问题,利用凸包方法将模型转凸,并设计自适应求解策略,提出凸包自适应优化算法以实现模型的有效求解。最后,天津某实际多区域IES的规划仿真和分析验证了该文所提模型和算法的有效性。     

计及热网损耗的乡镇生物质能综合能源系统两阶段优化运行

为提高能源利用效率,改善乡镇能源结构,推进生物质能在乡镇高效应用,构建了以生物质能为核心的电-热综合能源系统(IES),并提出一种计及热网损耗的IES两阶段优化方法.第一阶段考虑热网损耗,以日总热能供给量最小为目标对多供热设备的出口温度进行优化.而后分析生物质热电联产出力机理,建立其出力模型,并考虑生物质运输、储存、处理全过程,建立了供能成本模型.第二阶段以日收益最大为目标进行IES各设备出力运行优化.通过算例验证了采用两阶段优化可降低问题的复杂度,采用热电联产可提高生物质利用效率,构建生物质能IES可获得较好收益.     

计及氢电混合动力车响应的多区域综合能源系统协调优化调度

随着新能源动力车的大量增加，多区域综合能源系统在负荷侧与能源输送网络、交通网的耦合程度愈加深入，导致多区域综合能源系统的协调优化调度问题更加复杂。分析氢电混合动力车的充能响应行为对多区域综合能源系统优化调度的影响，构建多区域综合能源系统运营商与氢电混合动力车之间氢价补贴-充能响应的主从博弈模型。通过上、下层模型迭代求解，优化得出不同场景下最优的氢价补贴。算例结果表明，合适的氢价补贴可以最大化下层氢电混合动力车群的响应能力，与多区域间氢供应链相配合能有效提高能源利用率，从而提高多区域综合能源系统的运行经济性。     

孤岛型多能互补系统的规划与运行优化模型研究

在能源互联网高速发展的背景下,如何提高孤岛型多能互补系统(Integrated Energy System,IES)的经济性与稳定性,已成为该领域的重点研究内容.文章构建了计及容量配置与运行调度的孤岛型IES两阶段优化模型.在规划阶段,根据孤岛型IES的能源供给特性,负荷结构特性及设备运行特性,构建了孤岛模式下IES的...     

考虑复合储能的综合能源系统能量模拟与优化调度

基于多能互补的综合能源系统是提升区域能源利用效率、优化资源配置的重要途径。以综合能源系统周期内运行费用最小化为目标函数,建立综合能源设备能量流矩阵模型,提出了一种结合动态规划与改进粒子群算法的方法。在同一负荷与能源价格设定下,采用横向对比方法分析了工况1无储能、工况2仅储热、工况3复合储热储冷设置下综合能源系统的优化情况,结果表明：工况3、工况2的运行费用相对工况1分别减少14.65%、5.92%,储能装置的存在对优化系统整体运行调度具有显著影响,同时减少了供能设备,在降低系统运行成本的同时还加强了系统的稳定运行。     

考虑复合储能的综合能源系统能量模拟与优化调度

基于多能互补的综合能源系统是提升区域能源利用效率、优化资源配置的重要途径。以综合能源系统周期内运行费用最小化为目标函数,建立综合能源设备能量流矩阵模型,提出了一种结合动态规划与改进粒子群算法的方法。在同一负荷与能源价格设定下,采用横向对比方法分析了工况1无储能、工况2仅储热、工况3复合储热储冷设置下综合能源系统的优化情况,结果表明：工况3、工况2的运行费用相对工况1分别减少14.65%、5.92%,储能装置的存在对优化系统整体运行调度具有显著影响,同时减少了供能设备,在降低系统运行成本的同时还加强了系统的稳定运行。     

考虑广义储能和条件风险价值的综合能源系统经济调度

储能设备能够提高清洁能源利用率、减少系统运行成本,但传统储能由于价格昂贵限制了其本身的发展。为了充分发挥储能在综合能源系统中的优势,将需求响应、热惯性、电储和热储整合为广义储能(Generalized Energy Storage, GES)资源进行统一协调调度。另外,由于风电具有很强的不确定性,通过k-means方法聚类得到风电的典型出力场景。在充分考虑各种设备运行约束的基础上,采用条件风险价值(Conditional Value at Risk, CVaR)量化风电不确定性带来的收益风险,构建了计及CVaR的综合能源系统经济调度模型。最后,在Matlab环境下调用Cplex求解器验证了所提模型的有效性。     

含储能的冷热电联供分布式能源微网优化运行

分布式综合能源微网具有冷/热/电/气多能耦合的典型特征,如何进行包含冷热电联供和多种储能设备的运行优化,一直是现阶段的重点和难点研究工作之一。本文建立了储能设备和冷热电联供系统模型,基于电/冷/热和烟气余热利用平衡等式约束、储能设备充放能约束以及系统各个设备上下限约束,并通过配置权重系数,以一个运行周期内运维总成本和CO2总排放量为综合运行优化目标。构建了某大学城典型场景,以储冷设备为例,配置储能设备的容量分别为0/2/4MW,分析了储能容量对分布式能源微网运行优化的影响。配置合适的储能设备容量,一个周期内的综合运行优化目标越低,越能兼顾经济性和碳排放的要求。     

考虑冰蓄冷空调多模式的工厂综合能源系统多能协同优化模型

综合能源系统(integrated energy system,IES)是实现多能耦合与能量梯度利用的关键技术。工厂是包含多种能源形式的复杂能源系统,存在较大的优化空间。文章针对工厂IES提出一种考虑冰蓄冷空调多种工作模式的多能协同优化模型。首先介绍工厂IES供能架构,并对IES中的各类设备进行建模。然后,以运行维护成本、购电成本、燃料成本和储能折旧成本构成的日运行费用最低为优化目标,在冷热电功率平衡约束以及设备物理约束下,采用混合整数线性规划法对模型进行求解。算例分析表明,多能协同优化策略能够有效减少工业用户的运行费用,设备的不同工作模式也将影响工厂的供能策略。优化模型可根据工厂设备工作模式不同,提供更加准确的优化策略,在工程实际中具有很好的参考价值。     

含储能的冷热电联供分布式综合能源微网优化运行

分布式综合能源微网(DIEM)具有冷/热/电/气多能耦合的典型特征,如何进行包含冷热电联供(CCHP)和多种储能设备的运行优化,一直是现阶段研究工作的重点和难点之一。文中建立了储能设备和CCHP系统模型,基于电/冷/热和烟气余热,利用平衡等式约束、储能设备充放能约束以及系统各个设备上下限约束,并通过配置权重系数,以一个运行周期内运维总成本和CO 2总排放量为综合运行优化目标。构建了某大学城典型场景,以储能设备为例,配置储冷设备的容量分别为0 MW,2 MW,4 MW,分析了储能容量对DIEM运行优化的影响。配置合适的储能设备容量,一个周期内的综合运行优化目标越低,越能兼顾经济性和碳排放要求。