多能互补、集成优化能源系统关键技术及挑战

有效能源的获取、转换、控制和利用是现代人类文明的核心,能源互联网作为能源系统的新一步革新,将分布式能量转化、存储装置和各类型负荷构成的冷、热、电、气等能源节点连接起来,以实现多种能量双向互补与集成优化。文中选取能源互联网在多能互补集成优化方面的关键技术为研究对象。首先,总结了近年来能源互补集成的研究现状。然后,以多能流混合建模为基础,对多能系统规划、智能调控、协同控制与互动、综合评估、系统信息安全与通信及能源交易和商业服务运行模式等关键技术和挑战进行归纳。最后,对未来能源系统在多能互补优化方面的研究进行展望,以期为多能互补、集成优化提供部分研究思路。     

考虑多能互补的区域综合能源系统多种储能优化配置

在区域综合能源系统中配置多种储能装置可提高系统的经济效益,是区域综合能源系统规划的重要研究方向。基于区域综合能源系统的基础架构和模型,研究了蓄冷、储热、储电和混合储能在冷热电联供(CCHP)机组和电制冷等设备多能互补协同运行情况下的盈利策略,讨论了系统配置不同储能的经济性和可行性,建立了全寿命周期的冷热电储能调度规划双层优化模型,并利用确定性迭代算法进行求解。针对某实际区域综合能源系统的多个供能季不同日负荷曲线,应用双层优化模型求解运行调度方案和储能配置容量。算例结果表明:配置蓄冷和储热在多能互补协同运行系统中有较大的盈利空间,而配置储电的利润空间较小,且考虑多能互补的混合储能方法可以进一步挖掘系统的盈利能力。     

基于多能互补的综合能源微网优化调度方法研究

针对综合能源系统优化运行方法进行研究,首先,构建了包含多种能源和装置的综合能源微网系统;其次,以系统的运行成本为目标函数,以多种能源和装置的数学关系为约束条件,建立了系统的优化运行模型,并介绍了用于求解运行模型的遗传算法;最后,对提出的优化模型进行了仿真分析,验证了模型的可行性.     

基于多能互补的综合能源系统规划案例分析

综合能源系统通过天然气冷热电三联供、分布式可再生能源和智能微电网等方式,促进可再生能源消纳,提高能源系统综合效率。结合江苏盐城某园区综合能源系统规划实例,对能源需求预测分析、能源站规划设计、多能互补协同效益等进行了探讨,可为相关区域综合能源系统规划项目提供参考。     

多能互补综合能源系统综合评价研究进展综述

面对日趋严峻的能源和环境问题,综合能源系统因其能源综合利用率高、供能灵活以及对环境友好等特点被认为是一种未来能源供给和能源建设的重要方式之一,能实现电、气、冷、热等多种能源互补和协调利用。梳理了国内外有关多能互补综合能源系统的基本概念和综合评价的研究进展,分析并总结了多能互补综合能源系统评价的指标选取原则、主要的评价指标及综合评价的典型应用场景,最后对多能互补综合能源系统评价研究工作做了总结与展望。     

含储能的多能互补系统运行优化研究

为提升含储能多能互补系统的运行效益,提出考虑不同储能模式的多能互补系统运行优化方法.首先,针对典型园区多能互补运行场景,考虑多设备数学模型和多能互补系统内能量流动的复杂性,分析其运行特性及能量转换关系,建立了包含多类型设备的多能互补系统运行特性模型.然后,以储能市场收益指标为优化目标建立多能互补系统优化模型.最后,通过算例对比不同储能模式下的储能效益来分析不同储能模式对系统运行效益影响,并给出了混合储能模式下系统的优化配置,验证了所提多能互补系统运行优化方法的有效性.     

基于多能互补的综合能源系统多场景规划案例分析

综合能源系统存在冷热电气多种能源形式、多方利益主体、差异化用能需求等特点,如何统筹协调多种能源互补特性,通过源-网-荷-储等各环节灵活配置,实现可再生能源就地消纳,提升系统综合能效,是综合能源规划所面临的关键问题。结合北方某园区综合能源系统规划实例,对多场景规划理念进行了探讨,分别对能源需求预测分析、综合能源站子系统规划场景设计、建设时序及多能互补协同效益等规划环节进行了深入的分析,可为相关区域综合能源系统规划项目提供参考。     

多能互补系统全寿命周期优化配置方法

针对含风力发电、光伏发电和储能系统的多能互补系统的优化配置问题,提出一种考虑系统与配电网交互和需求侧响应成本的多能互补系统全寿命周期优化配置方法,构建双层优化模型：上层以总等年值成本最小为目标进行全局优化,确定多能互补系统的最优配置方案与储能出力范围;下层以系统的日运行成本和可再生能源未利用率最小为目标,建立多能互补系统的多目标日前优化调度模型。分别考虑独立型和并网型多能互补系统,以某地实际风光数据为例,验证所提优化配置策略的正确性与有效性,并量化分析多能互补系统运营方式对优化配置策略的影响。     

多能互补系统全寿命周期优化配置方法

针对含风力发电、光伏发电和储能系统的多能互补系统的优化配置问题,提出一种考虑系统与配电网交互和需求侧响应成本的多能互补系统全寿命周期优化配置方法,构建双层优化模型：上层以总等年值成本最小为目标进行全局优化,确定多能互补系统的最优配置方案与储能出力范围;下层以系统的日运行成本和可再生能源未利用率最小为目标,建立多能互补系统的多目标日前优化调度模型。分别考虑独立型和并网型多能互补系统,以某地实际风光数据为例,验证所提优化配置策略的正确性与有效性,并量化分析多能互补系统运营方式对优化配置策略的影响。     

多能互补综合能源未来发展方向的探讨

在能源系统的规划、建设、生产、传输、使用的全寿命周期内,对不同的供能用能系统进行互补、协调和优化,可最大化利用综合能源.不同类型能源供能系统特性不同,可通过系统建模、能量管理、协调控制及电能存储实现可再生能源的最大消纳.汇总2020年全国各类能源的投资情况及装机情况,分析多能互补综合能源的关键技术及现阶段存在的问题,探...     

双碳目标下考虑源荷不确定性多能互补系统优化运行模型

为平抑电源侧和负荷侧双重不确定性给电力系统运行带来的威胁,将风电机组、光伏机组、燃气轮机、电锅炉等集成多能互补系统以解决这一难题,建立同时满足系统经济效益和环境效益的多目标优化调度模型.针对电源侧不确定性引入鲁棒随机优化理论,用约束条件的边界刻画不确定性因素;负荷侧采用需求侧响应技术调节不确定性波动.多目标函数求解借助嵌套的模糊隶属度函数,最后选取6-节点能源集线器展开分析.结果 表明上述方法可以有效降低系统不确定性,同时兼顾系统经济性和环境目标.     

大型风储互补系统通信冗余的研究

通信冗余设计对于大型风储互补系统的可靠性与安全性具有重要意义。提出了一整套的通信冗余设计,包含了三级电池管理系统的内部通信冗余设计,保证电池管理系统不会因通信故障立刻瘫痪。并且提出了以逆变器、电池管理系统,能量管理系统相互作为通信冗余设计的方法。研究结果表明,此方案在安全性与可靠性方面,有较高的应用前景,对于建设大型风储互补系统有一定意义。     

含热泵和相变储能的多能互补微能源网运行优化方法研究

在区域能源互联网大力推进、绿色低碳经济大力发展和多能流耦合度不断增高的背景下,如何提高微能源网的经济稳定性,实现其运行优化已成为研究热点.然而空调负荷的日渐增长给微能源网的经济运行带来了挑战.为此引入热泵和相变储能,以缓解用能紧张,提高能源利用效率和系统的灵活性.综合考虑热泵的出力特性和相变储能的储能特性,提出了一种多...     

基于虚拟同步策略的电动汽车V2G技术在多能互补系统中的研究及应用

为解决大规模电动汽车单向充电造成的电网冲击和线路负荷过重问题,开展了电动汽车V2G技术在多能互补系统中的应用研究。首先,对比分析了多种典型的多能互补系统拓扑结构的技术优缺点,在基于共交流母线的多能互补系统中应用V2G技术。其次,提出基于虚拟同步机的V2G自主有功-无功控制策略,优化设计虚拟惯量、阻尼系数等关键参数,模拟传统发电机组的机电暂态特性,实现系统自主调压调频,解决光伏发电的间歇性和随机性带来的电网指标波动问题。然后,搭建了典型的多能互补系统,并进行仿真验证。结果表明,基于虚拟同步机的V2G设备能主动跟踪并网点频率、电压变化,及时提供有功、无功功率支撑,有效保障电网运行的稳定性。最后,研制了基于虚拟同步策略的500 kW大功率V2G设备,并在示范项目中成功应用,验证了所提方法的有效性。     

风光互补新能源并网发电试验系统的研制与应用

重点分析风光互补新能源并网发电系统的组成,结合湖南省长沙市区的太阳光辐照强度和风功率密度,通过现场试验和计算,搭建了湖南省首座风光互补新能源并网发电系统,为风光互补新能源并网发电系统对配电网电能质量的影响研究奠定了基础.     

基于二阶锥规划的含大规模风电接入的直流电网储能配置

随着风电规模的快速增长,其消纳问题日益突出,直流电网结合储能技术能为风电大规模消纳提供一定技术支撑。以典型日下储能日化投资、火电机组运行成本与弃风惩罚成本之和最小为目标,提出了一种直流电网储能容量规划模型。模型综合考虑了火电机组、电池储能、抽蓄机组的协调运行,为非凸非线性模型,无法通过求解器直接求解。采用分段线性化、大M法及锥松弛等手段将模型转化为等效的二阶锥规划模型,可调用CPLEX求解器获得模型的全局最优解。最后,以风电汇集的多端直流系统为例进行仿真验证,结果表明配置的储能可提高系统风电消纳能力,降低系统运行成本,验证了所提模型的有效性。     

基于鲁棒模型的多站融合场景下综合能源系统全局低碳策略

多站融合场景下的综合能源系统是电网企业发挥减碳作用的重要手段。文中充分考虑经济约束、运行特性约束和安全约束,以全局碳排放比率最低为目标,根据电网企业特点,定义多站融合场景下的综合能源系统全局低碳运营模式,构建基于鲁棒模型的低碳策略模型;采用经验模态分解方法对多维历史数据进行挖掘,生成有限随机性场景,对模型进行确定性优化;采用粒子群算法进行求解,得到全局低碳策略最优解,即日间低碳运行策略。通过算例分析,证明了文中提出的方法能够为多站融合场景下的综合能源系统提供科学可行的低碳运行策略。     

风电与储能系统互补下的火电机组组合

针对具有风电和火电机组的电力系统,在储能系统配置给定的前提下,提出通过储能尽量消除风电不确定性并部分以备用形态出现的研究思路,建立了火电机组组合2层优化决策模型。上层问题以火电机组组合成本最小为目标,下层问题以储能系统对电网中电能时空平移和提供备用所得收益最大为目标,以储能系统消除不确定性程度为满足对象,其中计及了自动发电控制(AGC)机组和非AGC机组的特性,以及系统频率调节效应的作用。基于分解协调的原理,通过上、下层问题的交替迭代对该模型予以求解,决策储能系统充/放电功率、调控范围及机组启停方案。该方法可在减少火电机组备用容量的同时,提升系统应对不确定性的能力,通过10机组系统验证了模型和方法的有效性。     

An energy trading system with consideration of CO2 emissions

Abatement of CO₂ emission is one of the most important issues in the 21st century regarding preservation of the earth environment. This paper addresses a utility operations planning problem for distributed energy management systems (DEMSs), where we are to obtain optimal plans that minimize both costs and CO₂ emissions. A DEMS consists of multiple entities that seek their own economic profits. In this paper, we give a mathematical formulation of the utility operations planning problem for each entity, and propose an energy trading market, which utlizes a multi‐attribute auction protocol in order to deal with both a price and a CO₂ emission rate. Experimental results show that collaboration among entities through the market provides a more profitable plan for each entity and abatement of CO₂ emission is also achieved. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 162(4): 54–63, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley. com ). DOI 10.1002/eej.20418     

面向电能量信息的分布式数据集成与管理的研究与设计

由于电能量信息系统开发建设的时期和需求的不同,使电能量信息分布在不同地区的数据库中,但在许多情况下需要对所有的电能量信息进行浏览、查询、分析、统计等操作,因此,实现电能量数据的整合是当前电力营销工作建设的一项重要工作。结合目前流行的数据集成方法,设计一个基于Oracle的分布式电能量信息集成与管理模型,以满足不同的业务需求,并对模型架构和各个组件进行了详细描述,最后简要分析了该平台的优势和意义。