计及电动汽车充电负荷的风电-光伏-光热联合系统协调调度

考虑大规模电动汽车(Electricvehicle, EV)随机接入含高比例可再生能源电力系统后会进一步加大系统运行的稳定性问题,根据风光特性将联合系统划分为"有风有光"、"有风无光"、"有光无风"、"无风无光"四种运行模式,提出一种计及EV充电负荷的风电-光伏-光热协调调度策略。在"多能源端"通过外加电加热模块将盈余电功率转换成热功率储存在光热电站(Concentrating solar power,CSP)的蓄热系统(Thermal energy storage,TES)中,在可再生能源出力不足时,通过TES放热推动汽轮机组出力,从而减少功率波动性。在"负荷侧"将EV负荷划分为无序EV、单纯有序EV和V2G(Vehicle-to-grid)三种不同的EV负荷。最后利用Matlab进行仿真分析,仿真结果验证了所提调度策略在减少净负荷方差、增大可再生能源消纳、减小传统机组波动等方面的有效性。     

含压缩空气储能电力系统日前–日内协调调度策略

压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)技术是实现风电规模化接入的关键技术之一,具有广阔的发展应用前景。该文将CAES电站作为消纳风电的重要手段,并与发电机组、需求响应资源共同参与电力系统优化调度。基于风电、负荷和价格型需求响应在不同时间尺度下的预测误差特性,本着"瞻前顾后"的原则,建立了含CAES电力系统日前–日内协调调度模型。该模型既考虑了CAES系统中流量、功率、气压、温度间的交互影响机理,又考虑了反映CAES电站分钟级运行特性的旋转备用容量约束和日内调度约束,能够在制定CAES电站最优运行计划的同时,得到CAES电站的最优旋转备用容量承担方案。采用德国Huntorf CAES电站的运行参数,在PJM-5bus系统上进行算例仿真,仿真结果验证了调度策略的有效性。     

压缩空气储能与可再生能源耦合研究进展

实现“碳达峰、碳中和”的战略目标，需要发展以可再生能源为主体的新型电力系统，储能可有效缓解其间歇性、不稳定性和周期性的问题，实现高比例可再生能源的并网和消纳。压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)具有规模大、成本低、效率高等优势，被认为是最具有发展前景的大规模储能技术。该文回顾压缩空气储能技术与可再生能源耦合研究进展，包括压缩空气储能–风/光耦合系统、压缩空气储能–生物质能耦合系统、压缩空气储能–氢能耦合系统、压缩空气储能–地热能耦合系统等，并总结各种耦合系统的工作原理、性能参数等，较为全面地总结各种耦合系统的工作原理、运行与性能参数等，关键参数包括工作压力、功率、效率、成本等，并对上述系统的关键参数进行对比。研究可为大规模压缩空气储能与可再生能源的发展与应用提供一定参考。     

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。     

计及虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度策略

储能设备可以实现负荷的跨时段平移,在综合能源系统的经济稳定运行中能够起到重要作用。但当下储能投建费用较高,难以大规模应用。而通过优化用户侧可控负荷,可达到类似储能设备平移负荷的效果。从电能、热能2个角度出发,提出了利用用户侧虚拟储能的区域综合能源系统（regional integrated energy system,RIES）优化调度策略。首先基于电动汽车充电管理方法和楼宇蓄热特性,对电、热虚拟储能（virtual energy storage,VES）系统进行建模;进而将虚拟储能系统集成到考虑天气不确定性的区域综合能源系统调度模型中,该模型以降低能源系统日运行费用为优化目标,合理安排电动汽车充电并在温度舒适度范围内对建筑物室温进行调节,实现虚拟储能系统的充放能管理;最后以夏季系统用能场景为例,对优化模型进行仿真实证。仿真结果表明,虚拟储能设备可以起到负荷平移效果,削减储能配置容量。应用虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度模型可以在满足能源需求和温度舒适度的前提下降低系统日运行成本,提升系统运行稳定性。     

考虑AA-CAES装置热电联储/供特性的微型综合能源系统优化运行策略

为更好地发挥先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)装置与微型综合能源系统(micro-integrated energy system, MIES)多能协调互补等优势,优化系统运行经济性及灵活性,提出一种考虑AA-CAES装置参与热电联储/供的MIES优化运行策略。首先,提出了含AA-CAES的MIES系统热电联储/供的调度架构;其次,分析了AA-CAES装置储热、换热及供热等关键环节的运行特性,建立了AA-CAES进行热电联储/供及提供旋转备用的调度模型;在此基础上,综合考虑交直流配电网和区域供热系统中调度资源的运行特点,构建了计及AA-CAES装置热电联储/供特性的MIES整体调度模型;最后,采用修改IEEE 14节点配电网和母线式区域供热系统进行算例分析。仿真结果表明,所提优化运行策略可有效削减MIES运行成本,提高MIES可再生能源消纳能力,增强MIES运行灵活性。     

压缩空气蓄能调节太阳能系统输出功率建模与研究

太阳能的间歇性和波动性不利于太阳能发电大规模并网,实施电力储能可平抑输出功率波动,改善电能质量。目前,我国大规模的电力储能只有抽水蓄能,却受到水资源的限制而无法普遍开展。提出了基于压缩空气蓄能(compressed air energy storage,CAES)的太阳能发电站功率调节系统,给出了CAES调节系统额定功率、容量等系列关键参数的设计方案,并选取案例对CAES系统仿真模拟。结合电站所在地区负荷变化及与局域电网电能交换数据,对比了采用CAES功率调节系统前后太阳能发电并网对局域电网的影响,分析结果表明CAES调节太阳能发电能有效地缓解对局域电网的冲击。     

含压缩空气储能的能源互联微网型系统优化配置

首先构建了含分布式光伏、压缩空气储能（compressed air energy storage, CAES）、需求侧响应、燃气轮机等设备的能源互联微网型系统模型。在此基础上以安装成本、能耗成本和需求侧响应成本等构成的年运行费用最低为优化目标,分析对比不同场景下分布式光伏电池组数量、能源互联微网中设备的配置情况及CAES、需求侧响应和电动汽车入网（vehicle to grid, V2G）技术对设备容量配置和微网中各类成本的影响。特别的,考虑了CAES透平机透平压力、透平温度、需求侧响应比例等参数及有无V2G对微网系统影响。算例结果表明,所提模型能合理化能源互联微网中设备容量配置和降低能源互联微网年运行费用。     

计及碳交易机制和需求响应的生物质与光热耦合压缩空气储能系统优化策略

压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)具有多能联储/联供的特性，使其在分布式综合能源系统中具有广阔的应用前景。为加强CAES与综合能源系统(integrated energy systems,IES)的多能互补协同能力，提高用户侧能源综合利用水平，提出了一种生物质与光热耦合压缩空气储能系统的架构和运行方法。首先构建了含CAES的IES架构，通过引入生物质产生沼气，有效提升了IES供热能力。在此基础上，以系统总成本最小化为目标，提出了考虑碳交易机制和用户侧需求响应的IES优化运行方法。最后，以青海某村镇的数据进行算例分析，通过多种优化运行方案验证了所提模型的有效性和优越性。结果表明，设计工况下IES总成本下降12.4%；引入碳交易机制可以控制碳排放量下降11.3%；需求响应可以稳定负荷波动，经需求响应调整后的冷、热、电负荷峰谷差分别下降7.9%、10.9%、2.3%。     

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。     

金坛盐穴压缩空气储能电站调相模式设计与分析

可再生能源高占比及特高压交直流混联电网的新形态对储能系统的功能有了更丰富而具体的要求.先进绝热压缩空气储能是实现电能大规模存储和提高电网运行水平的重要支撑技术之一.从电网实际需求及储能系统自身特性出发,文中提出一种基于盐穴储气的先进绝热压缩空气储能电站调相运行模式,在承担基本调峰任务的前提下,以微量的高压空气及热能损耗为代价实现对电网无功电压支撑的功能;建立了盐穴压缩空气储能电站释能环节的数学模型,模型中计及换热器和透平的变工况特性.仿真结果验证了盐穴压缩空气储能电站调相运行的合理性,灵敏度分析则为调相阶段的热量优化提供了参考.     

考虑短时供能的综合能源系统能源最大化利用

研究了综合能源系统脱网情况下短时间尺度内的能源最大化利用问题。首先针对孤网下重要负荷短时供能需求，提出了多能流协调的触发式调度策略。该策略将整个系统划分为风光储发电系统和冷热联供系统，并按照能源最大化利用的原则制定了各供能设备的出力优先级。在此基础上，针对风光储发电系统，制定了多储能单元协调的功率分配策略，各储能单元按照可调度容量之比进行充/放电，在短时间内最大化利用各储能单元的容量。针对冷热联供系统，制定了燃气机预留最小电功率PQ.Lmin动态设置方法，根据不同时段供用能情况动态调整PQ.Lmin的大小，保持燃气机始终运行在最高效状态，最大限度输出冷/热/电能。算例分析结果表明：所提策略可以在短时间内充分利用多种供能设备，有效延长供能时间，实现能源在短时间内的最大化利用。     

基于碳捕集与液态CO2储能的综合能源系统优化调度

针对综合能源系统在新能源消纳方面的不足,提出一种基于碳捕集与液态CO2储能的综合能源系统。首先,分析了液态CO2储能实际运行特点以及碳捕集装置综合灵活运行方式的“削峰填谷”特性;其次,建立考虑液态CO2储能与碳捕集装置不同运行方式的综合能源系统;最后,以系统总运行成本最小为目标函数建立优化调度模型,并通过负荷率、能源利用率等评价指标衡量调度结果。算例分析表明,该优化模型可提高能源利用率,缓解系统调峰压力,实现系统运行的经济性和低碳性。     

新型变压比压缩空气储能系统及其运行方式

为了提高压缩空气储能(CAES)系统的效率,提出了新型变压比压缩空气储能系统。该系统基于定容储气装置及传统定压比压缩方式的特性,通过阀门调节来改变储能过程中压缩级组的串并联运行方式实现。通过分析不同压缩级数下可行的变压比运行方式,建立变压比压缩空气储能系统的仿真模型,从仿真得出的变压比储能系统的储能时间、压缩功耗和系统的充放电效率等方面,与传统的定压比压缩空气储能系统进行比较。结果表明,变压比压缩空气储能系统不仅减少了储能过程中压缩机组的功耗、缩短了储能时间,而且提高了整个系统的充放电效率。     

考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化运行

区域综合能源系统是解决社会能源利用效率低以及可再生清洁能源难以消纳问题的有效途径之一。基于电力负荷与热力负荷在综合能源管理中具有相似的可调度价值,提出了一种考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化模型。首先,在电力负荷价格型需求响应的基础上,分析了热力负荷具有传输延迟、供热舒适度模糊性等固有特点,可作为柔性负荷参与到优化调度中,即热力需求响应;其次建立了包含风电、光伏、燃气轮机、余热锅炉、储能设备、燃气锅炉、以及电热负荷构成的热电联供型园区微网模型,以系统综合运行成本最小为目标函数。算例仿真结果表明,综合需求响应的应用提高了园区微网热电生产的灵活性,考虑电热力多负荷综合需求响应比单一考虑需求响应可有效地减少弃风、弃光,降低需求侧用户的总能源消耗成本以及系统的运行成本,提高能源利用效率,实现系统环保经济运行。     

含蓄热式电采暖的综合能源系统日前优化调度策略研究

以含蓄热式电采暖的综合能源系统日前优化调度运行问题为研究对象,分析了蓄热式电采暖系统运行的各种特点,建立了含蓄热式电采暖的综合能源系统运行优化调度模型。将某典型蓄热电采暖用户场景作为算例进行验证,结果表明通过对蓄热式电采暖运行情况进行优化,可以有效降低其对电网的负荷冲击,减小电网峰谷差,提升电采暖设备的使用效率,大幅降低用户采暖的运行费用。该方法可为蓄热式电采暖用户参与和电网互动、促进可再生能源消纳、提升采暖系统经济运行水平、降低电网峰谷差以及促进蓄热式电采暖系统推广等提供参考依据。     

基于储能实时修正双环控制的微电网能量管理方法

提升各类可再生能源(RES)高效并网发电是应对全球环境恶化、能源短缺的有效方法。但各类能源的出力特性不同,如何有效分配使用各类能源是目前微电网需要解决的主要问题。针对此问题,采用冷热电联产(CCHP)与储能系统相结合的运行方式,利用优化算法分层控制微型燃气轮机出力和储能系统的充放电功率,综合协调光伏、风电、微型燃气轮机输出和用户负荷需求,解决能源出力和负荷需求分布不对等问题,实现RES高效使用。其中,针对储能系统充放电控制,提出一种基于预测数据实时修正的能量管理方法,可以减小预测误差对储能系统充放电控制的干扰,提高能量管控的灵活性。实测数据试验结果显示,与固定阈值法和自适应算法相比,所提算法在充分利用各类能源基础上有效起到了削减负荷峰值的作用,减小冲击负荷对电网的影响,实现了能源的经济、优化利用。