基于多元储能的分布式能源系统优化调度方法研究

为进一步构建清洁低碳、经济节能的供能系统,研究建立了含风、光以及多元储能的分布式能源系统,针对北京某办公园区,采用DeST预测用户负荷以及当地风、光条件。以经济性、节能性和环保性三方面的综合效益最大为目标,提出一种自适应优化运行策略,分别采用穷举搜索法和遗传算法对系统优化调度方案进行优化。同时,采用以电定热运行策略作为对照,对比分析几种不同运行策略下系统的综合效益。结果表明:传统以电定热运行模式下的综合效益平均值为0.41;而在自适应优化运行策略下,使用遗传算法得到的调度方案,其综合效益平均值可达0.5,穷举搜索法得到的运行方案,其综合效益平均值可达0.51。

“双碳”目标下天然气分布式能源发展现状及机遇

为实现碳达峰碳中和(以下简称“双碳”)目标,必须建设清洁低碳、安全高效的新型能源体系。天然气分布式能源具有相对清洁高效、综合能源利用效率高、输出能源类型多等优点,是我国实现“双碳”目标的重要发展路径之一。为此,剖析了我国天然气分布式能源存在的问题和发展机遇,进而对天然气分布式能源项目的发展提出了建议。研究结果表明:(1)中国天然气分布式能源整体发展相对较慢,且不同地区之间发展速度也存在差异,现有项目主要集中在经济较发达的京津冀鲁、长三角、珠三角以及天然气资源丰富的川渝等地区;(2)中国天然气分布式能源发展面临的主要问题包括前期投入成本较高、电网企业与项目用户端存在利益冲突使得项目上网困难、项目用户端对能源消纳程度的不确定性影响其投资回报等;(3)随着政策普及、技术发展、碳交易市场完善及经济性的提高,天然气分布式能源项目发展有望进入快速发展期。结论认为,在“双碳”目标引领下,中国天然气分布式能源产业正处于重要的战略机遇期,建议从政策支持、调峰需求、碳排放收益以及技术突破4个方面加强研究;天然气分布式能源的高质量推进对我国构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系,助力实现“双碳”目标具有重要的现实意义。

电力市场中分布式能源整合交互模型研究

开发考虑不确定性的电力市场模型,可促进分布式能源资源的市场整合,同时支持与电网公司合作解决网络使用问题。提出了一个整合交互模型,通过该模型激励灵活性发电来源以减轻可再生能源间歇性的影响,同时确保提供可靠的电力以及保证市场参与者获得一定效益。首先,分布式能源发电商在日前市场中竞标,如果无法实时满足其日前承诺,则会受到处罚。其次,为了对冲分布式能源不确定性,这些分布式能源发电商在事前期权市场从天然气发电厂等灵活性来源购买储备期权。天然气发电厂保留一些燃料以备分布式能源短缺的情况下使用,而分布式能源发电商则购买在需要时请求使用该储备的权利。然后,求解耦合的日前市场和期权市场中发电机组组合的最佳策略,并证明这些期权增加了电网从分布式能源中获取的发电量,并为灵活性发电厂提供了足够的报酬。在测试系统对所提出的方法进行了评估,与基准情况相比,基于所提出的交互方法在电力市场中实现了互惠互利的交易环境,促进了分布式能源整合。

考虑隐私保护和去中心化的分布式能源交易模式研究

为了缓解配电网分布式能源交易市场存在的计算压力大、个人隐私难以保护和抗干扰能力弱等问题,设计了一个考虑隐私保护和去中心化的分布式能源交易模式。首先,以社会福利最大化为目标构建了一个集中式的统一优化模型。然后,基于梯度上升和对偶分解方法对集中式模型进行分解,得到了相应的分布式的优化模型。进一步采用扩散策略,提出了一种基于组合适应的共识算法,旨在不引入市场组织者的情况下,仅通过主体间传递交易电价和供需不平衡电量等部分信息来实现市场的最优出清,并同时保护市场主体的个人隐私和减轻计算压力。最后,算例分析验证了该交易模式的有效性,以及在新能源出力不确定、市场主体加入退出等因素影响下的鲁棒性和可拓展性。

基于分层深度强化学习的分布式能源系统多能协同优化方法

分布式能源系统的多能协同运行对于促进新能源的消纳具有重要意义。然而,分布式能源系统中源荷的不确定性以及异质能源网络的时空差异性,给多能协同优化问题带来巨大挑战。针对这一问题,提出了一种面向分布式能源系统的两阶段多能协同优化模型,通过采用长时间尺度控制和短时间尺度控制两阶段解耦决策方式,实现了对不同时间响应特性的复合空间进行序贯决策。然后,面对高维复合搜索空间和源荷不确定性因素,采用了深度强化学习无模型解决方案,并提出一种全新的分层深度强化学习算法进行求解。通过算例仿真验证了所提模型和求解方法的有效性和优越性。

分布式能源接入下的配电网智能化管理与控制

随着分布式能源的快速发展,配电网的智能化管理与控制面临着新的挑战和机遇。文章旨在探讨分布式能源接入下的配电网智能化管理与控制技术,分析分布式能源对配电网管理的影响,并提出相应的智能化管理策略和技术方案。通过采用智能感知、分布式能源调度优化以及故障诊断等方法,有助于实现配电网的智能化管理,提升其运行效率与稳定性,对推动可再生能源的有效利用与电网运行的智能化具有重要意义。

含分布式能源配电网中考虑供电可靠性的混合储能优化配置

针对分布式能源(DERs)接入对配电网供电可靠性带来的不确定性问题,提出了计及供电可靠性的配电网混合储能系统(HESS)优化配置双层模型。首先,提取了5种负荷用户典型负荷时序曲线和风电、光伏机组典型出力时序曲线,并且基于序贯蒙特卡洛法建立了考虑DERs孤岛、HESS随机故障及运行策略的配电网供电可靠性仿真模型;其次,针对配电网故障情况下HESS运行优化问题,提出故障停电场景下HESS多目标优化配置双层模型以及考虑HESS容量分点和功率分点的充放电策略。最后,以改进IEEE-31节点系统进行算例验证,结果显示所提模型可使配电网综合供电可靠性提升0.118%,且DERs消纳量显著提高30%以上。

基于设备安全边界的分布式能源站实时安全风险评估及应对策略

在能源转型的背景下,多能耦合的分布式能源站发挥着重要作用。然而,随着多能耦合程度不断加深,能源站安全运行面临严峻挑战。提出基于设备安全边界的分布式能源站实时安全风险评估及应对策略。首先,以分布式能源站关键管线输出功率作为观测对象、多能流平衡方程作为约束,结合设备相互支撑备用关系,构建分布式能源站各设备安全边界,实现能源站故障运行状态的判断。其次,分析设备与管线故障源特征,提出考虑设备健康状态、天气因素和其他风险源的设备实时故障概率量化计算方法,构建考虑故障运行状态的分布式能源站安全风险评估模型。最后,针对高风险设备或管线,提出了兼顾安全性和经济性的储能优化应对策略,运用改进多目标粒子群算法求解Pareto解集。算例结果表明,所提安全风险评估方法能有效量化能源站安全风险。

考虑互联协同的分布式能源站低碳多目标选址规划研究

“双碳”目标和能源转型的大背景下,区域综合能源系统内部耦合关系不断丰富,对于碳排放的管理不断严格,考虑互联协同的分布式能源站低碳规划问题亟待解决。为此,首先讨论了互联协同分布式能源站空间性能参数矩阵;然后计及负荷-能源站的管线建设以及环境成本、能源站-能源站的互联管线长度、各个分布式能源站规划容量等关键因素,提出了一种考虑互联协同的分布式能源站低碳多目标选址规划模型;最后,讨论了负荷不确定性对分布式能源站选址规划的影响,并且基于基准负荷确定性场景,在某城市实际算例中验证并讨论了考虑低碳需求前后各个分布式能源站的选址结果对比。

混合多类型储能的分布式能源系统运行优化方法

对于含多类型混合储能系统的运行优化,通常将所有设备等效为一个整体,并未考虑各储能系统的运行特性差异等因素,最终导致设备利用率低,经济运行能力差。为此,首先以最大可再生能源消纳以及最小电网交换电量为目标,构建了优化函数模型。其次,考虑到多类型储能系统在充放电动态特性、运行成本特征以及SOC设定等方面差异,提出了一种结合能量型储能SOC一致性约束的双层解耦式运行优化方法,以适应分布式能源系统中的多类型储能协同运行。最后,以某个在建的分布式可再生能源系统工业示范园区数据为基础,对所提方法进行了算例验证与分析。结果证明,所提方法在保证分布式能源系统内多个能量型储能系统充放电同步性的同时,能够对具有相同运行特性的储能系统进行聚类,有效了降低计算复杂性,完成多类型储能协调与优化,并最终促进分布式能源系统的新能源消纳。

区块链在分布式能源交易的应用架构及安全性分析

随着电力工业发展,电能逐渐还原商品属性。电力交易模式由集中式向分布式逐渐演化,引发市场主体互信不足、数据安全性不高、管理难度大等隐患。文章分析了区块链技术在电力交易市场中的应用模式。从定量分析了角度评估电力交易区块链信息安全性。结合区块链技术特征与电力交易通信机制,建立抗毁性与生存度指标,建模定量分析了“弱中心化”电力交易区块链通信网络安全性。算例分析结果表明,“弱中心化”分布式电力交易通信架构相比传统的中心化“星型”通信架构,在可靠度取值范围为0.90~0.99时,前者实际抗毁性比后者提高了2.67%~31.07%,前者实际生存度比后者提高了5.31~5.95倍。

智能配电网中分布式能源的优化配置研究

智能配电网作为现代电力系统的重要组成部分和创新配电架构,其智能化配电功能和风险防控能力相比于传统配电网有很大的进步,然而,分布式能源所带来的挑战也对智能配电网的运行能力提出新的要求。研究智能配电网中分布式能源,通过分析智能配电网中分布式能源的种类、特点、应用优势及其与智能配电网的相互影响,并结合分布式能源配置面临的挑战,提出优化分布式能源配置的策略,具体包括加强智能调度算法的研究、加快多能源系统集成、促进分布式能源与储能技术融合以及构建智能监控与维护体系等,希望为相关研究者提供学术参考。

面向高比例分布式能源接入的输配网两阶段风险调度研究

随着大量高比例可再生能源接入配电网,潮流呈现双向化,输电网和配电网互联性增加,分散独立的调度影响电网可靠稳定运行水平。面对输网与配网间互济需求增强的现状,提出了面向高比例分布式能源接入的输配电网两阶段风险调度研究。首先以最小运行成本为目标,构建考虑输配电网不同运行风险的日前经济调度模型,在风险限值约束情况下协同优化系统源网荷储多种可调资源;其次构建目标函数为综合风险值最小的日内风险调度模型,计算三类运行风险指标值,对日前可调控资源进行出力计划调整;最后通过改进的粒子群算例求解模型,证明了该模型可使输配电网间交互协调,协同优化运行成本与运行风险,验证了所提两阶段风险调度模型的有效性和优越性。

分布式能源接入的配电网灵活性注入域的评估

为应对分布式能源的接入引起配电网运行复杂化的问题,本文提出考虑分布式能源接入的配电网的安全域刻画方法和相应的灵活性指标。根据分布式能源的历史数据,生成考虑分布式能源间相关性的场景样本,并采用无迭代的潮流计算方法快速筛选不安全场景,最终完成分布式能源注入安全域的刻画及灵活性指标的计算。在改进的IEEE123配电网算例中,对所提方法进行验证,结果表明,所提方法可有效计算配电网安全域和灵活性指标。

适应高比例分布式能源接入的UPQC研制与应用

在推进能源的绿色低碳转型实现碳达峰碳中和目标的宏观背景下,电压频繁越限问题尤为突出。为此研发了统一电能质量调节器(UPQC),实现台区电压偏差、电压谐波、三相不平衡、电压波动综合治理。此处首先通过数模混合实时仿真研究优化统一电能质量调节装置的拓扑结构及主电路参数,其次搭建控制系统研究瞬时无功功率及Park变换的电压和电流扰动指令信号检测方法,提出改进检测结果的新型算法。最后搭建适应高比例分布式能源接入的UPQC的Matlab/Simulink仿真平台,实现台区电能质量的综合治理,从根本上解决高渗透率光伏接入供电台区的高效利用问题。

油气站场分布式能源系统换热网络优化与分析

为实现油气站场工艺流程用能的优化和调整,采用天然气热电联供+吸收式水源热泵的分布式能源系统对站场用能进行了改进,以伴生气发电后的高温烟气作为水源热泵的驱动力,水源热泵负责制取高温采出水中的热能,实现了站内供电、供热系统的联合运行。通过问题表格法,采用夹点分析技术对分布式能源的换热网络进行了优化。结果表明,内燃机功率与水源热泵COP呈反比,排烟温度与水源热泵COP呈正比;在夹点温差为10℃的条件下,夹点温度为57℃,对应的冷流体温度为52℃、热流体温度为62℃;夹点分析优化后的公用工程加热量为1245kW,公用工程冷却量为1640kW,与优化前的分布式能源系统相比,分别降幅21.20%、19.72%。

基于改进狼群算法的含分布式能源配电网优化重构

为提高含分布式电源配电网运行的经济性和稳定性,以系统网损与节点电压偏差之和最小作为综合目标函数,利用多目标加权法建立以综合目标函数最小的含DG配电网优化重构模型。应用莱维飞行和自适应步长等策略对狼群算法进行改进,减少算法的迭代次数,提高算法的收敛性能。采用改进狼群算法对含DG配电网优化重构模型进行求解,算例分析结果表明,分布式电源的合理接入及配电网重构能够有效减少网络损耗,提高节点电压,验证所提配电网重构方法的正确性和优越性。

基于区块链技术的分布式能源交易与管理平台研究

区块链是现代科技飞速发展背景下的新兴产物,属于分布式基础架构,具备去中心化、公开化、透明化、不支持篡改以及可溯源等特性,和分布式能源交易的标准与要求不谋而合。现阶段,分布式能源交易体现出了极强的自治、自发进行等特征,加之分布式能源具有显著的个体趋利特点,导致其出力存在严重的不稳定以及不确定性,对交易的执行率与成功率均形成强烈的负面影响。本文针对基于区块链技术的分布式能源交易与管理展开研究,介绍基于区块链技术的分布式能源交易模式,构建了基于区块链技术的分布式能源交易与管理模型,测试结果表明平台具有较佳性能,能保障区块链能源交易的顺利进行。

某区域能源项目燃气分布式能源系统经济性与运行策略分析

建筑领域的节能减排、能源结构转型是我国实现双碳目标的关键一环,多能互补耦合和高效利用的区域供能是实现城市建筑领域低碳发展的重要路径之一。天然气作为清洁优质的能源,是区域供能中能源结构调整的重要环节。燃气分布式能源系统(CCHP系统)可以充分实现能源的梯级利用,但燃气价格及电力价格等因素限制了其推广和发展。本文以某河水源热泵与CCHP系统耦合供能区域能源项目为研究对象,在湖南省现有燃气和电力价格基础上,对该项目CCHP系统不同运行策略下、不同容量的方案进行经济性比选分析,以确定最优容量和最佳运行方案,并提出CCHP系统经济性运行的气电价格比临界值,便于指导项目后续运行。

多能协调互补分布式能源系统的探讨

本文根据贵州省乡镇的能源特征和用能需求,提出了多能协调互补分布式能源系统的设计方案,利用风能、太阳能、水能、生物质能等可再生能源资源,实现乡镇区域全年制冷、采暖、用电及生活热水等用能需求的可靠协调供应,为贵州省乡镇能源建设提供了一种新的思路和参考,有助于提高乡镇能源自给率,降低运行成本和碳排放量,促进乡村振兴和生态文明建设。