计及碳交易与需求响应的微能源网双层优化模型

该文在微能源网的基础架构上,以全年总成本最低为目标函数,结合碳交易与需求响应构建微能源网双层优化配置模型。结合区域环境数据与年度典型日案例分析,优化模型得到最优规划配置以及在该配置下的各设备最优日运行出力调度情况,相比基础模型提高了可再生能源装机容量并获得了更高的碳排放权收益,通过需求响应调整用户侧灵活可控负荷,在保证可再生能源的消纳能力的前提下,有效节省了总成本。算例结果表明,该模型能够使微能源网在保证系统经济性的同时促进实现减碳目标,对MEG的前期规划设计有重要意义。

考虑多元协同互动的微能源网多目标优化运行

微能源网是促进新能源消纳和碳减排的重要载体,可提供电、热、气、氢等多类型的能源,有利于实现多种能源的统一协同调度。首先提出了含高比例风电的低碳微能源网架构,电、热系统通过包含电-热-氢多能转化和存储的能量枢纽互联;其次,综合考虑微能源网对上级网络能源价格及节点边际碳排放强度的响应、微能源网中配电网和热网自身的优化运行、电-热-氢能量枢纽内部灵活调节、终端负荷柔性能量需求,建立了考虑多元协同互动的微能源网多目标优化运行模型。通过分段线性化、二阶锥松弛、多目标加权模糊化处理技术将优化模型转化为易于求解的混合整数二阶锥单目标规划问题。最后,通过电-热-氢能量枢纽将改进的IEEE33节点电力系统和改进的巴厘岛32节点热力系统互联组成微能源网进行仿真验证,结果表明考虑多元协同互动的能源供需在系统运行经济性和低碳性方面具有优势。

基于分布式新能源集群的微能源网优化调度综述

为促进符合本地园区/社区资源禀赋的分布式新能源集群消纳,现有研究通过微能源网实现园区/社区级多能转换、混合储能及综合需求侧响应方式。该文对日趋丰富、渐成体系的国内外微能源网优化调度研究进行综述。首先,概述微能源网的背景及特点。然后,回顾微能源网优化调度研究,涉及微能源网系统运行建模、优化调度问题及最优化方法。最后,展望微能源网优化调度发展方向,面向多种能源类型的大规模、集群化分布式新能源消纳,拓展“电-碳”市场协同下的新型应用场景及能量共享与交易机制,构建感知-推理-决策一体化的微能源网优化调度体系并实现规模化互联微能源网在线鲁棒决策。

考虑源-荷不确定性的微能源网区间规划方法

微能源网存在复杂的能量流动,其源-储优化配置成为其建设初期的首要挑战。此外,微能源网包含的不确定性,特别是风能、太阳能和多能负荷功率的随机波动性难以描述和克服。为解决上述问题,文中将可再生能源和负荷需求的不确定性描述为区间,以年折算投资成本最小为目标,耦合线性化交流潮流模型,计及冷/热/电功率平衡约束、节点电压静态安全约束、线路容量约束、热管道传输功率约束,并基于区间线性规划理论将相应的不确定性约束转化为确定性约束,构建了考虑源-荷不确定性的微能源网区间最优规划模型。通过算例分析验证了模型的可行性和优越性,规划方案可以适应不同的不确定场景,能够保证系统的稳定运行。

基于场景构建技术的区域微能源网群的分层协调优化方法

考虑区域微能源网中风、光出力与负荷功率的不确定性,提出一种针对新能源消纳的区域微能源网分层协调优化方法。首先,考虑相关性引入正态Copula函数建立各随机变量联合分布关系,并计及预测误差,建立不确定性典型场景。然后,考虑弃风弃光的损失,以微能源网运行成本最小为目标建立分层协调优化模型。该模型的上层为微能源网群灵活性资源的协调消纳优化,下层为微能源网内部的消纳优化。采用基于目标级联分析的分层优化方法迭代求解,得到区域微能源网分层协调优化策略。最后,以某实例微能源网群为例进行验证,表明所提方法提高了区域电网的新能源消纳率。

考虑源-荷不确定性的微能源网日前鲁棒优化调度

微能源网集成园区/社区的分布式能量系统、多元荷载及控制装置,能够实现多能源联产联供功能,有利于提升各类能源网络运行灵活性和经济性。为有效应对微能源网内部负荷和新能源出力的不确定性,首先建立多面体不确定集刻画负荷和光伏出力波动情况,构建描述微能源网网络拓扑和能流耦合关系的能源集线器(energy hub,EH)耦合矩阵。然后,以最小化系统运行成本为目标建立微能源网在并网和孤岛运行模式下的两阶段鲁棒优化经济调度模型,并运用线性决策规则(linear decision rule,LDR)和对偶理论制定模型求解策略。最后,基于IEEE 33节点配电网改进设计的微能源网进行算例验证分析。结果表明,LDR能够在一定精度范围内通过线性仿射函数有效近似刻画决策变量和不确定变量间的关系,降低两阶段鲁棒优化经济调度模型的求解难度。

考虑源荷多区间不确定集和综合需求响应的微能源网鲁棒优化调度

针对微能源网内源荷不确定性,提出一种考虑源荷多区间不确定集和综合需求响应的鲁棒优化调度策略.首先,引入源荷多区间不确定集描述微能源网内风、光及电、热、冷负荷的不确定性.然后,为了充分挖掘负荷侧调度潜力,建立包含可削减电负荷、可转移电负荷、柔性冷、热负荷及可替代负荷的综合需求响应模型,并在此基础上考虑了综合需求响应的不确定性.接着,以微能源网调度成本最低为目标函数,构建考虑源荷多区间不确定集和综合需求响应的微能源网两阶段鲁棒优化调度模型,并通过列和约束生成算法、强对偶理论及大M法对模型进行求解.最后,通过算例分析验证了所提模型的合理性和有效性.

多站融合场景下微能源网多目标需求响应联合优化模型

为了优化配置多种分布式能源,研究多站融合场景下微能源网多目标需求响应联合优化模型设计方法。以状态目标的最佳位置为前提选择“时差—时差”定位方式,在多站融合场景协同下建立源支路与节点的关联矩阵,通过定点能量平衡方程建立调度目标联合优化模型。引入雷达检测技术,转换能源多目标需求响应数据。实验结果表明:在不同阶段进行削峰填谷的优化配置,能促使每种负荷总量下降:通过对春秋季节内电负荷的峰谷值控制,可将最大峰值500 kW优化至180 kW;夏季节冷负荷的峰值为1200 kW,优化后峰值为300 kW;冬季热负荷的峰值为1400 kW,优化后峰值为400 kW;能够保证电、热、气、冷等多种能源的灵活交互。

破建筑微能源网难题,助低碳建筑节能降耗

在前不久刚结束的全市科技大会暨科学技术奖励大会上,上海电器科学研究所集团有限公司吴小东教高团队承担的上海重大专项项目《面向城市低碳建筑集群的数智化微能源网关键技术及应用》荣获了2023年度上海市科技进步二等奖的殊荣。

考虑电-碳结合的工业微能源网系统优化策略

“双碳”背景下,电-碳结合市场的运行机制将成为我国深入探索低碳循环发展的重要实践路径,随着能源行业发展逐步规范化、精细化,亟须对微能源网进行低碳研究。在工业型微能源网系统基础上,以微能源网利益最大为目标,考虑碳交易成本、碳税成本与综合需求响应补贴,构建了一种碳交易与碳税结合机制下考虑综合需求响应的微能源网优化调度模型,实现了微能源网的低碳经济调度。

基于改进加权模糊法的微能源网多目标优化运行

为协调微能源网运行的经济性、节能性及环保性,以日运行成本、碳交易成本和能源消耗成本为目标,建立微能源网多目标优化调度模型;并提出改进加权模糊法,将微能源网多目标优化问题转化为单目标优化问题,采用粒子群算法进行求解。所提出的改进加权模糊法可在一定程度上提高多目标之间的综合协调性和算法的鲁棒性,优化微能源网中各设备的出力,实现能源、环境和经济效益的协调发展。

基于能源集线器的微能源网能量流建模及优化运行分析

讨论了微能源网的概念,提出了全新的子能源集线器建模结构,包括集电器,集热器和集冷器;该结构考虑了储电、蓄冷、储热3种储能装置,可以实现能量的汇集、分配及存储;对能源集线器进行了详细的建模,并总结给出了广义储能装置的通用模型;提出一种实时电价模型,并以此建立需求响应模型;综合考虑微能源网能耗成本和环境成本,建立了微能源网的优化调度模型,计算分析了不同场景下微能源网中电、热、冷、气能源的优化调度结果,对提出的建模方法及优化调度模型的合理性和实用性进行了验证。

含冷热电三联供的微能源网能量流计算及综合仿真

首先给出了微能源网的定义,然后基于能源集线器的概念,建立了冷热电三联供(CCHP)系统的能量流模型;并将其作为配电网与天然气网的耦合节点,推导了适用于天然气网能量流计算的有限元节点法,提出了一种电—气耦合微能源网的能量流计算方法。提出了CCHP供能率的指标。以openDSS和MATLAB为平台,对含CCHP的微能源网进行综合仿真,分别计算了以电定热和以热定电两种典型运行方式下夏季典型日的逐时能量流。计算结果表明,所提出的能量流计算和综合仿真方法可用于分析微能源网的能量流,CCHP供能率指标可以反映微能源网电—气能源的耦合程度。

考虑建筑热平衡与柔性舒适度的乡村微能源网电热联合调度

针对乡村高渗透率新能源消纳和清洁供暖问题,提出了一种考虑建筑热平衡与用户柔性舒适度约束的微能源网电热联合调度方法。首先,提出了基于乡村地区人员作息规律的柔性舒适度约束,并建立了考虑围护结构特性、门窗渗透、冷风侵入、内热源散热等因素的热平衡模型;其次,构建了含户级电热分散供应和村级集中光伏接入的乡村微能源网基本架构,发展了空气源热泵等微能源网元件的效能描述模型;再次,考虑光伏消纳经济性,构建了以系统整体效益最优为目标、用户舒适性为约束的乡村微能源网电热联合日前调度的数学模型,提出了基于遗传算法的求解方法;最后,通过算例验证了所提模型和方法的有效性与实用性。

基于压缩空气储能的社区微能源网设计

微能源网作为能源互联网的重要组成形式,是未来能源系统的发展趋势之一。首先分析微能源网的需求,接着针对城市社区这一典型应用场景,提出一种基于压缩空气储能的微能源网设计方案,并应用具体负荷数据对该方案中的主要设备进行容量的配置。同时对于其中应用的非补燃压缩空气储能系统进行配套的流程设计和能量流动情况的分析,并分季节对其运行方式进行分析,得到较为满意的结果。该研究结果将概念性的微能源网应用于实际生活,可以为微能源网在其他场合的应用提供参考。

基于弱鲁棒优化的微能源网调度方法

微能源网中的新能源和负荷存在不确定性,给系统安全运行带来挑战。鲁棒优化常用于处理不确定性问题,能够保证微能源网的安全性,但具有保守性强的缺点。而弱鲁棒优化能够有效改善传统鲁棒优化的保守度。文中对典型的微能源网进行数学建模,并构建了基于弱鲁棒优化的微能源网调度模型。模型计及可再生能源出力和负荷的不确定性,在能源供求关系中引入表征能源功率缺额的松弛变量,以微能源网的综合利润与惩罚项之差最大为目标,并通过对等式转化理论将不确定性约束转化为确定性约束,使其可通过常规优化方法进行求解。最后通过仿真算例进行验算,结果表明所提模型不仅可以改善调度保守性,提高调度经济性,而且可以适应不同决策者的调度要求。

基于深度强化学习的微能源网能量管理与优化策略研究

面向多种可再生能源接入的微能源网,提出一种基于深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)的微能源网能量管理与优化方法。该方法使用深度Q网络(deepQ network,DQN)对预测负荷、风/光等可再生能源功率输出和分时电价等环境信息进行学习,通过习得的策略集对微能源网进行能量管理,是一种模型无关基于价值的智能算法。首先,基于能量总线模型,建立了微能源网研究框架及设备模型。在深入阐述强化学习的框架、Q学习算法和DQN算法的基础理论的基础上,分析了提升DQN性能的经验回放机制与冻结参数机制,并以经济性为目标完成了微能源网能量管理与优化。通过对比不同参数的DQN算法及Q学习算法在微能源网能量管理中的表现,仿真结果展示了继承策略集后算法性能的提升,验证了深度强化学习相比启发式算法在微能源网能量管理应用的可行性和优越性。

考虑微能源网支撑作用的配电网弹性提升策略

针对极端自然灾害下配电网“规模大、时间长”的故障特点,提出了一种微能源网与配电网在地表自然灾害事故处置全过程中协同提升弹性的策略。首先,结合配电网在极端灾害下的系统功能曲线,提出了全过程弹性提升策略的流程框架。其次,在配电网抵御与适应灾害阶段,提出了微能源网处于孤岛状态下的滚动停电管理方案,考虑了用户冷热电负荷的关联性和储能装置剩余容量对下一阶段的影响;再次,在故障恢复阶段,建立了考虑微能源网支撑作用的配电网故障恢复模型,包括制定故障抢修方案的主问题和制定某一抢修方案下各时段孤岛划分、负荷控制及微源出力方案的子问题,主问题与子问题交替迭代,制定最优的故障恢复策略;最后,以改进的PG&E69节点配电网进行算例分析,验证了文中方法的有效性。

考虑生物质废物分类处理的微能源网运行优化模型

针对“无废城市”与能源互联网背景下不断提高的微能源网自治能力和多运行模式调节需求,建立含生物质废物处理设施的电-热-氢-气微能源网优化模型。首先,分析不同生物质废物分类处理方法,针对干垃圾建立热解气化发电模型,针对湿垃圾和粪污建立发酵制气模型。其次,建立以微能源网运行成本最低和生态效益最大为目标的多目标运行优化模型。考虑到微能源网的多能源源荷不确定性以及废物产生量的不确定性,提出一种微能源网鲁棒多目标优化算法。算例结果验证了所提出考虑生物质废物处理设备供能的微能源网优化运行模型在提高多能源微网运行经济性的同时,能够提升城市的废物处理能力,实现能源消费与环境治理的有效融合。

计及多类型需求响应的孤岛型微能源网经济运行

在区域能源互联网迅速发展及多能耦合日渐紧密的背景下,如何进一步优化孤岛型微能源网结构,提高系统运行的稳定性和经济性是当前热点问题。失去了外部电网的有效支撑,仅通过内部微源的调度,孤岛型微能源网难以维持系统能量的实时平衡。为此,针对孤岛型微能源网运行特点,引入冷、热、电多类型负荷需求响应,综合考虑能源耦合与转换特性、分布式微源运行特性的基础上,基于能源集线器架构提出了计及多类型需求响应的孤岛型微能源网优化调度模型。采用混合整数规划法求解模型,得出各机组与储能装置的启停状态、最优出力及系统综合运行成本。仿真算例表明:通过引入柔性冷、热、电多负荷的需求侧响应,可以提高孤岛型微能源网能源供应的灵活性,并降低系统的运行成本。