考虑碳减排的多能源系统网格化优化调度方法

为促进碳减排,提高多能源系统运行的经济性、灵活性和环保性,充分发挥多种能源协调优势,文章提出考虑碳减排的多能源系统网格化优化调度方法。首先,研究计及电力系统、热力系统和天然气系统相互耦合的多能源系统能量平衡模型,在此基础上,为应对可再生能源不确定性,缓解能量调节所引起的能源网络阻塞,以能量输运支路传输的阻塞风险作为网格划分指标,采用最小图分割算法,对多能源系统网络进行网格划分;然后,考虑多能源系统内部各个网格自治特性以及不同网格之间的协调特性,以多能源系统对外调节成本、网格化多能源系统运行成本和多能源系统碳交易成本为目标,提出多能源系统优化调度模型;最后,进行仿真算例分析,结果表明,文中提出的多能源系统网格化优化调度方法能够有效提高多能源系统能量平衡的经济性和低碳运行能力。

用于电网调节能力提升的电热氢多源协调储能系统模型

针对新能源接入规模不断扩大后电网调节灵活性日益下降的问题,研究一种与抽水蓄能电站及电池储能电站具有相同调节能力与调节特性的多源储能系统。该文提出由电热氢多种能源形式构成的多源协调储能系统(electricityheat hydrogen multi-energy storage system,EHH-MESS),以及其优化运行模型,提高电网风电、光伏消纳能力,并减轻电网调峰压力。根据电网新能源波动特性及峰谷差参数,研究在大规模风光波动及峰谷调节时的电网功率调节需求特性,建立以总运行成本最小为目标的多源存储系统容量优化模型,在此基础上建立电热氢多源储能系统的功率平衡及运行约束方程,并提出基于最优协同控制理论的多源协调优化储放策略求解模型。最后,针对多源储能系统的3种运行模式进行仿真分析,仿真结果表明,提出的电热氢多源储能系统能够有效提升电网调节灵活性和经济性,可实现对电池储能系统的高效替代。

考虑垃圾处理与调峰需求的可持续化城市多能源系统规划

随着"垃圾围城"的日益加剧及城市能源体系中多种能源形式间相互融合的不断深入,垃圾处理设施供能与多能源系统间的相互影响和作用越来越成为城市能源系统规划所需考虑的重点问题之一。针对计及能源化利用型废物处理设施的城市多能源系统规划问题,该文研究废物处理设施的能源供需特性及其调峰潜力,提出垃圾焚烧电厂和污水制气设施参与电网气网调峰策略,构建可持续性多能源系统规划模型。最后参考东北某市的实际能源与垃圾堆存量数据,建立可持续化城市多能源系统规划仿真模型,仿真结果及分析表明,该文提出的多能源系统规划模型可有效降低城市多能源系统规划成本,实现垃圾处理能力、垃圾供能与调峰需求间的高效协调。

用于提升电–气两网调节能力的微网集群协调运行模型

针对单一多能源微网受能源类型、自身容量制约,难以充分实现多种能源高效利用和协调控制的问题,该文基于多能源微网能量交互策略建立可提升电-气两网调节能力的微网集群优化运行模型。首先建立以电热冷、电气氢、电热气氢、电热冷气氢等不同能源类型运行时多能源微网能量供给、转换特性的统一模型;然后在统一模型的基础上,建立满足电-气两网调节需求的多能源微网集群系统运行优化模型;随后以多能源微网集群的总运行成本最小和能源利用效率最大为优化目标,使用改进的区域局部搜索NSGA-Ⅱ算法(NSGA-Ⅱ-RLS)对建立的微网集群优化模型进行求解;最后,基于改进的IEEE14节点系统和天然气网络6节点系统,构建可提升电–气两网运行调节能力的多能源微网集群运行仿真模型。仿真结果表明,所提多能源微网集群系统能够有效提升电-气两网调节能力,实现多能源微网集群系统的多能互补运行。

考虑供能成本与碳排放权收益协同的新型乡村能源系统规划

针对部分乡村地区能源网架结构薄弱及地理位置分散等造成的电、热、气供能质量低、成本高、环境友好性差和碳排放高等问题,该文提出一种考虑供能成本与碳排放权收益协同的新型乡村能源系统规划方法。首先,研究分散式乡村的多种类能源供给与需求特征,建立有效兼顾城市和乡村能源与垃圾处理需求的再生能源利用基地模型及其选址优化方法;之后,研究基于有线能源网络和移动能源网络的乡村多能源供能成本、碳排放权收益与可靠性、环境约束间的协同优化方法,建立乡村再生能源利用基地与多能源网络联合规划模型;最后,以东北某城市及其周边多个乡村的多能源数据和垃圾处理数据为基础进行仿真分析,结果表明,提出的规划模型在提高乡村能源系统投资效率的同时,能够有效提升乡村电、热、气等多能源供给的经济性、可靠性和生态环境友好性。

垃圾能源利用与城市多能源系统协同优化模型

随着城市级多能源系统的快速发展和城市垃圾处理设施供能规模的不断扩大,考虑垃圾处理过程的多种能源供能协调优化,并将其与城市多能源系统协同优化进行综合考虑,是提高城市垃圾处理能力和资源化利用水平及综合能源利用效率的重要途径之一。该文将垃圾处理系统等效为一个以垃圾为输入的供能系统,建立城市垃圾能源化利用供能系统(WRESS)、城市多能源系统和城市多源储能系统三者协同优化模型。首先,研究一定时间尺度内可用于供能的城市垃圾产量、最大允许堆存量与其对应的供能种类和供能特性之间的关系,建立垃圾能源化利用供能优化模型;其次,针对垃圾能源化利用可调节特性与多能源系统、多能源储能系统自身协调能力间关系,建立以运行和调节成本最小为目标的城市垃圾能源化利用与多能源系统协同优化模型;最后,以中国某城市实际垃圾处理与多能源运行数据为基础,通过三个场景仿真验证所提模型的有效性。仿真结果表明,该模型在提高城市垃圾处理能力的同时,能够有效降低多能源系统运行成本,并提升系统调节能力。

考虑电网气网与城市废物处理协调的多能源系统优化模型

针对"无废城市"发展模式下的城市垃圾减量,及高比例可再生能源城市多能源系统中电网气网调节能力弱的问题,提出了考虑电网气网与城市废物处理协调的多能源系统优化模型。首先,建立了满足城市多时间尺度废物处理需求的废物处理设施能量消耗与产出模型,并提出了减废多能源系统(wastereductionmulti-energy system,WRMES)拓扑结构模型;然后建立了满足废物减量和运行成本最优的WRMES协调优化模型,并基于分解的多目标进化算法求解;最后,以我国东北某城市实际垃圾废物堆存量与多能源运行数据为基础,建立了WRMES优化仿真模型。仿真结果表明:所提模型在实现城市废物的快速减量的同时,可有效削减多能源系统的运行成本,提高电网气网调节灵活性。

风电与多能源储能联合调峰多场景动态鲁棒优化模型

针对大规模风电出力的随机性和不确定性所导致的电网调峰困难及成本高的问题,在考虑电池储能与电锅炉等装置的能源储放特性的基础上,提出了电-热多能源储能系统架构;基于风电出力不确定性而进行调峰多场景划分,为提高电热多源储能系统在多场景下的运行经济性,建立了风电与电热多源协调储能的鲁棒优化模型,并利用多目标进化算法进行求解。文章通过仿真验证了所提出的模型与电池储能系统具有更优的运行经济性与鲁棒性,能够有效地应对大规模风电波动下的调峰难问题。

考虑风储多维运行边界的调峰资源优化配置模型

近年来,风储联合发电系统取得了一定的发展,但在网络约束下的储能系统储放范围与风电渗透率之间存在着制约的关系,导致原有调峰资源的配置方案会对储能系统的储放空间及运行效率产生一定的影响。为解决该问题,文章引入风储联合系统接入配网后的多维运行边界并将其转化为调峰资源优化配置过程中的约束条件,建立综合考虑风储容量与调峰资源经济性的优化配置模型并进行求解。仿真算例验证结果表明,文章提出的考虑风储多维运行边界下调峰优化配置模型可实现风电与储能利用最大化及调峰资源配置经济性最优。