离网型风光发电联合制氢系统的协调运行策略与容量配置优化

离网型风光发电制氢是降低风光发电对电网冲击、促进可再生能源消纳的重要手段,然而风光资源的波动性也对制氢系统高效稳定运行带来了负面影响。为提高离网型风光制氢系统运行稳定性,结合风力/光伏发电、碱性电解槽(alkaline electrolyzer,AE)和储能设备,提出电解槽模式分配与储能日前规划的协调制氢策略,并在计及单位制氢成本与弃风弃光率的基础上,采用改进的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II)进行容量配置优化。结合案例分析表明,与单一电解槽分配策略相比,协同策略的单位制氢成本和弃风弃光率分别降低了11.9%和55.6%。同时该策略有效平抑了电解槽的频繁波动,启停次数降低了44.3%,实现了风光制氢系统的高效运行。研究成果将为开发高效可再生制氢系统提供有益参考。

风电场风电机组启停与偏航同步控制优化

针对已有的风电场,往往通过偏航控制来提升风电场中整体功率输出,却忽略了风力机的启停与偏航协同控制,不能最大限度地提升风电场的功率输出。基于偏尾流叠加模型,并通过实例验证了该模型的准确性,采用随机数[0,1]分布来控制风电场中的风力机的启停状态,提出了一种基于启停与偏航同步控制的风电场布局优化。该策略以Chapman Ranch风电场最大功率输出为目标函数,结合风电场的风资源数据,利用粒子群算法分别对风电场启停、偏航控制和启停与偏航同步控制这3种模型进行优化。研究结果表明:考虑偏航控制时,风电场单风况功率提升为11.9%;以启停与偏航同步控制时,风电场单风况功率提升可达17.7%。研究结果对于如何提高已有风电场的整体功率输出具有一定的理论指导意义。

抽油机井不停机间抽制度优化分析

某区块位于大庆油田长垣外围,属于低产低渗油田,举升方式以抽油机为主。为降低举升单耗,提高泵充满程度,提升系统效率,实施抽油机井间抽运行模式,不停机间抽技术的推广应用,解决了人工间抽管理难度大、执行效率低等问题。通过对不同举升条件下的不停机间抽制度及长周期制度理论分析与摸索试验,形成了71种不停机间抽控制图板,单井平均节电率达到35%以上,以60 min为一个周期的不停机间抽制度单井平均日耗电量为81.2 kWh,较目前30 min为一个周期的运行单井平均耗电量减少16.0 kWh,更具有节电效果;试验确定了不停机间抽最佳摆角为10°~15°。

计及精细化氢能利用的综合能源系统多时间尺度鲁棒优化策略

能源结构改革背景下,构建以氢能驱动、电-热为主体的综合能源系统(HEH-IES)具有重要意义。为提高含电氢耦合单元的IES运行灵活性,同时减小功率波动对系统的影响,提出含多元储能与综合需求响应的氢能精细化利用两阶段调度方法。首先,分析电制氢(P2H)两阶段运行过程与电氢耦合单元运行特性,对氢能的用能过程与设备进行精细化建模;其次,计及多元储能与综合需求响应提出了日前-日内两阶段多时间尺度优化策略,日前阶段充分考虑能源系统的不确定性,构建数据驱动的分布鲁棒优化(DRO)模型,日内阶段遵从日前计划,考虑多能流在灵活性调节时间尺度上的差异,通过多时间尺度的滚动优化降低功率波动的影响;最后,仿真算例证明了所提模型与策略对提升IES的运行灵活性具有积极作用。

光-蓄-储混合储能系统灵活性提升与容量规划

抽水蓄能电站是当前发展最为成熟、配置容量最大的储能设施,但其功率变化速率较慢,调节灵活性较为匮乏。电化学储能是当前发展最快的储能形式,具备灵活的功率调节能力。文中的目的在于构建光-蓄-储混合储能系统,通过不同储能设施的特性互补,大幅提升抽水蓄能电站的运行灵活性。文中基于抽水蓄能的功率振荡区间描述机组的功率调节能力,并根据单台机组的功率调节能力以及多台机组的组合方式定义抽水蓄能的灵活性。考虑灵活性约束以及提升机组运行寿命的需求,建立光-蓄-储混合储能系统的容量规划模型。以山东某抽水蓄能站为例,进行实例分析。结果表明,配置额定功率等于抽水蓄能容量10%的电化学储能系统可以提升40%的蓄-储系统灵活性,减少14%的机组发电启动次数。但在当前的两部制电价下,峰谷电价差需要超过0.5元/(kW·h)时电化学储能系统才具备盈利空间。

基于混合粒子群算法的泵站运行自动控制仿真

为了实现泵站能效的提升,需要在满足水力需求的同时最小化能源消耗,针对该问题提出一种基于均值偏移算法的泵站运行自动化控制方法。利用均值偏移算法实时跟踪泵站运行参数,掌握泵站运行情况。以泵站启停次数最少和泵站总能源费用最小为目标函数,建立泵站运行自动化控制模型。通过混合粒子群算法对模型求解,获取最优泵站运行自动化控制方案。仿真实验结果表明,所提方法可以有效降低泵站取水电耗,提升泵站机组运行稳定性,合理降低泵组启停次数,能够达到预期的安全运行以及节能运行的目的。

基于数学规划的省级虚拟电厂和市级电网调度策略

省级电网调度优化的目标众多,过程复杂,实现难度很大。因此,急需开发满足实际需求的省级电网优化调度算法。本文利用经过脱敏的某省公司电网数据,用混合整数规划模型来构筑省级虚拟电厂,目标是减少电网运行成本、促进新能源消纳和降低碳排放。通过对省级虚拟电厂数据进行半年模拟,得到火电机组启停计划,开发了省级电厂日前鲁棒性调度方法,保证了电网的供电可靠性。此外,研究提出了地市级电网的调度策略,针对和省级调度的不同之处,给出可以成功落地的输出功率调度方案。该方案可以很好地应用于省级、地市级电网,其中地市级调度策略已在浙江某地市部署完毕,运行情况良好。

机组运行优化策略:减少频繁启停对低压缸叶片的影响

在现代电力生产中,汽轮机的高效与可靠运行至关重要,频繁的机组启停会对低压缸叶片产生负面影响。因此,通过优化机组运行策略减轻这些影响,不仅有助于延长设备寿命,还能提升整体电站的经济效益。文章对低压缸叶片的工作环境与损坏机理进行了一定论述,在此基础上,结合具体数据分析了频繁启停对低压缸叶片的具体影响,并提出了相应的优化策略与改进措施,有助于延长低压缸叶片的使用寿命,保障机组的正常运行。

PG9171E型联合循环机组冷态启动优化研究

通过冷态启动优化对比试验,分析了某PG9171E型联合循环机组不同冷态启动过程的差异,确定了机组冷态启动过程中较佳的燃气轮机暖机负荷点。试验结果表明:与燃气轮机满负荷冷态启动过程相比,优化后冷态启动时间缩短,单次冷态启动产生的节能效益约为3.643万元,并且冷态启动过程汽缸应力峰值减小,转子表面应力达到峰值后的下降速率降低,主蒸汽温度、汽包上下壁温、主蒸汽压力上升过程更加平滑,对蒸汽参数的控制更加精准,增加了对抗扰动的能力,汽包和凝汽器水位变化幅度减小,水位自动控制投入时间增加,需要人工干预次数减少。研究成果可为联合循环机组冷态启动优化提供借鉴和参考。

插电式串联混合动力汽车发动机起停控制策略的优化

利用AVL-CRUISE软件对某插电式串联混合动力汽车进行整车建模与仿真,并在不同的行驶循环工况和车辆行驶里程下优化发动机的起停控制策略。结果表明:根据不同的行驶循环工况和行驶里程来修正发动机起停时刻的SOC值,可以有效缩短发动机的运行时间,从而降低油耗和能量损失。该方法也可为增程型电动汽车发动机的起动控制提供参考。

电力系统恢复控制的机组优化启动策略

现代电力系统恢复控制中的机组优化启动问题是一个复杂的多阶段决策优化问题。从全过程最优化的角度出发进行系统建模,以恢复过程中确定时间段内系统发电功率对时间的积分最大为优化目标,同时计及各种约束条件。通过将恢复过程按时间离散化,将此连续的全过程最优化问题分解为每一时步的优化计算,每一时步的优化问题构成一个典型的"背包"问题。采用经典回溯算法逐步求解每一时步中的"背包"问题,确定每一时步启动的机组,从而形成整个恢复过程的机组优化启动策略。求解方法较好地权衡了对所求解问题的快速性和正确性要求。以改进的15机系统为例进行测试,结果表明利用所提方法确定的机组恢复顺序可以获得比传统方法更好的恢复效果。

电力系统大停电后机组恢复的多目标优化方法

大停电后的机组恢复策略多为单目标优化,忽略了大量影响机组启动顺序的因素,为此提出了机组恢复的多目标优化策略。以机组启动后提供的发电量尽可能大、已恢复的电源点尽量在网架层面铺开、有利于后续厂站层机组和重要负荷的恢复为优化目标,建立机组恢复的多目标优化模型。先将恢复过程划分为一系列顺序执行的恢复时步,再将每一时步的优化问题转化成多目标"0/1背包"问题;结合最短路径法为机组恢复方案搜索恢复路径,采用快速非支配排序遗传算法进行求解;最后对每时步的Pareto最优方案排序,确定最优解。算例结果验证了该方法的有效性。

600MW机组中压缸启动过程的优化研究

以某厂阿尔斯通 6 0 0 MW机组冷态启动为例 ,利用研制的高中压转子应力与寿命损耗在线计算系统进行了实时计算 ,详细分析了启动过程中出现的问题 ,最后通过计算提出中压缸启动过程优化的思路。图 3表2参

重度混合动力汽车燃油经济性和排放多目标优化

考虑重度混合动力汽车运行模式切换时发动机频繁起停对油耗的影响,建立了整车动态仿真模型和综合考虑燃油消耗和排放的多目标优化模型,采用简化控制变量的动态规划算法并结合自动变速器经济性换挡规律,在NEDC工况下对多目标优化模型进行仿真。结果表明,发动机的频繁起停对整车燃油消耗有显著影响,采用动态规划算法可全局优化整车燃油经济性和排放。

实时自适应交通信号控制优化理论模型

通过对交叉路口交通流到达和排队延误规律的研究 ,提出了一种新的交通信号控制理论 ,此理论把交通延误和停车次数综合为一个性能指标 ,称为 PI值 ,建立了以 PI值最小为目标的交通信号配时优化理论模型。该信号配时方法与通常采用的单点自适应信号控制方法的区别在于不但考虑了交通延误 ,而且考虑了停车次数 ,实现对交通延误和停车次数两个指标的优化 ,从而保证了以车队形式到达的交通流可以不间断地通过交叉路口。同时由于以实时交通流的到达规律为依据进行信号优化配时 ,因此 ,该信号配时优化模型又是实时自适应交通信号控制优化模型。

基于柔性顺控的制粉系统一键启停控制技术在1000 MW超超临界火电机组的实践与应用

由于制粉系统风门、挡板的可靠性不高,火电机组在运行中执行器不到位或位置信号表征不当的问题时有发生,且存在制粉系统特性差异大、系统启停时燃烧控制不佳等问题,系统的一键启停技术没有得到很好应用,制粉系统启停时机往往由操作员自行判断,手动控制。根据某1000 MW机组制粉系统的设备状况及运行手动操作经验,对原有的顺控启停方案进行优化,分析了一键启停的难点,探讨制粉系统的柔性顺控技术,解决了模拟量与顺序控制结合的难题,同时对制粉系统自启停时机进行了探讨,运用柔性顺控技术实现了制粉系统的一键启停功能。应用表明,优化后的制粉系统一键启停技术大幅节约了启停时间,能够有效减轻操作员的劳动强度。

基于混合整数线性规划的风电场有功优化调度

大规模风电并网背景下,风电场的有功优化调度对调度控制和电网安全运行至关重要。在风电场风速分布和风电功率有效评估的基础上,以风电机组的出力以及开停机状态为决策变量,考虑风电场弃风以及机组启停,建立了以风电场运行成本最低为目标的风电场优化调度模型。提出了风能利用系数的分段线性化方法,进而建立了基于混合整数线性规划的风电场优化调度模型。实际风电场的算例分析表明,该调度模型可在满足调度部门指令需求的前提下,给出风电场内最优的机组启停计划和出力安排,有效减少弃风及启停次数,降低风电场运行成本。

考虑发动机起停优化的PHEV能量管理策略

针对某新型双电机行星耦合插电式混合动力汽车(PHEV)中发动机在起停及怠速运行状态下会导致油耗增加的问题,基于等效燃油消耗最小能量管理策略,加入发动机起停优化控制模块,以进一步改善整车燃油经济性。建立了整车动力学和传动模型并加入发动机起停优化控制模块,对ECMS能量管理策略输出的发动机及电机最优目标转矩进行重新优化分配后,再输出给发动机及电机控制器以控制其工作状态。针对起停优化控制中影响起停频次的关键时间参数,采用粒子群优化算法对其进行优化。仿真结果表明,相比优化前,所提出的能量管理优化策略能够实现对发动机起停或怠速状态的有效控制,减少发动机的起停频次,减少恶化油耗,验证了本文所提出的能量管理优化策略能够进一步优化整车燃油经济性。

不同续航里程动力辅助系统启停控制优化

针对某款增程式电动车,为满足不同负荷功率需求,制订了多点能量管理策略,以油耗最小为目标构建了动力辅助系统(APU)启停控制优化模型,以性能指标和电池循环寿命为约束,优化了不同工况不同行驶里程的APU启停控制参数,实现了续航里程自适应APU启停控制。结果表明:与优化前油耗相比,NEDC100/NEDC200、CUDC100/CUDC200分别减少15.87%/2.09%、42.24%/14.54%。对比优化前后能量消耗,得到同里程下减少油耗方式:单一负荷下,缩短APU工作时间;不同负荷情况下,延长中低负荷下工作时间,从而缩短高负荷下工作时间。

基于风电规模化入网技术的机组启停间歇联合协调方法研究

传统方法在控制机组启停间歇时,受到电波波动特性影响,对机组启停间歇协调效率低。为此,本文引入风电规模化入网技术,优化机组机组启停间歇协调效果。依据机组启停间歇控制结构,采用断点控制方式设计机组启停间歇控制位置;通过自启停APS技术分析机组启停电波规律,并根据做功特点控制机组启停容量可信度;规范设计机组启停间歇联合协调方案,确定机组启停间歇联合协调步骤,实现机组启停间歇联合协调控制。结果可知,该方法协调率较高,可行性较高。