计及电-气双向耦合的综合能源配电网优化重构

综合能源系统是实现电网、气网以及热网等多种能源系统深度融合,利用能量耦合互补等优势提升整个系统能源利用效率的有效形式。为提升综合能源系统优化运行能力,文章首先基于电转气技术与天然气发电技术,构建了的电-气双向耦合综合能源系统总体模型。进而考虑配电网重构技术(Distribution Network Reconfiguration Technology,DNR)中拓扑结构灵活可控这一特性,在配电子系统中引入开关变量、系统运行总费用最低这一目标函数及网络辐射状拓扑结构等约束,建立了配电子系统重构模型。从降低模型求解复杂性的角度,应用二阶锥松弛、乘积变量线性化及分段线性化等方法,将原始综合能源配电网重构非凸非线性模型转化为混合整数二阶锥规划(Mixed Integer Second-Order Cone Programming,MISOCP)问题求解。仿真结果表明,在电-气双向耦合的综合能源系统中应用配电网重构技术,能够降低综合能源系统运行费用,同时有效支撑了配电子系统电压与配气子系统气压。

基于可逆固体氧化物电池的电氢耦合微电网全生命周期规划-运营研究

为促进实现“双碳”目标,新能源将成为未来能源供应的主体。考虑到高比例新能源对电力系统容量规划和调度运营带来的巨大挑战以及电氢能源需求量的持续增长对电力系统的影响,以微电网为研究对象,设计基于可逆固体氧化物电池的考虑源荷不确定性的电氢耦合微电网全生命周期规划-运营优化模型及其求解算法。首先,针对风光产电、电氢负荷等多种不确定因素,设计包含微电网全生命周期内各年份不同典型日的数据,以构成随机场景。其次,对电氢耦合微电网容量规划成本、全生命周期调度运营成本以及新能源年均渗透率等多个优化目标进行数学表达,并对各发电机组、可逆固体氧化物电池以及储氢库的规划-运营约束进行线性描述。然后,设计一种改进的增广ε约束算法求解模型的Pareto解集,并提出一种平衡决策方法从解集中获取最佳规划-调度方案。最后,仿真结果表明,所提方法能均衡各优化目标,在保证新能源高渗透率的同时提升电氢耦合微电网的可靠性以及规划-运营经济性。

冷热电三联供耦合储能的微电网运行应用

本文给出一种分布式冷热电三联供在孤网状态下的运行策略。分布式冷热电三联供是能源梯级高效利用的重要发展方向。针对办公大楼冷热电负荷需求及用能规律,结合冷热电运行数据和办公所需能源的安全稳定要求,制定一套特有的运行模式,通过与储能的结合,实现在孤网状态下,办公大楼冷热电供应的稳定持续。考虑当地的分时电价和系统实际运行成本,通过夜间蓄电,白天机组发电和储能放电,提高了能源利用效率,降低了系统运行成本。结果表明,本文所述能源系统对能源高效利用和经济运行有较强指导价值。

呈现集中-分布式形态的耦合协同型配电网架构研究

随着电力系统能源转型,未来配电系统的结构形态得到了更多的关注。首先,分析了未来配电网的发展目标和趋势,多维度比较了当前不同未来配电网设想的优劣;然后,提出了呈现集中-分布式形态的耦合协同型配电网架构,剖析了该架构在未来电网中的优势和适应性,并且初步提出了评价耦合协同型配电网的关键指标;最后,提出了耦合协同型配电网的研究框架以及需要发展的关键技术。

基于自主式元胞电网模式的电源及耦合点规划方法

针对传统电网模式的局限性,提出自主式元胞电网(AWoC),并对其模式和基本规划方法进行介绍。对电源及耦合点规划进行数学建模并建立规划方案的评估方法。结合某地区实际负荷情况进行算例仿真,结果表明AWoC中的多元胞划分在可靠性和经济性上具有优势,且AWoC为高渗透率可再生能源发电和储能接入电网提供了新的有效尝试。

计及不同主体的微电网日前优化调度方案研究

对并网运行模式下的某微网系统的日前优化调度方案进行了分析,该微网系统涉及主网、可再生能源、蓄电池及用户多个利益主体。该系统既可从主网获取电能,也可从系统内部的光伏阵列、风机及储能蓄电池获得电能。在主网与微网的交换功率约束、蓄电池充放电电量约束及充电次数等一系列约束条件下,以平均负荷供电成本最小为目标构建了3种优化调度对比模型,并借助MATLAB工具,分别采用原始-对偶算法、混合惩罚函数法、改进的遗传算法对3种调度方案模型进行了最优求解,以实现不同利益主体的合理利益分配,使系统综合效益最佳。最后通过某微网系统算例验证了模型的有效性和经济性。算例结果表明,充分利用蓄电池的调控作用,以及选择性地接纳可再生能源,并适度提高微网与主网之间的交换功率,可使微电网运行于最优经济状态。

含微电网供电的区域综合能源系统仿真研究

基于由光伏、风力分布式发电单元组成的微电网、然气网、热力网共同组成的区域综合能源系统为研究对象,基于微电网功率发电单元、微型然气轮机、燃气锅炉终端孤立功率模型建模,进而完成微电网与然气网、微电网与热力网之间耦合模型的建立分析研究工作。最后基于PSCAD完成区域综合能源仿真验证工作,重点开展了综合能源系统内部多能源网络之间的耦合运行仿真验证,仿真结果表明,所建立的相关模型的正确性,对于研究区域综合能源系统稳定高效运行及未来能源互联网+的能源潮流高效建模分析具有一定的参考借鉴价值。

“微电网稳定性分析与优化控制研究”专题特约主编寄语

随着可再生能源的兴起和其在电网中的高比例渗透,电网的结构也发生着深刻的变化。其中,微电网以其对新能源的高效利用、供电形式更灵活等优势引起了业界的广泛关注,并从理论研究逐步迈向工程建设和商业运营。由多种新能源、多类型电力电子变换器和负荷组成的微电网动力学行为复杂,多时间尺度运行、强耦合控制和丰富的暂态过程引发的系统失稳问题凸显,亟待开展微电网稳定性分析与优化控制研究。

交流耦合式混合动力系统与小型电网

交流耦合式小型电网和混合动力系统可在利用新能源发电方面发挥有效作用,尤其是对于农村和有可再生能源的偏远地区更是合适的技术。文章介绍了交流耦合能源供应系统的特点及其应用实例。

含电热负荷的分布式微电网协同调控技术

含电热负荷的分布式微网是能源互联网的重要组成部分,不仅可以实现可再生能源的就地消纳,还可以利用热电耦合实现有序用能,提升能源互联网的稳定可靠性。构建含电热负荷的微电网模型,提出一种改进的热电耦合联调控制策略,该策略可实现波动性负荷投入运行时交流微电网的电压及频率稳定。

能源互联网背景下的电力储能技术展望

基于能源互联网的特征,给出了广义电力储能的定义,提出了储能在能源互联网中的2种应用模式。对电化学储能、电动汽车、储热、储氢等将在能源互联网中发挥重要作用的储能技术现状进行了分析,并对储能在能源互联网中的关键应用技术进行了探讨。指出了新能源发电和储能的协调规划和调度技术、基于储能的能源路径和能源分配策略、储能与能量转换装置的集成设计和协调配置、考虑储能的能源交易机制是储能在能源互联网应用中的几项关键技术。

多能协同的配电网供电恢复策略

能源互联网背景下,配电网与其他能源系统紧密耦合,多能协同效应使得配电网运行方式更为灵活,为配电网供能恢复提供了新思路。为此,该文提出一种考虑多能协同的配电网主动解列控制策略,首先建立电-气-热耦合的多能流网络模型;然后,从多能协同角度出发,提出适用于多能协同的配电网主动解列替代控制和协调控制策略,分别从负荷用能类型转移和电源支撑两方面研究多能协同效应对配电网主动解列策略的影响;进而,以配电网恢复供能量最大和负荷匹配度最高为目标,综合考虑负荷优先级及可控性,构建多能协同的配电网主动解列模型,采用贪心算法求解故障下配电网的主动解列策略;最后,通过PG&E69节点配电系统、32节点配热网和11节点天然气系统耦合的多能耦合配电网测试系统算例,对所提配电网主动解列控制策略进行分析、验证,结果验证了所提方法的准确性和有效性。

面向双碳目标的物流中心微电网能效管理研究综述

物流中心是物流网络的核心节点,连接地区物流网络及外部交通系统,其运行管理对地区物流效率影响巨大,一直是物流企业管理的核心问题.近年来,随着电子商务和关联快递业务的蓬勃发展,物流企业所承担的交通运输任务持续增长,为物流中心的运行带来极大挑战.为服务国家“双碳”战略,物流中心亟需在确保交通运输效率的前提下控制碳排放强度.在此背景下,以物流中心为研究对象,在交通电气化的发展背景下提出物流中心微电网的概念,并对其运行管理及减排措施进行综述,以期促进物流企业能源利用提质增效,保障其可持续发展.

热泵蓄能耦合供冷供热系统研究综述与展望

热泵蓄能耦合供冷供热系统是可再生能源利用和蓄能技术的结合,其有利于提高建筑的可再生能源利用率,降低建筑能耗;同时通过移峰填谷,降低系统的运行费用,并实现电网的平衡调度。主要介绍了热泵蓄能耦合系统在设计优化、运行控制优化、测评、蓄能装置和新型设备研发、系统集成应用、建筑灵活性应用等方面的研究进展。分析了热泵蓄能耦合系统在国内发展存在的问题,指出了热泵蓄能耦合系统在未来建筑能源系统中的发展方向。

建筑集成能源微电网系统在不同气候区域的适用性分析与实施路径探讨

建筑集成能源微电网系统结合可再生能源发电、储能电池调节、微网智能控制取得了显著节能与经济性效益,并逐渐成为发展方向。了解该系统在不同气候区域的适用性对于指导系统规划与设计有重要意义。本文介绍了能源微电网在不同场景适用性的研究成果。建立能耗模型来预测不同区域建筑的全年能耗及其特征。采用数值方法模拟能源微电网全年运行情况,结合性能分析,对系统中太阳能光伏利用情况及储能调节能力进行评估,并给出能源微电网在不同场景中的建议实施路径。结果表明能源微电网更适用于夏热冬暖及温和地区,并且在医院及商业建筑有更好的应用效果。其他场景中,可以考虑结合太阳能蓄热、增加光伏面积及改变储能策略来提升系统性能。

特高压直流输电控制保护技术

中国地域辽阔,一次能源与用电负荷逆向分布,特高压直流输电为实现电网互联、跨区电力资源优化配置发挥了重要作用。控制保护技术是特高压直流输电系统安全稳定运行的重要保障,但随着交直流耦合的日趋紧密、电网一体化特征的日益凸显,故障对电网运行的影响由局部逐渐转为全局,特高压直流输电保护与控制领域在故障分析、保护原理、控制策略等方面仍面临诸多挑战。

智慧能源:新能源与传统能源耦合的引领者

传统能源与新能源之间需要多能互补,耦合发展,而“智慧能源系统”已覆盖到源网荷储的每一个环节,将在不同能源品种之间协调规划,最终达成1+1>2的最优效果。新能源的高速发展已有目共睹,然而,我们真的会就此告别火电时代吗?虽然清洁低碳是新能源的绝对优势,但它也天生具有随机性和间歇性的缺点,其大规模、高比例并网会对电网的安全稳定运行带来严重挑战。

面向新型电力系统的配电网数字孪生技术应用实践

2021年3月15日,习近平总书记在中央财经委员会第九次会议上作出构建新型电力系统的重要部署。国家能源局在《新型电力系统发展蓝皮书》中表明构建新型电力系统是建设新型能源体系的重要内容,能源是主战场,电力是主力军。在认识和构建新型电力系统的时候,要充分认识到新型电力系统的时代性和复杂性,它是一个各参与主体,各关键要素都能和谐生长的生态系统,是一个以电力系统为枢纽平台的多行业和多能源耦合协同的信息物理社会巨系统,是一个以电力为核心的能源新系统。

2023年第27届国际供电会议学术动态——配电系统规划

2023年举办的国际供电会议(CIRED 2023)按照传统的6个分会进行交流,其中配电系统规划专业分会(CIRED-S5)共录用175篇论文(录取率约为55%)。所录用论文共分为4类传统主题,包括风险管理与资产管理、配电新发展、配电规划以及方法与工具。此外,CIRED-S5还举办了3个圆桌会议,分别为RT9“最大化接纳容量:配电系统中PV和EV容量管理的创新方法”、RT11“全方位加速能源转型:从授权到投产”和RT13“智能计量功能的新角色”。CIRED-S5关注的热点问题有:资产管理的气候适应性、不同能源和电力系统的耦合、具有高占比可再生能源电力系统的灵活性、直流配电在能源转型中的价值、电动汽车充电站的灵活性,以及管理内在重大不确定性的必要性等。

国际

中企将在巴西投建1兆瓦绿氢项目当地时间8月22日,中国国家电网巴西电力CPFL公司与巴西米祖公司合作的1兆瓦全链条绿色制氢站科技项目正式签约。根据签约内容,双方将在巴西北里奥格兰德州合作建设包括上游制取、中游储运、下游应用在内的1兆瓦全链条绿色制氢站。中国国家电网巴电CPFL公司将联合北里奥格兰德州深入研究绿氢产业链,探索氢电耦合,促进绿色清洁能源发展,以科技创新的形式服务巴西东北部经济发展,助力巴西能源绿色转型。