考虑需求侧响应的含储能区域综合能源系统运行优化

为提高区域综合能源系统的经济效益,提出了考虑需求侧响应的含储能的区域综合能源系统运行优化模型。首先建立包含储能、分布式能源、微型燃气轮机、燃气锅炉、蓄热槽等区域综合能源系统模型和可转移负荷、可削减负荷的模型。然后以系统的总运行成本最小为目标,构建区域综合能源系统运行优化模型;最后采用cplex求解器进行求解,通过算例验证。结果表明,需求侧响应和储能对提高系统经济性具有积极影响,可转移负荷、可削减负荷、储能在系统的调度中起到了移峰填谷的作用,需求侧响应的引入能有效降低系统总运行成本和峰谷差,验证了模型和方法的有效性。

考虑综合需求侧响应的多储能区域综合能源系统运行优化

为了对区域综合能源系统进行优化的发展,依次将蓄电池、蓄热电锅炉和电转气(power to gas,P2G)设备加入能源系统中,分析加入不同设备后对系统运行的不同影响,之后考虑电、热、气3种需求响应,以系统运行成本最小为目标函数,建立包含各种储能设备的区域综合能源系统经济运行模型。设置7种场景进行对比分析,结果表明:在含多种储能设备的区域综合能源系统中,考虑电、热、气需求侧响应,不仅使负荷达到削峰填谷的目的,而且降低了弃风、弃光现象;考虑电、热、气多负荷综合需求响应比考虑单一需求响应可有效提高能源利用率,实现系统环保运行,具有良好应用前景。

区域综合能源系统多类型储能协同优化与运行策略

针对区域综合能源系统中多元异质能源的运行优化问题,提出了一种针对多能源协同供应的多储能系统协同运行优化方法。首先,结合综合能源系统的架构特征和系统的运行需求,建立了基于多目标优化的多储能系统协同运行优化模型。然后,综合考虑经济、环境和能效3个目标,采用改进的多目标粒子群优化算法结合逼近理想解排序法优化系统运行参数。最后,以国内某区域综合能源系统为例进行了案例分析,并探究了不同储能策略对系统的运行性能和协同优化效果的影响。研究发现,实施多储能系统协同优化策略,可以显著提升系统的经济性、环保性和能源效率。所提策略为区域综合能源系统中的多储能系统协同优化和多能源协同供应提供了可行的解决方案。

基于深度强化学习的电-气区域综合能源系统安全校正控制决策方法

电–气区域综合能源系统电、气相互耦合与影响,使得其安全校正控制难度大且对快速性要求高,为此,提出一种基于深度确定性策略梯度(deepdeterministicpolicy gradient,DDPG)算法的安全校正控制决策方法。首先,进行系统多能流与变量分析,建立安全校正控制的目标与约束条件。然后,构建基于DDPG的安全校正控制模型,设计目标奖励和各种约束条件奖励,提出结合基于综合灵敏度的安全校正知识经验设计目标奖励函数,使调整具有方向性,且目标奖励考虑能量枢纽(energy hub,EH)的经济效益及其可再生能源消纳;通过智能体离线训练,使其能够在线做出实时最优的安全校正控制策略,预先产生专家经验数据集存放于经验回放池,提高训练速度和收敛性。最后,通过含EH电–气区域综合能源系统仿真算例验证了所提方法的有效性。

含垃圾能源化处理及电动汽车负载的区域综合能源系统协调优化

传统能源系统互相独立、欠缺联动,容易导致能量的浪费,并且能源结构也难以优化。区域综合能源系统具备多能互补、高效利用的优点,是提高能源利用效率和环保性的重要改进技术。为了利用垃圾蕴含的能量和电动汽车负载端的能源消纳,文中建立一个考虑垃圾焚烧和电动汽车负载的区域综合能源系统模型,利用模型进行系统的优化调度研究。论文分析了系统内的多能源能量流通关系,而后对系统内的各种能源转换设备及电动汽车进行分析,引入垃圾能源化处理,将热能转化为电能,并利用电动汽车进行电能消纳的模式,得出区域综合能源系统的能源效益最大化的模型。通过python进行算例分析,结果表明,含垃圾处理和电动汽车参与的区域综合能源系统既能提高能源的利用效率,又能带来更优的经济效益。

综合能源系统下虚拟储能建模方法与应用场景研究综述及展望

为了促进多能耦合互补和实现可再生能源就地消纳,综合能源系统已成为多领域的研究热点。考虑到能源设备及网络的多样性、复杂性以及多种能源时间尺度的差异性,根据能量平衡原理,对系统内具有可调特性的源、网、荷进行储能化建模,并构成虚拟储能系统参与到综合能源系统的优化调度中。为了准确把握虚拟储能的研究重点,首先介绍了虚拟储能的定义、逻辑架构和技术内涵;其次针对综合能源系统源、网、荷端设备或网络,总结和归纳了4种虚拟储能建模方法和特性指标;然后重点分析了虚拟储能在4种典型场景的具体应用;最后展望了虚拟储能未来的发展方向。

考虑[火用]效率的区域综合能源系统配置与调度双层优化

文章针对含高比例的可再生能源的区域综合能源系统,综合考虑能量的数量和品质,提出了一种计及[火用]效率的双层优化方法。首先,建立了区域综合能源系统电、气、热、冷多能耦合的模型,并对系统内涉及的能量和设备进行[火用]分析,分别计算其能量品质系数和[火用]效率;然后,建立了兼顾系统容量规划和调度运行的双层协同优化模型,其中上层以[火用]效率和经济性为优化目标进行容量配置,下层以运行成本最低为目标优化机组出力,从而得到最佳方案;最后,选取某区域综合能源系统进行算例分析。与其他方案相比,文章所提双层优化方法可以为区域综合能源系统提供更好的配置和调度方案,[火用]效率可以更好地反映能量真实利用水平,实现高质量用能。

考虑广义储能和LCA碳排放的综合能源系统低碳优化运行策略

综合能源系统(IES)是当前能源转型低碳发展背景下实现“双碳”目标的关键,为了提高IES碳减排能力,需要充分利用需求侧负荷资源和传统储能设备等广义储能资源参与IES优化.首先,建立一种综合考虑可再生能源、能源转换设备、广义储能设备、能源市场交易的IES优化运行模型.然后,使用生命周期评估法(LCA)对IES中能源循环、设备循环的全过程进行碳排放量计算,并将碳排放成本纳入系统总成本.最后,利用仿真实验验证所提模型不仅有利于降低IES总调度成本,还能降低系统的碳排放量,有效促进IES的低碳发展.

基于碳交易-绿色证书联合交易机制的含CHP-CCS-P2G耦合的区域综合能源系统低碳经济调度

提出一种基于碳交易-绿色证书联合交易机制的含热电联产机组、碳捕集和电转气设备联合运行的区域综合能源系统低碳经济调度模型。首先,分析碳交易和绿色证书交易机制的运行原理并构建其模型;同时,研究绿证交易价格变化对可再生能源消纳的影响。然后,在热电联产机组中引入碳捕集和电转气设备,构建热电联产机组、碳捕集和电转气设备联合运行的模型,将碳交易-绿证联合交易机制引入该模型中,并且分析热电联产机组联合运行模式下的电力、热力耦合特性。最后,在算例中通过设置不同的调度场景进行对比分析,结果表明该策略可有效降低碳排放,扩大可再生能源上网空间,使系统的运行更加经济。

区域综合能源系统两阶段鲁棒优化实验案例教学

两阶段鲁棒优化可根据不确定性变化动态调整决策,有效改善日前决策保守性,从而为解决新能源不确定性的优化调度问题提供一种方案选择。由于区域综合能源系统两阶段鲁棒优化方法前沿性强、内容复杂度高、学习难度大,传统教学方法难以有效传达其核心概念和应用,无法很好地达到教学目的。为解决这一教学挑战,该文构建了区域综合能源系统仿真实验教学平台,提出了区域综合能源系统两阶段鲁棒优化实验方案,并设计了三个仿真实验案例。通过实验平台建设和案例设计,提升了学生对区域综合能源系统两阶段鲁棒优化方法相关理论知识的理解和认识,增强了学生的综合分析能力和工程实践能力。

考虑灵活性资源和多能共享的低碳区域综合能源系统联盟-配电网博弈优化调度

随着全国碳交易市场政策落地,为充分挖掘区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)低碳减排能力,提高多区域综合能源系统接入主动配电网(active distribution network,ADN)的经济交互效益,提出了考虑灵活性资源与低碳交互结构的区域综合能源系统联盟参与配电网调峰调度的优化调度策略。建立了以主动配电网为主体,区域综合能源系统联盟为从体的主从博弈模型。主体以最大化交互效益目标制定分时电价策略,从体成员间通过联络线实现多能共享,考虑碳交易制度以供能与碳交易成本之和最小为目标,响应主体电价策略,建立了下层多区域综合能源系统联盟合作博弈优化模型。引入包含需求响应、储能和电动汽车在内的灵活性资源,配合碳捕集-电转气耦合机组优化联盟内部各系统的低碳供能策略,满足联盟负荷需求。基于纳什议价理论完成联盟成员合作收益的分配。通过算例验证所提策略能够有效减少各区域综合能源系统碳排放,并保障主从交互经济效益。

计及广义储能的园区综合能源系统低碳规划

以综合能源系统的低碳规划为目标,建立了考虑蓄电池电储能、楼宇热储能、数据中心热储能为广义储能的通用统一模型,量化分析了广义储能运行灵活性对园区综合能源系统低碳化转型的支撑作用。计及负荷长短期增长不确定性与碳排放约束,建立了以规划年扩建成本与运行成本之和为目标函数的综合能源系统低碳扩建模型;以园区各设备运行约束为基础,考虑广义储能的灵活性运行方式,建立了基于能源枢纽的园区运行模型;以江苏省某工业园区为测试算例,分析了广义储能资源的灵活性运行对园区扩建规划的影响。结果表明,广义储能资源可利用时间转移特性实现多能源跨时段高效利用,有效促进了新能源消纳,保证了综合能源系统的规划方案兼具经济性与环保性。

面向多元灵活资源聚合的区域综合能源系统主动调节能力评估与优化:关键问题与研究架构

区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)通过对多元灵活资源的整合与协调,在本地多能源供需平衡的基础上优化可调节能力,进而通过共享可调节量实现跨区域能量互济,有望提升能源利用效率,在深入挖掘海量用户可调节潜力,充分发挥系统灵活性价值方面发挥着重要作用。该文首先系统分析多元灵活资源聚合下构建RIES的驱动力和瓶颈,对现有研究概况进行综述。基于当前研究路径,从RIES主动调节能力时空动态演变规律深度挖掘、复杂非线性动态RIES主动调节能力优化、多RIES集群分布式最优协调3个方面,分析RIES研究过程中的关键问题。在此基础上,从RIES“主动调节能力评估、自治协调优化、集群协同控制”3个共同影响系统经济稳定运行的重点问题提出多元灵活资源聚合下RIES的研究架构,并对关键研究内容进行分析和阐述。

新工科储能专业《储能与综合能源系统》的课程建设与实践

“双碳”目标背景下建设新型能源体系是保障我国能源安全的重要内容。在我国能源结构转型迫在眉睫的当下,储能科学与工程新工科专业建设应运而生。作为储能专业本科阶段的核心课程,《储能与综合能源系统》有着学科交叉、知识集成、方法融合、技术贯通等本质特征,对储能专业人才培养发挥着重要的支撑作用。本文以该门课程为例,基于华北电力大学储能专业学科建设思路和已面向两届学生开展的教学实践经验,重点阐述了该门课程的建设背景、核心特征、框架内容、特色亮点及实践经验,凝练了以“内嵌式、交互式、探究式、数字化、情景化、迭代化”为代表的课程特征,分析了课程建设目标及其达成度,为储能科学与工程专业核心课建设提供借鉴参考。

计及能量互济的多区域综合能源系统多目标双层优化

多区域综合能源系统(integrated energy system,IES)的能量供需关系复杂,增加了系统规划及运行调度的难度。为此,提出了计及区域能量互济的多目标双层优化策略。其中,规划层选取年化总成本、㶲效率及年碳排放量作为优化子目标,并对子目标赋予权重因子,建立多目标优化模型;调度层以日运行成本最低为目标函数,并计及区域能量互济的作用。分别采用线性权重递减的粒子群优化算法和整数线性规划方法求解规划及调度问题,实现了二者的协同优化。算例分析表明:双层优化策略将IES的运行特性纳入规划过程,提高了规划方案的可行性;应合理配置多目标优化的权重因子,以实现多目标的合理折中;区域能量互济能够优化IES的运行方式,提高综合效益。

考虑多能互补灵活性和用户低碳意愿的区域综合能源系统鲁棒优化调度

为了解决区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)中由于新能源出力不确定性和多能负荷波动所导致的灵活性不足问题,该文提出了一种考虑多能互补灵活性和用户低碳意愿的鲁棒优化方法。首先,计及新能源出力与负荷的共同影响,通过净负荷波动来刻画RIES电力子系统灵活性需求。为了计及用户低碳意愿对新能源消纳的影响,分别构建用户购买普通和零碳电能的效用函数。考虑多能耦合设备的灵活备用容量,建立包含多能灵活性供需平衡约束的目标为RIES总运行成本最小及用户总效用最大的三层鲁棒优化调度模型。引入设备最优运行区间对模型内时间耦合约束进行解耦,并采用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件和嵌套列与约束生成(nested column and constraints generation,NC&CG)算法进行求解。算例分析表明,所提模型可提升RIES运行的灵活性,促进新能源消纳,实现了RIES的低碳经济运行。

多主体参与的区域综合能源系统集中-分布式需求响应机制

区域综合能源系统是能源互联网建设背景下能源供给体系的重要发展方向,随着城镇区域内微能源网、虚拟电厂等具备电网互动能力的新用能主体相继出现,该文针对区域综合能源系统需求响应这一重要调控问题,提出一种考虑区域系统运营商与区域内多用能主体利益协调的实现机制。首先,针对传统集中式调度在保护用户信息和控制自主权方面的不足,构建了由运营商集中调度、新用能主体分布协同的集中-分布式架构。其次,针对运营商和各新用能主体的调峰责任分配和利益协调问题,引入区域调峰需求响应市场,并设计了相应的奖惩机制,在激励用户的同时,规范市场行为。此外,考虑供能安全性和新能源不确定性,建立区域供能系统和新用能主体双层用能优化模型,实现多能互补和能源梯级利用。最后,通过算例验证了所提机制的合理性和有效性,运营商和各新用能主体获得更高收益,且数据交互量少、业务流程简便,适用于现行市场机制下的实际应用场景。

含冷热电联供及储能的区域综合能源系统运行优化

利用区域综合能源系统提高负荷侧运行灵活性是提升电力系统内高比例可再生能源消纳能力的重要技术手段,并且区域综合能源系统内的储能设备可以通过解耦热电联系来有效降低运行成本。用场景分析法对可再生电源出力随机性进行建模,以揭示可再生能源的随机波动性对含有冷热电联供的区域综合能源系统的运行优化所带来的影响。在考虑系统内设备特性后,建立了包含能源转换设备、能源储存设备在内的区域综合能源系统模型,并采用Yalmip工具箱和商业软件Cplex在MATLAB中进行了仿真分析,求得了系统内各个单元最佳出力、机组组合和不同调度模式下总运行成本。仿真算例表明,含有冷热电联供的区域综合能源系统可以通过储能设备有效解耦其热电运行约束,充分发挥区域综合能源系统依附能源互联网运行所带来的经济优势,提高能源利用效率。

考虑碳交易机制的海港综合能源系统电-热混合储能优化配置

随着港口电气化进程逐渐加速,单一的港口供能方式正在向多种能源深度融合演变.为响应我国“碳达峰、碳中和”战略目标,进一步提升海港综合能源系统的经济与环境双重效益,提出一种考虑碳交易机制的电-热混合式储能优化配置方案.首先,建立海港综合能源系统模型,并给出计及碳交易市场的交易方案;其次,构建双层优化配置框架,上层优化配置混合式储能容量,下层引入碳交易机制,满足港口综合能源系统低碳经济运行需求;最后,结合网格自适应直接搜索法与自适应混沌粒子群算法优势,利用混合式优化算法对双层优化模型进行求解.以天津港的实际运行数据为例,验证该方法的有效性.算例结果表明,所提方法不仅可以降低系统的投入成本,还能显著减少港区碳排放,从而进一步提升港口经济和环境效益.

考虑电热需求响应的区域综合能源系统储能容量优化配置

综合能源系统中储能优化配置和需求侧响应的应用,可解耦热电联产机组(CHP)运行的“以热定电”约束,提高能源利用效率。因此,考虑源荷双侧发电、供热、用电、用热性能,在源侧加电、热储能实现热电联产机组的热电解耦,荷侧充分利用电、热综合需求(IDR)资源可调度资源,建立考虑综合需求响应的区域综合能源系统电、热储能容量优化配置模型。该模型考虑储电储热约束、功率平衡约束等,以区域综合能源系统年总费用最小为目标,解决电、热储能的经济配置最优问题。算例结果表明,电、热储能与负荷侧协调运行可降低运行成本,考虑综合需求响应可减少储能配置容量。源侧储能配置和负荷侧的综合需求响应促进风电消纳,提高综合能源系统运行的经济性、精准性和灵活性。