基于多元储能的分布式能源系统优化调度方法研究

为进一步构建清洁低碳、经济节能的供能系统,研究建立了含风、光以及多元储能的分布式能源系统,针对北京某办公园区,采用DeST预测用户负荷以及当地风、光条件。以经济性、节能性和环保性三方面的综合效益最大为目标,提出一种自适应优化运行策略,分别采用穷举搜索法和遗传算法对系统优化调度方案进行优化。同时,采用以电定热运行策略作为对照,对比分析几种不同运行策略下系统的综合效益。结果表明:传统以电定热运行模式下的综合效益平均值为0.41;而在自适应优化运行策略下,使用遗传算法得到的调度方案,其综合效益平均值可达0.5,穷举搜索法得到的运行方案,其综合效益平均值可达0.51。

“双碳”目标下天然气分布式能源发展现状及机遇

为实现碳达峰碳中和(以下简称“双碳”)目标,必须建设清洁低碳、安全高效的新型能源体系。天然气分布式能源具有相对清洁高效、综合能源利用效率高、输出能源类型多等优点,是我国实现“双碳”目标的重要发展路径之一。为此,剖析了我国天然气分布式能源存在的问题和发展机遇,进而对天然气分布式能源项目的发展提出了建议。研究结果表明:(1)中国天然气分布式能源整体发展相对较慢,且不同地区之间发展速度也存在差异,现有项目主要集中在经济较发达的京津冀鲁、长三角、珠三角以及天然气资源丰富的川渝等地区;(2)中国天然气分布式能源发展面临的主要问题包括前期投入成本较高、电网企业与项目用户端存在利益冲突使得项目上网困难、项目用户端对能源消纳程度的不确定性影响其投资回报等;(3)随着政策普及、技术发展、碳交易市场完善及经济性的提高,天然气分布式能源项目发展有望进入快速发展期。结论认为,在“双碳”目标引领下,中国天然气分布式能源产业正处于重要的战略机遇期,建议从政策支持、调峰需求、碳排放收益以及技术突破4个方面加强研究;天然气分布式能源的高质量推进对我国构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系,助力实现“双碳”目标具有重要的现实意义。

基于绿色能源的分布式混合电推进系统性能分析

基于绿色能源的电推进飞行器是是航空运输业实现碳中和的重要技术途径。本文旨在利用理论分析和数值计算的手段,研究基于绿色能源的分布式混合电推进系统的性能,重点关注锂电池和固体氧化物燃料电池(SOFC)在航程和载荷方面的影响。本研究构建了一个包含多种能源形式的混合电推进系统架构,并基于能量流建立了功率传递模型,推导出综合考虑部件特征参数、能量分配参数、飞行气动参数的电推进系统航程方程和载荷方程。研究结果显示,在航程方面,锂电池的能量分配系数和能量密度对飞机航程有显著影响,特别是在能量密度阈值之上,增加锂电池的能量分配系数对提升航程有正收益。此外,SOFC的能量分配系数和效率的增加也提高了飞机航程,特别是在其高值区域。在载荷方面,上述锂电池和SOFC参数对飞机零燃料质量(MZF)和有效载荷具有重要影响,尤其在高能量密度、高效率和高能量分配系数的情况下飞机的载荷性能改善最佳。参数敏感性分析揭示了升阻比、边界层吸入(BLI)风扇效率、锂电池荷电状态(αsoc)和氢燃料剩余状态(αsoh)对航程的显著影响,其中在以往研究中较少出现的αsoc和αsoh的敏感性分析不容忽视,对其进行更为精确和可靠的状态估计有助于优化航程和载荷的性能表现。

分布式光伏对中国能源市场的影响

世界处于百年未有之变局,能源行业也进入变革时代,各种新能源概念频出,能源市场结构将发生巨变,能源行业的分析预测与投资决策面临前所未有的挑战。分布式光伏因其靠近能源市场的需求终端,能够将多个能源品种市场联系起来,在新形势下很有可能成为影响能源价格走势和中国能源市场结构的关键力量,值得深入研究。梳理了中国能源行业面临的新形势,在此基础上,基于分布式光伏的特点,分析了分布式光伏未来的发展趋势及对中国能源市场的影响,认为分布式光伏的快速发展将促进能源行业有效市场的形成,使能源价格成为配置资源的主要手段,使能源项目投资由资源主导型向市场配置型转变,并从国家、能源企业、投资机构等层面提出了相应建议。

面向高比例分布式能源接入的输配网两阶段风险调度研究

随着大量高比例可再生能源接入配电网,潮流呈现双向化,输电网和配电网互联性增加,分散独立的调度影响电网可靠稳定运行水平。面对输网与配网间互济需求增强的现状,提出了面向高比例分布式能源接入的输配电网两阶段风险调度研究。首先以最小运行成本为目标,构建考虑输配电网不同运行风险的日前经济调度模型,在风险限值约束情况下协同优化系统源网荷储多种可调资源;其次构建目标函数为综合风险值最小的日内风险调度模型,计算三类运行风险指标值,对日前可调控资源进行出力计划调整;最后通过改进的粒子群算例求解模型,证明了该模型可使输配电网间交互协调,协同优化运行成本与运行风险,验证了所提两阶段风险调度模型的有效性和优越性。

高比例分布式可再生能源交直流混合配电网运行调控:科学问题与技术框架

随着分布式可再生能源发电与中低压直流组网技术的快速发展,未来配电网必然向复杂的交直流混合形态演进,其运行调控技术面临许多新的挑战。在高比例分布式可再生能源交直流混合配电网(HR-HDN)运行调控技术发展需求分析的基础上,提炼出HR-HDN运行调控技术的3个科学问题,并以多类型可控设备协同、源-网-荷-储高度互动化和市场化需求为研究主线,从稳定控制、故障主动防御与恢复、电力市场机制辅助调控以及“平台+数据”数字化集成调控4个方面,提出了HR-HDN的运行调控技术框架。最后,对HR-HDN运行调控关键技术的未来发展进行了展望。

电力市场中分布式能源整合交互模型研究

开发考虑不确定性的电力市场模型,可促进分布式能源资源的市场整合,同时支持与电网公司合作解决网络使用问题。提出了一个整合交互模型,通过该模型激励灵活性发电来源以减轻可再生能源间歇性的影响,同时确保提供可靠的电力以及保证市场参与者获得一定效益。首先,分布式能源发电商在日前市场中竞标,如果无法实时满足其日前承诺,则会受到处罚。其次,为了对冲分布式能源不确定性,这些分布式能源发电商在事前期权市场从天然气发电厂等灵活性来源购买储备期权。天然气发电厂保留一些燃料以备分布式能源短缺的情况下使用,而分布式能源发电商则购买在需要时请求使用该储备的权利。然后,求解耦合的日前市场和期权市场中发电机组组合的最佳策略,并证明这些期权增加了电网从分布式能源中获取的发电量,并为灵活性发电厂提供了足够的报酬。在测试系统对所提出的方法进行了评估,与基准情况相比,基于所提出的交互方法在电力市场中实现了互惠互利的交易环境,促进了分布式能源整合。

含分布式新能源和需求响应负荷的虚拟电厂定价机制及优化调度

面对电网中分布式风电、光伏发电以及柔性负荷的广泛接入,将这些资源通过虚拟电厂(VPP)进行聚合,采用合理的电价机制来引导用户参与需求响应,可以有效提升新能源的消纳能力并降低整体运营成本。传统的分时电价机制往往难以实现需求响应负荷与新能源出力的良好匹配,可能会导致需求响应的不合理或过度反应。为此,针对包括分布式风电、分布式光伏发电和柔性负荷的VPP,提出了一种基于新能源出力的VPP内部定价机制,并设置电力交易优先级来引导VPP内部各资源优化运行,以VPP的整体运营成本最小化为目标,构建了一个VPP优化调度的混合整数线性规划模型。基于内蒙古某地区的实际数据进行仿真计算,结果表明,与基于传统分时电价的优化结果相比,该方法能显著提高新能源的利用率并降低VPP的运行费用。

分布式新能源接入对电网的影响分析

分布式能源系统作为一种新型能源利用方式,比传统能源更高效环保,将在未来电力系统转型中扮演关键角色。鞍山供电公司通过开展分布式新能源用户调研、接入配电网分析及展望工作,对现有新能源用户经济效益、政策落实情况及规划设计、调度运行等方面存在的问题进行分析,进一步提升鞍山新能源管理和服务质量,引领带动建设鞍山供电公司的市级新型电力系统。

基于分层深度强化学习的分布式能源系统多能协同优化方法

分布式能源系统的多能协同运行对于促进新能源的消纳具有重要意义。然而,分布式能源系统中源荷的不确定性以及异质能源网络的时空差异性,给多能协同优化问题带来巨大挑战。针对这一问题,提出了一种面向分布式能源系统的两阶段多能协同优化模型,通过采用长时间尺度控制和短时间尺度控制两阶段解耦决策方式,实现了对不同时间响应特性的复合空间进行序贯决策。然后,面对高维复合搜索空间和源荷不确定性因素,采用了深度强化学习无模型解决方案,并提出一种全新的分层深度强化学习算法进行求解。通过算例仿真验证了所提模型和求解方法的有效性和优越性。

考虑隐私保护和去中心化的分布式能源交易模式研究

为了缓解配电网分布式能源交易市场存在的计算压力大、个人隐私难以保护和抗干扰能力弱等问题,设计了一个考虑隐私保护和去中心化的分布式能源交易模式。首先,以社会福利最大化为目标构建了一个集中式的统一优化模型。然后,基于梯度上升和对偶分解方法对集中式模型进行分解,得到了相应的分布式的优化模型。进一步采用扩散策略,提出了一种基于组合适应的共识算法,旨在不引入市场组织者的情况下,仅通过主体间传递交易电价和供需不平衡电量等部分信息来实现市场的最优出清,并同时保护市场主体的个人隐私和减轻计算压力。最后,算例分析验证了该交易模式的有效性,以及在新能源出力不确定、市场主体加入退出等因素影响下的鲁棒性和可拓展性。

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。

区块链在分布式能源交易的应用架构及安全性分析

随着电力工业发展,电能逐渐还原商品属性。电力交易模式由集中式向分布式逐渐演化,引发市场主体互信不足、数据安全性不高、管理难度大等隐患。文章分析了区块链技术在电力交易市场中的应用模式。从定量分析了角度评估电力交易区块链信息安全性。结合区块链技术特征与电力交易通信机制,建立抗毁性与生存度指标,建模定量分析了“弱中心化”电力交易区块链通信网络安全性。算例分析结果表明,“弱中心化”分布式电力交易通信架构相比传统的中心化“星型”通信架构,在可靠度取值范围为0.90~0.99时,前者实际抗毁性比后者提高了2.67%~31.07%,前者实际生存度比后者提高了5.31~5.95倍。

混合多类型储能的分布式能源系统运行优化方法

对于含多类型混合储能系统的运行优化,通常将所有设备等效为一个整体,并未考虑各储能系统的运行特性差异等因素,最终导致设备利用率低,经济运行能力差。为此,首先以最大可再生能源消纳以及最小电网交换电量为目标,构建了优化函数模型。其次,考虑到多类型储能系统在充放电动态特性、运行成本特征以及SOC设定等方面差异,提出了一种结合能量型储能SOC一致性约束的双层解耦式运行优化方法,以适应分布式能源系统中的多类型储能协同运行。最后,以某个在建的分布式可再生能源系统工业示范园区数据为基础,对所提方法进行了算例验证与分析。结果证明,所提方法在保证分布式能源系统内多个能量型储能系统充放电同步性的同时,能够对具有相同运行特性的储能系统进行聚类,有效了降低计算复杂性,完成多类型储能协调与优化,并最终促进分布式能源系统的新能源消纳。

面向规模化分布式可再生能源并网的群网协同互动优化方法

实现规模化分布式可再生能源接入下电网的稳定运行,是低碳化转型新形势下电网优化运行的重要研究方向。针对分布式可再生能源聚合形成集群参与电网优化运行带来的多主体性特点以及随机性问题,提出面向规模化分布式可再生能源并网的群网协同互动优化方法。首先,通过在灵活性资源的约束空间中构建高维内接长方体,形成表征灵活调节范围的可调功率域,通过构造可调功率域对可再生能源集群波动范围全覆盖的灵活性约束,使优化结果在可再生能源集群随机波动范围内全场景可行。然后,基于电网运行多主体的自利自主特性,构建满足同质个体并行优化、非同质个体串行优化要求的势博弈群网协同互动优化模型,提出与模型相适应的分布式优化方法与流程。最后,仿真算例表明,所提方法有效实现了多主体协同互动优化,并保障了优化结果的全场景可行。

智能配电网中分布式能源的优化配置研究

智能配电网作为现代电力系统的重要组成部分和创新配电架构,其智能化配电功能和风险防控能力相比于传统配电网有很大的进步,然而,分布式能源所带来的挑战也对智能配电网的运行能力提出新的要求。研究智能配电网中分布式能源,通过分析智能配电网中分布式能源的种类、特点、应用优势及其与智能配电网的相互影响,并结合分布式能源配置面临的挑战,提出优化分布式能源配置的策略,具体包括加强智能调度算法的研究、加快多能源系统集成、促进分布式能源与储能技术融合以及构建智能监控与维护体系等,希望为相关研究者提供学术参考。

考虑互联协同的分布式能源站低碳多目标选址规划研究

“双碳”目标和能源转型的大背景下,区域综合能源系统内部耦合关系不断丰富,对于碳排放的管理不断严格,考虑互联协同的分布式能源站低碳规划问题亟待解决。为此,首先讨论了互联协同分布式能源站空间性能参数矩阵;然后计及负荷-能源站的管线建设以及环境成本、能源站-能源站的互联管线长度、各个分布式能源站规划容量等关键因素,提出了一种考虑互联协同的分布式能源站低碳多目标选址规划模型;最后,讨论了负荷不确定性对分布式能源站选址规划的影响,并且基于基准负荷确定性场景,在某城市实际算例中验证并讨论了考虑低碳需求前后各个分布式能源站的选址结果对比。

计及共享储能分布式多能源系统的多目标优化

计及共享储能的能源网络具有平等开放、经济高效的特征,是以新能源为主体的新型能源系统发展方向,但共享储能收益和能源用户成本的耦合与相悖限制了上述系统的规划与调度。基于此,文中提出计及共享储能分布式多能源系统规划及多目标优化方法,研究共享储能以及分布式多能源系统机组容量及出力的同步优化,并利用主要目标函数法以及(technique for order perference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)法获得了两目标约束下的系统最优配置。对1托4(1个共享储能服务4个分布式能源系统)的模式进行案例分析。结果表明,随着共享储能容量的增加,共享储能运营商收益与分布式多能源系统运行成本组成的非劣解越优,但非劣解改进优化的空间越来越小。

基于设备安全边界的分布式能源站实时安全风险评估及应对策略

在能源转型的背景下,多能耦合的分布式能源站发挥着重要作用。然而,随着多能耦合程度不断加深,能源站安全运行面临严峻挑战。提出基于设备安全边界的分布式能源站实时安全风险评估及应对策略。首先,以分布式能源站关键管线输出功率作为观测对象、多能流平衡方程作为约束,结合设备相互支撑备用关系,构建分布式能源站各设备安全边界,实现能源站故障运行状态的判断。其次,分析设备与管线故障源特征,提出考虑设备健康状态、天气因素和其他风险源的设备实时故障概率量化计算方法,构建考虑故障运行状态的分布式能源站安全风险评估模型。最后,针对高风险设备或管线,提出了兼顾安全性和经济性的储能优化应对策略,运用改进多目标粒子群算法求解Pareto解集。算例结果表明,所提安全风险评估方法能有效量化能源站安全风险。

含分布式能源配电网中考虑供电可靠性的混合储能优化配置

针对分布式能源(DERs)接入对配电网供电可靠性带来的不确定性问题,提出了计及供电可靠性的配电网混合储能系统(HESS)优化配置双层模型。首先,提取了5种负荷用户典型负荷时序曲线和风电、光伏机组典型出力时序曲线,并且基于序贯蒙特卡洛法建立了考虑DERs孤岛、HESS随机故障及运行策略的配电网供电可靠性仿真模型;其次,针对配电网故障情况下HESS运行优化问题,提出故障停电场景下HESS多目标优化配置双层模型以及考虑HESS容量分点和功率分点的充放电策略。最后,以改进IEEE-31节点系统进行算例验证,结果显示所提模型可使配电网综合供电可靠性提升0.118%,且DERs消纳量显著提高30%以上。