自愈电网与分布能源

当前特高压大电网的发展和分布能源自愈电网的研发已形成两个不同的亮点。作者在阐述电网安全控制技术发展趋势的基础上,就有关自愈电网和分布能源的产生背景、研发过程、关键技术,及其和大电网之间的相互关系进行了分析和讨论。最后,提出了将某些自愈电网方法应用于当前大电网建设和运行的建议。

楼宇地下式分布能源站远程散热设备布置结构设计探析

天然气分布式能源系统,是国家鼓励优先发展的新能源项目,以天然气为原料,并建在用户端的冷、热、电三联供综合能源系统,它能实现对能源的梯级利用,达到很高的能源综合利用效率。该文结合华电产业园分布式能源工程实例,总结楼宇地下式布置的燃气分布式能源站远程散热设备布置结构设计的一些体会,以及设计中应注意的一些经验,为同类工程在电力行业的应用提高作参考。

中国南方地区典型楼宇群分布能源系统的装机方案与运行策略的研究

分布式能源系统以能量阶梯利用为主要目标,将制冷、供热与供电集成一体化的多联产总能系统,它将减小不断增长的能源需求对电网造成的压力,被认为是新时代电力工业的重要发展方向.分布式能源系统按照供应范围可分为区域型和楼宇型分布式能源站.分布式能源站设备繁多,不同地理环境导致其供能方式多样,所以,其合理的装机容量和运行策略值得讨论.以中国南方地区典型商务楼宇群为例,根据其热、冷负荷和电负荷分析分布式能源站的装机容量和运行策略,分析了南方典型楼宇群分布式能源站的节能效益,为同类楼宇群燃气分布式能源系统的开发提供重要参考.

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。

智慧绿色分布能源系统助力中国工业转型

我国工业领域最高奖项——第四届中国工业大奖在北京人民大会堂揭晓，陕西鼓风机有限公司荣获“中国工业大奖”，其智慧、绿色的分布式能源系统解决方案为供给侧改革提供了有效途径，推动中国工业转型发展。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

分布式能源接入的配电网灵活性注入域的评估

为应对分布式能源的接入引起配电网运行复杂化的问题,本文提出考虑分布式能源接入的配电网的安全域刻画方法和相应的灵活性指标。根据分布式能源的历史数据,生成考虑分布式能源间相关性的场景样本,并采用无迭代的潮流计算方法快速筛选不安全场景,最终完成分布式能源注入安全域的刻画及灵活性指标的计算。在改进的IEEE123配电网算例中,对所提方法进行验证,结果表明,所提方法可有效计算配电网安全域和灵活性指标。

油气站场分布式能源系统换热网络优化与分析

为实现油气站场工艺流程用能的优化和调整,采用天然气热电联供+吸收式水源热泵的分布式能源系统对站场用能进行了改进,以伴生气发电后的高温烟气作为水源热泵的驱动力,水源热泵负责制取高温采出水中的热能,实现了站内供电、供热系统的联合运行。通过问题表格法,采用夹点分析技术对分布式能源的换热网络进行了优化。结果表明,内燃机功率与水源热泵COP呈反比,排烟温度与水源热泵COP呈正比;在夹点温差为10℃的条件下,夹点温度为57℃,对应的冷流体温度为52℃、热流体温度为62℃;夹点分析优化后的公用工程加热量为1245kW,公用工程冷却量为1640kW,与优化前的分布式能源系统相比,分别降幅21.20%、19.72%。