计及短期运行灵活性的城市能源系统扩展规划

城市是能源消费与碳排放的主力.在“双碳”背景下,促进城市能源系统低碳转型已成为当前城市规划的首要任务.然而,在新能源出力占比增加的同时,系统的灵活性需求也随之增加.为此,提出一种考虑长短期不确定性的城市能源系统扩展规划模型,涵盖电、气、热多种能源形态,在规划的层面计及实时运行阶段的不确定性及运行灵活性,并采用随机优化方法进行求解.模型考虑新能源机组和能源枢纽中各类能源转换设备的容量扩建,通过施加碳排放配额约束来确保达成碳减排目标.算例结果表明,该模型能有效提高城市能源系统的经济性和新能源消纳率,并且可以满足不同的碳减排需求.

城市综合能源系统协同调控与互动交易研究综述

城市是工业、服务业的聚集地,是经济增长的主引擎,未来城市综合能源系统的发展目标将不仅仅局限于满足社会能源需求,还需要将视角提升到支撑城市全局发展层面。因此,城市综合能源系统协同调控与互动交易相关研究不仅是近年来研究的热点问题,也是促进人类和城市可持续发展的必要解决问题。该文首先分析了相关研究的发展趋势和发文热度。然后在模型层面,分别讨论了城市综合能源系统的基本协同调控模型以及满足零碳需求、韧性提升需求、互动交易场景下的协同调控模型;在决策框架和算法层面,就目前常用的双层优化、鲁棒优化、人工智能优化方法分别进行概括分析;对城市综合能源系统仿真软件的特点进行了归纳总结。最后,对城市综合能源系统中多能源协同运行灵活性潜力挖掘、全设备模型建模方法与信息交换技术、多元用户互动特性分析、信息-物理-社会深度融合的需求和挑战进行了展望。

应用于城市电网的新能源电力系统智能调度方法

现阶段,太阳能和风能是发展较为迅速的两种绿色能源,但其具有随机性,很难确定出力情况,在实际应用中会产生很大的不稳定性。文章以浙江省城市电网新能源电力系统建设为例,介绍了新能源电力系统的调度模式及其优势,并在城市电网新能源电力系统建设现状的基础上,提出了适用于城市电网的新能源电力系统智能调度策略,以期为我国城市电网建设提供参考。

电-氢-混氢天然气耦合的城市综合能源系统低碳优化调度

混氢天然气(HCNG)技术可有效解决大规模电制氢面临的纯氢运输成本高的问题。针对大规模风光消纳与城市综合能源系统(UIES)低碳优化调度问题,在源-网-荷-氢协同优化框架下,提出考虑电-氢-HCNG耦合与需求响应的UIES低碳优化调度方法。对电-氢-HCNG耦合单元运行特性进行建模,并引入用户单元需求响应机制,以系统运行成本最小为目标,建立UIES低碳优化调度模型。通过算例分析对所提模型进行验证,结果表明电-氢-HCNG耦合单元与用户单元需求响应机制的引入能够有效促进风光消纳,提高UIES低碳性。

面向废弃物—能源—经济耦合的城市垃圾物流收运系统设计:基于智能体建模的研究

针对城市垃圾运输两阶段设计“废弃物—能源—经济”耦合的城市物流收运系统,以北京市为例,选取128个社区收集点、18个转运站和6个发电厂进行智能体(ABM)建模,基于蚁群融合算法求解收运体系的车辆路径规划问题,通过算例分析对仿真模型进行验证。研究结论表明:(1)在城市垃圾收运全程中使用柴油车辆、汽油车辆等五种车辆收运垃圾进行发电产生的碳排放低于同等电力燃烧标煤产生的碳排放,实现“废弃物—能源”转换。(2)在“收集点—转运站”阶段使用3 t的电动车辆、在“转运站—发电厂”使用8 t的汽油车辆可达到成本及碳排放最优目标,体现“能源—经济”价值在城市交通环境以及垃圾量不确定的情况下该方案亦成立。

面向韧性的城市能源系统安全规则提取及优化运行

城市能源系统不仅需要具备高可靠性以应对小规模、大概率的日常故障事件,还需要具备高韧性以应对大规模、小概率的极端灾害事件。随着跨能源形式耦合以及电力电子化程度的不断提高,城市能源系统有望通过协调跨系统能量转移和海量电力电子设备快速调节提升系统韧性。首先,文中提出了极端灾害事件下城市能源系统两阶段韧性运行模型,综合考虑了电力电子设备快动态特性和多能源网络慢动态特性的建模与协调。其次,针对韧性模型存在多约束、求解复杂度高等问题,提出了基于稀疏权重斜决策树理论的数据驱动城市能源系统安全规则提取方法,将复杂的韧性模型转化为少量的混合整数线性约束,即安全规则,并内嵌至系统正常运行模型。最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性及其相较于传统模型驱动方法在计算效率上的优势。

考虑电-气-热-交通相互依存的城市能源系统韧性评估与提升方法

能源转型背景下,城市能源系统得到了快速发展。当高影响、低概率的极端事件发生时,城市能源系统可能因为各子系统间的相互依存关系而承受更大风险。针对此问题,该文提出考虑电-气-热-交通相互依存的城市能源系统韧性评估与提升方法。首先,针对极端事件的发生全过程,提出包含整体性和针对性两个角度的多维韧性评估指标;然后,建立电、气、热、交通各子系统及耦合元件的模型;进而,为实现系统韧性的提升,提出采用发电车紧急供电、维修人员调度、拓扑重构等措施,以及考虑建筑物热惯性的协同优化模型;最后,在一个92节点的电-气-热-交通融合系统中进行算例分析。结果表明,所提的韧性评估指标能全面地反映系统在各个阶段的性能;所提的韧性提升方法可以协调各子系统间的措施与设备,实现系统性能的维持与恢复。

考虑不确定性与交互功率的城市综合能源系统两阶段调度

城市综合能源系统运行优化面临新能源发电强随机性和强波动性、负荷功率不确定性以及系统参数不确定性的多重挑战。文中构建考虑聚合特性的用户侧灵活性资源调度模型,提出考虑不确定性与交互功率的城市综合能源系统两阶段优化调度策略。在日前阶段,采用混合随机鲁棒优化方法处理建筑群参数不确定性和源荷不确定性,得到城市配电网与上级电网的最优交互功率区间。在日内阶段,基于新能源发电和负荷的预测结果,采用模型预测控制滚动优化系统的调度策略。算例结果表明,调度策略能够保证用户的热舒适度需求,得到的交互功率区间具有较强的应对日内不确定性能力,同时降低交互功率短时剧烈波动对系统运行安全性和经济性的影响。

城市轨道交通智能化牵引供电系统关键技术

随着城市化发展进程的持续加快,城市轨道交通作为便捷、高效的公共交通方式,对于缓解城市交通压力、提高出行效率起到了至关重要的作用。然而,随着客流量和运营里程的增加,传统牵引方式已无法满足安全、高效、节能的运营需求,在此背景下城市轨道交通智能化牵引应运而生。智能化牵引供电系统结合了先进的传感器、通信和控制技术,旨在提高供电的可靠性和效率,该系统能够实现精准的能源管理,降低能耗和运营成本,提高轨道交通的安全性能。

城轨云能源管理系统模型研究与实现

介绍了基于城轨云平台的城市轨道交通能源管理系统模型,系统由中心级-线路级-车站级三级架构组成,在线路控制中心设置云平台后备服务器,主要完成数据存储功能,同时减轻了数据传输压力。当平台主干网或城轨云中心设备出现故障时,能源管理系统将通过后备线路服务器实现线路级降级运行。对能源管理系统的功能进行了阐述,该系统对轨道交通能源进行监测和综合管理,为城市轨道交通运营企业科学节能提供依据。根据该模型,在南宁地铁5号线一期工程中设计了能源管理系统,以电能管理模块为例,阐述了系统的功能架构,实现供电设备运行监测、能耗统计、能效分析等功能,并预留接入城轨云的接口,该线已于2021年12月开通运营,通过能源管理系统,取得了良好的节能效果。

城市轨道交通能源管理系统的总体设计及其主要功能

目的:为了加强城市轨道交通(以下简称“城轨”)能源的精细化管理,以信息化手段达到节能降耗的目的,对城轨能源管理系统的总体设计及其主要功能进行研究。方法:对城轨能源管理的现状进行了调研,从硬件条件、作业方式、信息化条件及管理方式等方面总结了城轨现有能源管理方式的痛点,提出城轨能源管理的应用需求。根据城轨能源管理需求,结合目前城轨行业的软硬件条件,制定了扩大能源数据资产管理范围、完善智能节能算法及构建数字能源管理体系等城轨能源管理的总体目标。从“源-网-荷-储”的总体设计理念出发,建立符合城轨行业统一的能源管理系统总体架构,并从智能调配、智能巡检、智能运维及智能控制等方面阐述了城轨能源管理系统的主要功能。结果及结论:形成了一套适用于城轨行业的能源管理系统,该系统的总体架构自下而上划分为数据感知层、网络传输层、数据存储层、数据处理层、数据分析层、应用层及表示层。

新型电力系统背景下新型能源示范城市路径研究

中国强调构建新型电力系统,逐步提高新能源占比,健全绿电消费机制,建设一批新型能源示范城市。党的二十大报告要求,深入推进能源革命,加快规划建设新型能源体系,努力建成一批新型能源示范城市。承德市作为国家级可再生能源创新示范区,目前正处在绿色能源转型和新型城市发展的关键时期。本文以承德市能源变革和转型发展为契机,构建以新能源为主体的新型电力系统,从能源角度梳理当前电力系统问题,为解决能源系统碳比例过高、打造100%可再生能源城市进行探索,对承德市建成“绿电”能源码头和新能源示范城市具有一定的现实意义。

城市排水系统施工中的环境保护措施研究

本文的主要目的是探讨在城市排水系统建设中应该采取哪些环境保护措施。首先,我们介绍了当前城市排水系统施工中存在的环境问题,包括噪音、尘土、土壤和水体污染以及空气质量等方面的问题。然后,我们提出了一些解决问题的办法,其中包括对施工现场进行管理和监测、使用可再生能源、实施可持续水资源管理等。这些措施可以有效地减少排水系统施工对环境造成的影响,并且有利于实现节能减排的目标。我们研究的结果表明,在城市排水系统建设中应该采取多种环境保护措施。

城市能源系统的分析方法及应用——评《城市能源系统:一种综合方法》

能源是人类生产生活的必要物质资源,直接影响着经济社会发展水平。城市作为人类居住生活的重要场所,对能源服务的要求更加严格。城市能源系统涉及电力、热力、交通、复杂信息网络等多个方面,需随时保持稳定供给,因此对城市能源系统供能进行分析并加强对城市能源系统风险的管控十分重要。由詹姆斯·科尔斯泰德(James Keirstead)、尼雷·夏(Nilay Shah)等编著,机械工业出版社出版的《城市能源系统:一种综合方法》一书,阐述了城市能源系统的概念与技术,并对其系统模型的优化设计进行了探讨,能够为现今城市进行能源管理提供指导。

能源互联网视角下城市配电网与其他能源系统的转化研究

在能源互联网视角下,城市配电网与其他能源系统的转化研究是基于城市配电网的多能互补和需求侧管理,将可再生能源、储能、交通等多种能源系统整合在一起,并在此基础上实现多能互补与协调控制,使其成为城市能源互联网的核心支撑。首先,分析城市配电网与其他能源系统之间的相互转化机理;其次,阐述城市配电网与其他能源系统之间的能量流、信息流和物质流;最后,以某城市配电网为例,对其与风电、光伏等分布式可再生能源的协同控制进行分析。

城市轨道交通线网级能源管理系统研究

随着全国城市轨道交通总里程的增加,轨道交通系统的能源管理得到越来越多的关注。与此同时,双碳战略对城市轨道交通进一步节能减排提出更高要求。现有的城轨能源管理方式普遍精细化、智能化水平不高,建设适用于某城市轨道交通特点的线网级能源管理系统十分迫切。从时代背景与轨道交通系统能源管理需求出发,指出既有能源管理系统存在的问题,最后重点介绍城市轨道交通线网级能源管理系统的研究成果。

能源转型视角下城市能源系统的形态演化及运行调控

随着能源转型进程的加速,城市能源系统(UES)的源-网-荷-储角色定位将发生重大转变,系统形态将向着信息物理高度融合、多能源分区互联的方向逐步演化。这一方面为UES的运行提供了更为丰富的灵活性资源,但同时也给运行调控引入了大量复杂的不确定性因素,极大制约了UES安全、经济与可持续发展。从UES能源转型过程中的形态演化分析入手,重点阐述了UES未来分区互联化的形态特征,剖析了新形态下UES运行调控面临的挑战,进而从互补潜力分析、运行态势感知、柔性互联控制、可靠性评估与韧性提升4个方面对UES运行调控关键技术展开讨论,并对相关技术问题的研究方向进行了展望。

智慧城市综合能源系统数字孪生技术及应用

传统城市向智慧城市的转型发展对能源系统提出了新的要求,建设数字化、互动化的综合能源系统是重要的应对思路之一。在先进信息技术的驱动下,综合能源系统的数字化与信息化水平不断提升,但如何充分发挥其技术价值仍需要探索。该文围绕综合能源系统的数字孪生技术,对其在智慧城市发展中的需求、价值与意义进行了分析,对其基本技术框架和技术挑战进行了探讨,对相关的关键技术问题进行了阐述,并围绕综合能源系统数字孪生在系统规划、运行、控制以及与城市多领域协同交互等方面的应用进行了展望,希望能够为综合能源系统数字孪生技术的未来发展与应用提供一些思考和借鉴。

低碳城市的能源系统

详细阐述了低碳城市的内涵,探讨了低碳城市的城市形态,并以上海为例计算了各产业的碳排放比例,指出了实现低碳城市所采取的主要措施。重点阐述了低碳城市和低碳区域的能源系统,认为低碳城市的低碳能源系统的实现,在国家层面要依靠改变能源结构,不断增大水电、核电和可再生能源比例,同时积极调整产业结构,将高能耗、高排放工业的过剩产能坚决停掉;在城市层面要在新区开发中充分利用当地可再生能源和未利用能源的资源,并实施比国家标准更严格的节能标准,把节能作为一种资源,实现能源系统的分布化;在用户层面主要是通过节能技术措施和倡导行为节能,将需求和能耗切实降下来。而能源总线和能源互联网系统,适合低碳城市能源利用的特点,是低碳城市能源系统的主要形式。

中国城市能源系统可持续性评价体系实证研究

为明确城市能源系统状况,需对城市能源体系进行全面而细致的了解,本文在全面分析城市能源系统的基础上,建立了城市能源系统能源流动图,并对其进行简化建立适合建模的简化模型。进而对城市能源系统进行研究,归纳出城市能源系统的影响指标。然后利用层次分析法筛选出其中对评价对象辨别能力较强的关键因素,结合相应环境因素,建立了能够全面反映城市能源系统的综合评价指标体系。本文首次将模糊综合评价模型引入到能源评价体系权重确定中来,建立了多级城市能源系统综合评价指标体系模糊综合评价模型。通过对北京市2000-2007年相关能源数据进行实证分析,结果表明所建评价体系能够根据优化权重结果找出评价对象问题所在,加大评价对象的差异性,放大评价对象间的对比程度,使得评价结果更加明显;同时和等权重计算结果比较分析发现,优化后的评价结果更加合理,并更加接近城市能源的实际状况,能够为城市能源系统规划提供合理的量化依据。