基于天然气、地热能和太阳能的多能源耦合系统优化研究

该文基于冷热电三联供系统、地源热泵、光伏和光热耦合的多能源耦合系统,构建了多能源耦合系统全工况优化模型,以能源、经济、环境的综合指标为优化目标,以燃气轮机的额定容量、决定是否运行燃气轮机的关键值、地源热泵供能与建筑负荷的比率、光伏面积和光热面积为优化变量,基于优先满足建筑总热需求的运行策略,以系统冷热电平衡和设备容量为约束,以粒子群算法对优化模型进行优化.提出的优化模型应用于北京的一栋宾馆建筑,得到了优化后系统的最优设备容量与运行策略,为多能源耦合系统的优化提供了参考.

岩溶地区地源热泵多能源耦合空调系统应用分析

本文以桂林市岩溶地质条件下某酒店工程地源热泵多能源耦合空调系统为研究对象,以土壤源作为水蓄能的冷热源,利用昼夜电价差减少运行成本费用。根据空调系统监测参数值选择最优冷热源联供模式的多能源耦合系统应用,对系统运行能效与费用进行统计。经分析其系统制冷能效比、制热性能系数均接近可再生能源1级能效测评值3.9和3.5。

混合型多能源耦合微电网的研究综述

化石能源的过度使用不仅带来了能源资源减少和气候恶化两大问题,还造成了当今社会经济和环境可持续发展缓慢。开发清洁、环保的能源替代品,已成为能源工业发展面临的新挑战。为了提高风电消纳能力、减少煤化工对环境的污染、以及降低反应过程中的能耗。根据现有的风力发电、电解水、氢储能和煤化工等技术的水平现状,本文最终构建了一个混合型多能源耦合微网的基本架构,结果表明多能源系统能较大程度地利用风能源。

海岛供水适用的多能源耦合供电系统研究

针对我国海岛及边远地区常规能源和淡水资源同等匮乏、新能源利用效率低等难题,提出了一种"风光互补为主、蓄电池为辅、柴油机备用"的联合供电系统。介绍了海岛海水淡化及新能源耦合技术现状,构建了基于风力发电机组、光伏阵列组、储能装置及柴油发电机的多能源耦合供电系统,并对最大功率跟踪、蓄电池充放电管理、自适应控制调节等关键技术进行了研究和探讨。应用结果表明,多能源耦合供电系统可为海岛供水提供稳定可靠的电力保障,具有良好的应用前景。

全可再生能源多能互补系统优化配置与运行探索

在机组100%为全可再生能源的多能互补系统的基础上,通过部分市网供电及“隔墙售电”消纳改进其容量配置和调度优化模型并通过LINGO求解,考察市网供电和“隔墙售电”对系统经济性和碳排放参数的影响。结果表明:随着隔墙售电的电价增长,系统的运行费用及蓄电池的容量随之下降,在售电电价增至0.33元/kWh后蓄电池单元容量趋于稳定;在售电电价达到0.37元/kWh后系统不再因电价的上升而引起系统运行策略的改变;园区多能互补系统相比不参与“隔墙售电”的传统系统,系统年总费用降低25.9%,年运行成本降低37.8%,碳排放强度由76.9 kgCO_(2)/(m^(2)·a)降至52.3 kgCO_(2)/(m^(2)·a)。

多能源耦合动力系统建模与能量管理策略研究

为缩短氢能源轨道交通装备的开发周期,节约开发成本,建立了适用于机车、有轨电车、城际列车等轨道交通装备的多能源耦合动力系统仿真模型,包含列车相关部件模型、多能源耦合动力电源模型及能量管理控制模型。关于仿真模型,着重介绍了基于规则型的能量管理控制策略,在降低整车的氢耗量、提高动力源的使用寿命方面,具有较高的实际应用价值。

多能源耦合系统的运行优化与改进分析

建立含有光伏系统、传统天然气三联供能源系统、储能系统、热泵系统等的多能源耦合系统运行优化模型.考虑各个主要设备耗电量,以运行费用最优为目标函数,针对不同典型日负荷需求,采用智能群优化算法获得系统的运行参数,进而分析研究多能源耦合系统的运行特性,并在原能源系统的基础上,针对原设计方案发电容量较小,分析研究如何进一步降低系统运行费用的改进方案.结果表明,基于萤火虫优化算法构建的多能源耦合系统的运行优化模型,可较为准确地求解多能源耦合系统运行状态参数;在能源系统原设计基础上,通过增加燃气内燃机机组的容量,可以显著降低典型日能源费用;制定合理的上网电价政策,可进一步降低运行费用.

太阳能双能源吸收式热泵耦合地埋管地源热泵供热——基于工程实例的分析与总结

以工程实例为基础,对太阳能双能源吸收式热泵及地埋管地源热泵供热系统的设计进行了分析,确定了系统形式及设备参数配置。对2种系统形式的耦合供热设计及基于不同目标下的运行方式进行了优化分析,确定了系统耦合方式及针对不同目标的运行方式。

基于联邦学习的综合能源系统集成需求响应机制

随着能源集成技术的发展,需求响应已经逐渐进化到集成需求响应(IDR),同时用户对于隐私保护的关注也日益增长。针对拥有冷热电设备和负荷的配电网侧综合能源系统,建立了多能源耦合交互模型,以反映不同能源消费行为之间的相互影响,并以运行成本最低为目标,以设备出力特性和多能源负荷特性为约束,设计了IDR优化模型。为了保护用户隐私,提出了联邦学习(FL)架构,重写IDR模型并将其置于该FL架构中进行迭代计算。仿真结果表明所提计算方法与不考虑耦合的传统需求响应方案相比,具有较好的成本优势;与其他分布式需求响应算法相比,计算效率也有所提升。

考虑需求响应的典型场景综合能源系统规划研究

对区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)的规划工作广泛涉及电能、热能、冷能等多类型能源耦合,面临很多挑战。实现多种能源间供给、需求协同互补并计及需求灵活性是综合能源规划过程中必须考虑的问题,因此提出一种考虑需求响应的区域综合能源规划方法。首先,分析工业园区、学校、医院和港区四类综合能源典型应用场景的能源配置和负荷需求,给出典型场景设备配置方案;其次,分别建立价格引导的电、热、冷负荷需求响应模型;最后,基于能源集线器(energy hub,EH)模型,建立以设备投资、运行成本和需求响应补偿成本之和最小为目标的综合能源规划模型,并采用线性化的方法对模型进行求解。相关算例表明所提方法能够有效开展典型场景下的综合能源系统规划,并降低规划成本。

计及设备变工况能效非线性的综合能源系统精细化协同优化运行方法

含冷热电气多能源耦合的综合能源系统涉及能源转换设备、能源运输设备等,这些设备具有非线性变工况特性,易导致较大的供需匹配偏差,需优化分配多台同种设备变工况运行时出力。为此提出了计及设备变工况能效非线性的综合能源系统精细化协同优化运行方法。建立系统内各类设备非线性变工况运行特性的协同优化运行架构,对非线性变工况设备运行特性曲线进行分段线性化处理;增加泵的能耗计算与管道流量平衡约束等,以提高综合能源系统的供需平衡与运行可靠性;以日运行成本最小为优化目标,建立优化配置模型。以某综合能源系统为例,设计多个场景进行仿真验证,仿真结果表明,考虑多台同种设备变工况特性可有效降低系统运行成本,减小供需偏差。

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。

面向新一代能源系统的风险评估研究现状及展望

我国能源转型的目标是发展低碳、高效的新一代能源系统。新一代能源系统将面临新的风险,有必要对其开展研究以定量刻画风险,识别薄弱环节,从而增加系统抵抗风险的能力,确保能源转型的成功。首先按照地理跨度从国家、区域、城市、园区和用户层面对新一代能源系统的概念进行了定义,进而介绍了对其开展风险评估的含义及意义。然后按照电、热、气、电-气、电-热-气等不同能源子系统的分类梳理了新一代能源系统风险评估的研究现状,进而总结出其中的关键科学问题,并展望了未来研究方向。

综合能源系统多时间尺度动态时域仿真关键技术

近年来,为实现多种能源互补共济与高效利用,集电、热、气于一体的综合能源系统在世界范围内得到了广泛的关注。高效、精确的多时间尺度动态时域仿真是支撑综合能源系统运行和控制的关键技术。文中以综合能源系统动态建模仿真为研究对象,首先介绍了典型综合能源系统的结构与动态过程。然后,从基础模型、仿真技术、数值计算3个关键点介绍了综合能源系统动态建模仿真技术所取得的研究进展,主要包括多能耦合通用建模理论、分区多速率仿真技术、异质能源网络高效数值计算实现方法。在此基础上,讨论了现有研究中仍需解决的关键难题,如变工况动态建模、多速率分区接口处理、数值求解格式选取等问题。最后,对未来综合能源系统动态建模仿真关键技术的研究方向与应用前景进行了展望。

综合能源系统环境下储能技术应用现状研究

随着可再生能源的渗透率不断增加,传统各能源子系统分立运行模式已不再适应当今电网的运行需求,综合能源系统(Integrated Energy System,IES)的概念应运而生。详细介绍了综合能源系统及其特征,阐释了在综合能源系统背景下与传统电网环境下储能技术的不同作用,详细分析了电–气、电–热、电力–交通等几个基本联合系统中的储能技术的研究重点问题。最后,对储能技术应用现状进行了总结,并对未来综合能源系统中储能技术发展做出了展望。

考虑垃圾处理与调峰需求的可持续化城市多能源系统规划

随着"垃圾围城"的日益加剧及城市能源体系中多种能源形式间相互融合的不断深入,垃圾处理设施供能与多能源系统间的相互影响和作用越来越成为城市能源系统规划所需考虑的重点问题之一。针对计及能源化利用型废物处理设施的城市多能源系统规划问题,该文研究废物处理设施的能源供需特性及其调峰潜力,提出垃圾焚烧电厂和污水制气设施参与电网气网调峰策略,构建可持续性多能源系统规划模型。最后参考东北某市的实际能源与垃圾堆存量数据,建立可持续化城市多能源系统规划仿真模型,仿真结果及分析表明,该文提出的多能源系统规划模型可有效降低城市多能源系统规划成本,实现垃圾处理能力、垃圾供能与调峰需求间的高效协调。

能源互联网风险评估研究综述(一):物理层面

化石燃料的逐渐枯竭和日益严峻的环境污染问题推动着新型能源利用体系——能源互联网的出现与发展。能源互联网以先进能源技术、电子计算机技术和互联网技术为基础,实现了对传统能源产业的全面革新,并对未来人类的生活方式和工业、社会发展产生深刻影响。在此背景下,该文总结回顾了近些年国内外有关能源互联网的研究成果,重点分析了能源互联网风险评估现有研究的理论方法及其存在的不足,提出物理层面能源互联网风险评估存在的关键性科学问题及其未来的研究方向,为能源互联网的安全、可靠运行奠定理论基础。

基于批量标准化算法的园区综合能源调度方法

水、电、气、热等多种能源的耦合损耗给园区综合能源调度优化工作带来了极大的挑战,能源互联网多类型、高频度的量测技术可为园区综合能源调度优化提供数据支撑,对此,提出一种基于批量标准化算法的园区综合能源调度方法。首先,考虑园区多能互补和多能源耦合损耗,构建源网荷储综合能效评估模型;其次,将园区多能源耦合元件进行细分,构建各类能源转换损耗评估模型;再次,考虑多能源综合利用效能,提出基于批量标准化算法的园区综合能源调度方法,并对各类能源设备进行日前调度与实时响应控制,以达到综合能源利用最佳的目的;最后,在四川某工业园区进行实例验证。运行结果表明,所提方法较区间线性规划调度算法能源消耗成本低5.93%,能有效降低能源消耗成本。

基于典型场景集的智能园区多能源微网多目标配置优化研究

构建面向智能园区的多能源微网是实现不同类型物理能源系统耦合,提高可再生能源终端能源消费占比的重要途经。通过制定恰当的多能源微网规划,对于保证多能源微网项目投资收益以及推动多能源微网有序发展具有重要意义。鉴于此,该文以园区级多能源微网为研究对象,在利用隐马尔可夫构建典型场景集以压缩系统历史数据的基础上,构建多能源微网配置多目标优化模型架构,并利用某园区实际负荷数据和分布情况,对比分析不同情景下2种不同配置方案的结果和优劣势,定量阐述了多能源微网在降低系统排放强度和系统投资成本方面的优势。

能源互联网规划研究综述及展望

能源利用技术的发展、信息技术的进步以及其深度的融合催生出了新的能源利用体系——能源互联网。能源互联网对多种能源系统进行协调优化,接纳大规模可再生能源,并提高能源利用效率。规划是能源互联网从理论到工程实践的第一步,只有在先进、合理的能源互联网规划的理论支持下,能源互联网的工程实践才能有效实施。该文首先基于已有的能源互联网的相关研究,按照"源–网–荷"的结构对能源互联网进行划分,其次介绍了规划建模所需的多种能源的负荷预测、描述多能源转化的数学模型和多能流潮流模型。基于此,从基本的规划模型、能源生产环节的规划、源–网环节的协同规划、能源消费环节的规划、规划模型的求解方法这几个方面对能源互联网的规划进行了分析、探讨。最后对能源互联网的规划的未来研究方向进行了展望。