考虑碳排放金融市场的风-氢-火多能耦合系统交易模型

为适应碳排放权市场交易模式的多样化,提出基于现有碳排放权交易市场规则的风-氢-火多能耦合系统交易模型。基于配额和核证自愿减排量价格差,建立即期市场下多能耦合系统碳排放权即期交易模型。针对配额和核证自愿减排量的可积累性,结合欧洲能源交易所碳期权市场交易规则,提出远期市场下碳排放期权交易模型;基于广义自回归条件异方差模型改进B-S欧式期权定价模型,对国家核证自愿减排量看涨期权进行建模。算例将碳金融市场与电力调度进行有机结合,并针对现有模式、即期和远期碳排放权交易市场3种情况进行评估和分析,验证模型的有效性,为碳金融市场建设提供参考。

基于煤化工的多能耦合系统全寿命周期经济评估数学模型构建

本文以多功能耦合系统为基本对象,重点围绕其经济性评估问题展开探讨,由此提出可行的评估方案,实现对多能耦合系统全寿命综合性评估.共分为三大部分,首先总体概述有关于多能耦合系统的集成方案;在此基础上将全寿命周期净利润作为核心目标,提升风电的消纳能力,总结了系统约束条件,基于上述内容得到了经济评估数学模型,与此同时还展开了有关于多能耦合系统净利润的分析;最后,引入了实际风电场与煤化工企业,基于上述所提出的评估模型展开了经济性分析.

面向煤基低碳能源战略的大规模风/光-氢储能-煤多能耦合系统

煤基低碳是煤炭富集省区低成本、可持续实现能源供给侧结构战略调整的必然要求。阐述能源系统演进规律,面向山西省、新疆省等新能源和煤碳富集省区的煤基低碳能源战略,提出以大规模风/光互补电解水制氢储能为桥梁,构建清洁高效风/光-煤能源系统创新策略。以山西省为例,探讨基于大规模氢储能技术的煤基低碳能源系统的资源需求,高比例/100%新能源电力系统中大规模氢储能系统所需要解决的关键支撑技术,为包括山西省在内的煤炭富集省区的煤基低碳能源战略的实现提供借鉴。

风电–氢储能与煤化工多能耦合系统能量协调控制策略

为了更好地发挥风电一氢储能与煤化工多能耦合系统（WP-HES＆CCMFCS）消纳风电、降低化工能耗、减少化工污染的优势，实现WP-HES＆CCMFCS能量广域协调控制蓝图，针对WP-HES＆CCMFCS本地部分，分析其内部各子系统间能量传递与转换关系，基于气体产、耗过程动态平衡的原则，采用分层递阶控制原理，提出了以灵活调整优先级顺序为思想，以风电消纳最大化为目标，以煤化工系统额定不间断运行、氢储能系统（HESS）状态处于正常区间为约束的本地WP-HES＆CCMFCS能量协调控制策略，构建了本地WP-HES＆CCMFCS双层控制模型。最后，利用MATLAB／SIMuLINK搭建了本地WP-HES＆CCMFCS能量协调控制仿真模型并进行验证。结果表明，所提控制思路和方法能准确表征氢储能系统储能状态，提升风电消纳能力，实现既定目标。

综合考虑经济-环境-社会因素的多能耦合系统高维多目标规划

提高能源系统运行经济性、减少污染排放、改善能源利用效率是我国未来能源系统发展的重要目标。但是,在实际能源系统规划中,由于上述不同目标之间具有复杂的关联性,因此当问题的目标函数数量多于3个且存在不确定性参数时,现有方法往往难以实现对该类问题的有效求解。为应对上述挑战,该文提出一种面向多能耦合系统规划的高维多目标优化分析框架。首先,在深入剖析多能源系统中源荷耦合特性及其对系统运行影响的基础上,提出了综合考虑经济-环境-社会因素的综合能源系统多目标规划范式;然后,鉴于不同规划目标之间存在的天然矛盾性并充分考虑系统中供需侧行为的不确定性,分别以投资运行成本最小、用能效率最高、碳排放最小以及供能不满意度最小作为目标,构建了针对多能系统规划的高维多目标优化模型,该模型综合考虑系统元件容量配置以及终端负荷管理,并利用区间方法计及各不确定性因素的影响,从而使最终规划方案可有效兼顾最优性与鲁棒性;接着,根据所建模型的特点,利用模糊偏好函数法分别对目标函数和约束条件进行处理,将其转换为确定性优化问题,采用基于降维分解的带精英策略非支配排序遗传算法(DNSGAⅡ)对此进行求解;最后,通过相关算例分析,验证所提方法的有效性。

考虑电动汽车和需求响应的电-热-水多能耦合系统经济调度

在水电联产机组装机容量不断增加的背景下,提出一种考虑电动汽车充、放电策略和用户需求响应的电-热-水多能耦合系统经济调度方法。首先,构建电-热-水多能耦合系统的基本结构,并分析各系统之间的耦合机理;然后,以调度过程中发电、产热和海水淡化的总燃料成本最小为目标,建立考虑电动汽车充、放电策略和需求响应的多能耦合系统经济调度模型;最后通过仿真算例对所提方法进行验证,结果表明:所提方法有利于实现系统低碳经济运行。

严寒地区太阳能-空气源热泵耦合供热系统控制策略优化研究

以沈阳市JR-11办公楼为研究对象,设计太阳能-空气源热泵耦合供热系统并提出不同温度限值的控制策略。利用TRNSYS软件模拟系统运行,通过比较不同控制策略下系统供热量、耗电量和太阳能集热量,预测不同控制策略下系统的节能效率。结果表明:太阳能集热系统控制策略优化对提高集热量影响较小,集热量仅增加188 kW;空气源热泵系统策略优化后,系统供热保证率提高了10%;系统总体控制策略优化后,系统节能率约为18.35%。

新疆哈密地区风光互补、氢储能耦合煤化工多能系统研究

新疆哈密是我国综合能源基地之一,但近年来"弃风弃光"严重,同时煤化工严重污染环境。在前期研究发现:将风、光-氢储能及煤化工进行耦合,是一种有效的解决"弃风弃光"、减少污染的途径。文中整合风电、光伏、氢储能及煤化工资源,建立风光互补-氢气储能耦合煤基能源化工的多能耦合系统,该研究切合新疆哈密能源产业发展现状,有助于解决"弃风弃光"问题,促进就地消纳能力,同时降低煤化工对环境的污染,氢能还可以应用到未来新能源汽车等产业,最终促进新疆能源产业的健康可持续发展。

基于键合图的复杂多能域耦合系统相似理论与方法研究

探讨了复杂多能域耦合系统相似的基本要求,以适用于多能域系统建模的键合图为工具,给出了键合图的相似分析,在此基础上,从系统论的角度出发,利用层次分解法论述了系统在各层次上功能相似及结构相似的概念,并推导出了两类相似对应的相似条件,从而提出了一种能适用于指导复杂多能域耦合系统相似研究的相似理论与方法,并将其应用于一个典型复杂多能域耦合系统——高速轧机的相似分析。

基于氢能的风-火耦合多能系统设计与综合评估

为了提高火电机组深度调峰极限,挖掘其提升新能源消纳能力的潜力,构建了基于氢能的风-火耦合多能系统。建立了风-火耦合多能系统的设计框架,包括设计原则、系统组成及评价指标体系等,提出了富裕风电制氢支撑的风-火耦合多能系统的总体结构;考虑经济性、能源利用、"双碳"目标、可靠性这4个方面的影响因素,提出了风-火耦合多能系统的多尺度评价指标及其数学模型,并基于模糊层次分析-熵权法确定各指标的权重占比;以某地区拟建的风-火耦合多能系统结构设计为例,验证了所提方法的有效性,可为实际工程建设提供了一定的参考。

基于TRNSYS软件多能互补耦合系统的模拟分析

多能互补耦合系统是未来能源供应的主要形式,其核心在于因地制宜建立最小能耗组合不同的可再生能源,使得各种能源间优劣互补、相辅相成。本文基于TRNSYS软件对南京地区某科研楼的多能互补耦合示范项目进行模拟,得到太阳能-地源热泵-水源热泵-空气源热泵多能互补耦合系统,全天候保证科研楼的供暖和制冷需求,维持55~70℃的热水供应。系统的全年最小能耗为125 MW·h,能效比(COP)约为3。系统的总造价为31.89万元,运行约2年即可回归成本,具有良好的经济效益。

区域能源多能互补耦合系统优化配置研究

发展区域能源多能互补耦合供能技术是实现建筑能源系统转型升级、缓解能源需求矛盾的重要途径。对分别以燃气轮机和燃气内燃机为原动机的2种区域能源多能互补耦合系统优化配置进行综合评价研究,可为区域供能系统的稳定性、安全性及可靠性提供支撑依据。利用基于模型的数学规划方法以构建系统优化配置和评价指标模型,可实现系统结构、设备运行、设备选型的同步优化,并获得系统环境、热力、经济、电力调峰等综合性能。选取广州市典型医院进行案例研究,同时开展了浅表水热、地热、空气热等可再生能源应用研究。研究结果表明:系统优化配置和评价指标模型的验证具有有效性;广州市医院类建筑适合推广应用燃气内燃机多能互补耦合供能技术,该技术在经济、节能、减碳、电力调峰方面具有明显的优势;对于建筑面积15万m^(2)的医院,燃气内燃机合适的功率为3 MW;在可再生能源利用方面,在资源条件允许的情况下,应优先选择河水、湖水、污水处理厂中水等浅表水热,再依次选择空气热、地热。

有蓄能的多能互补耦合系统优化配置研究

基于燃气内燃机提出了一种利用可再生能源的有蓄能的多能互补耦合系统。利用混合整数线性规划方法,构建了一种系统优化配置模型,可实现包含蓄能装置在内的设备运行策略、种类、台数及容量的同步优化,并给出了经济、热力和环境影响等系统综合评价指标。以广州市某典型医院为研究对象开展了系统优化配置与综合评价研究。研究结果验证了模型的准确性与有效性,并显示蓄能装置引入后的能力:可以减小系统内其它制冷、制热设备的容量;各机组运行不再完全受负荷的限制,系统运行更加灵活;对系统节能减排性能影响不大,会提高系统经济性。

区域能源多能互补耦合系统在温室中的应用分析

针对典型温室,利用构建的优化配置模型,进行燃气轮机和内燃机两种区域能源多能互补耦合系统优化配置研究。从经济、能源利用率、环境影响等角度对提出的系统方案进行分析与评价,并与常规供能方案进行比较。结果表明:温室适合推广应用区域能源多能互补耦合供能技术;燃气轮机和内燃机系统均可行,燃气轮机合适的功率为4~4.5 MW,内燃机合适的功率为5~5.5 MW;燃气轮机系统的经济性更好,而内燃机系统在节能减排方面更具优势;在可再生能源利用方面,应优先选择河水、污水处理厂中水等浅表热能资源,其次再考虑地热资源。