以精细水煤浆为燃料的局域能源战略

通过精细水煤浆制备的经济分析及其特性介绍,规划设计了精细水煤浆的泵送过程及能源站建设,并分析了其运行的经济性,展示了精细水煤浆作为替代能源的巨大发展潜力。

局域能源市场多产消者P2P交易框架设计

随着局域能源市场中分布式能源的大量接入和电力系统运行方式的逐渐转变,具有电能生产/消费行为的产消者得到了广泛关注与研究。在此背景下,为提高小规模能源在局域能源市场中的就地消纳能力,设计了一种面向局域能源市场中多产消者的点对点(P2P)日前市场交易框架。在局域能源市场建立了P2P市场交易平台,并对产消者的基本特征进行了归纳分析,提出了典型的产消者组合类型;在产消者层面,采用供给函数均衡模型对产消者竞价行为进行建模,确立了含多产消者的P2P交易平台参与局域能源市场交易;采用连续双边拍卖机制对产消者之间进行P2P匹配,并确定交易过程中的拍卖价格和交易价格。最后,通过算例验证了所提P2P交易框架的有效性。

融合交通网的局域能源互联网多故障修复策略

针对局域能源互联网发生多故障时的失电负荷快速恢复问题,在考虑交通网与电网信息耦合关系的基础上,提出了一种融合交通网的局域能源互联网多故障修复策略。当局域能源互联网发生多故障时,首先能源路由器将故障信息传递给各虚拟微网;然后,虚拟微网通过控制分布式电源出力,再联合交通网信息对电动汽车进行调度,以优先恢复重要负荷和失电负荷恢复价值最大化为目标制定恢复策略;在此基础上,考虑到微网恢复能力以及电动汽车电池容量限制,当局域能源互联网仍有失电负荷时,结合交通网信息以网损最小为目标优化抢修小队路径,从而实现对关键故障点的抢修,提高恢复效率;最后,以IEEE 69节点系统为例,验证所提策略的可行性。

面向局域能源互联网的集成技术

介绍了局域能源互联网的设计总体思路、系统集成思路,针对系统集成技术从规划方案与终端接入匹配、设备与系统集成、系统与系统集成3部分开展局域能源互联网探讨与研究,研究成果在国家电网公司客户服务中心北方园区进行了实践。实践结果表明,通过局域能源网将区域内的电能及其他清洁能源转化为区域所需的冷、热、电等能量,使得能源及数据有效汇聚,实现能量流与数据流的有效融合及各能源间的优势互补、互联共享。

能源互联网下局域能源微网能量调度算法研究

局域能源微网是一种区域性的能源自治组织,由于能源互联网的整体建设具有时间跨度长和区域协调复杂的特点,局域能源微网是现阶段能源互联网建设的核心。局域能源微网能够从可再生资源中产生有限的能量,并负责区域内用户的需求。但是由于可再生能源发电和用户需求的随机性和波动性,每个局域微网必须对能量进行优化管理和调度。这要求能够合理的安排用户的需求,以及能够处理好相邻微网之间的交易。通常,局域能源微网之间的电力交易由广域中央电网进行定价。针对用户需求、电池储能、能源调配和动态定价提出了一种新的方法,利用一种新的深度Q学习算法,通过创建两个独立的神经网络实现对能源微网的调度优化。通过广泛的实证评估表明,提出的框架更有利于大多数能源微网,另外提供了详细的结果分析。

基于区块链的能源局域网储能优化调度研究

为实现能源局域网内新能源高效消纳、优势互补的目标,提出基于区块链的能源局域网储能优化调度研究。首先,基于区块链技术建立能源局域网能量流与信息流结合的模型,设计储能优化调度智能合约;其次,建立储能能量损耗最小和经济效益最大的双目标优化调度模型,以实现能源局域网综合效益最优;最后,通过算例仿真分析证明了所提方法不仅能保证储能主体交易信息公开透明,同时也为能源局域网储能实现综合效益最优提供依据。

基于区块链技术的能源局域网储能系统自动需求响应

区块链技术作为一种新颖的数据结构组织形式,在能源互联网领域的应用研究已经逐渐兴起,并崭露头角。区块链技术去中心化、智能合约、协同自治等特质,吻合了能源局域网(energy local network,ELN)自动需求响应(automatic demand response,ADR)项目的诉求,为此基于区块链技术提出ELN储能系统的ADR方法,探索区块链技术在能源领域的有益应用模式。研究了区块链视角下的ELN表征形式;借鉴拥塞价格算法,发展了去中心化的ADR准则,响应主体能够依托该既定准则自主响应系统补偿需求;在此基础上,建立了响应主体间的智能合约,以保障能量交易与利益分配的高效执行。以某办公区域ELN为例进行了仿真分析,算例结果验证了所述ADR方法的合理性、有效性。

能源局域网:物理架构、运行模式与市场机制

增加能源消费侧的运行灵活性是提升电力系统高比例随机波动新能源消纳能力的重要技术手段。建设电、气、热等多种能源互补的能源局域网(energy distribution network,EDN),可在非电能源系统中大规模利用清洁的可再生能源,显著提升电力需求侧的运行灵活性,甚至追踪并响应系统内新能源电源的随机波动。该文探讨EDN这一典型的综合能源系统,较为系统地讨论EDN典型的基础概念、物理架构与多能互补的工作机理。在此基础上,进一步提出EDN的3类工作模式及工作象限,分析其相对于智能电网典型应用的运行特征。面向新能源的大规模消纳难题,该文提出EDN的余量市场模式及其基本的交易流程,分析该交易模式对电力市场改革的积极意义。最后,展望EDN所亟需突破的关键技术问题。

基于模型预测控制的家庭能源局域网最优能量管理研究

能源互联网是解决未来大规模可再生能源发电接入,提高电力质量与用户需求侧管理水平,以及增强电网系统安全性、可靠性、经济性的重要手段。未来家庭能源局域网作为能源互联网的一种子网,由可再生能源发电设备、分布式可控发电设备、储能系统、电动汽车和智能负载等组成,有必要对其进行最优能量管理以实现经济、安全地运行,并与其它能源局域网协同以提高能源互联网系统的整体性能。文中在建立家庭能源局域网系统结构模型的基础上,构建家庭能源局域网能量管理的混合整数二次规划模型,并运用模型预测控制方法实现该能源局域网的在线能量管理。仿真结果表明,文中提出的基于模型预测控制的家庭能源局域网能量管理策略能够有效实现能量的优化分配,并在预测不确定性环境下具有较强的鲁棒性。

基于随机模型预测控制的能源局域网优化调度研究

针对高可再生能源渗透率的能源局域网中可再生能源输出不确定性、负载需求波动性和实时电价随机性对能源局域网优化调度的影响,提出了基于随机模型预测控制的能源局域网优化调度方法。通过分析能源局域网系统架构及其各类设备的特性,构建了混合整数二次规划模型的能源局域网能量优化调度目标函数,并运用模型预测控制框架实现该能源局域网的在线优化调度。提出了能够快速实现场景缩减,选出典型场景的两阶段场景缩减方法。通过与传统开环调度方法以及标准模型预测控制调度方法的比较,证明文中所提方法的可行性与鲁棒性。

考虑多源-荷-储协同优化的能源局域网系统能量管理研究

提出了一种兼顾源、荷、储及网内、网外全时段协同优化的建模与优化方法。考虑能源局域网网内、网外各可调度资源的实际运况及彼此之间的交互关系,根据可再生能源利用最大化和系统运行费用最小化原则构建了适用于分时电价和实时电价的网内/网外一体化能量管理与优化模型:在网内,引入需求响应机制和储能单元进行经济调度,以提高能源局域网网内各可调度资源间的自协调、自平衡能力;在网外,考虑网内自协调后仍存在供需失衡情况,对网外各可调度资源设置差异性交易电价和不同的使用权限并据此进行电量交易。最后,提出了3种不同的优化方案,并综合采用拉格朗日乘子法和协同演化算法对不同算例进行求解、分析,验证了本文所提方法的信度和效度。

适应综合能源局域网的市场化改革方案(英文)

中国当前的能源市场环境难以支撑未来综合能源局域网的快速繁荣发展,其主要原因在于,为了确保社会稳定,集中式能源系统享受了政府的高额补贴。这一政策给高效独立的综合能源局域网施加了较高的价格壁垒,导致其和集中式能源系统不是站在同一起跑线上公平竞争,从而难以向消费者灵活高效地供应能源。综合能源局域网,通过整合其内部能源供应资源和电、热、交通等能源需求,构建适应本地能源供应能力及结构的能源需求曲线,可以显著地提高系统运行效率。由于集中式能源系统的价格补贴优势,这一高效的综合能源局域网的能源供应价格却无法和人为维持低价的集中式能源系统公平竞争。为了解决这一问题,该文提出一系列的市场化改革和发展建议,以期构建优良的市场环境,确保综合能源局域网与集中式能源系统站在同一竞争起跑线上,促进能源互联网发展,提高能源消费者福利。

含分布式储能的能源局域网能量优化管理方法

为了克服可再生能源随机性的影响,提高系统能源利用效率,提出了一种基于最优能量流的含分布式储能的能源局域网能量管理方法。首先,构造多能源局域网信息流与能量流融合的模型,模型上层为信息交换的通信网络,下层为多能源局域网系统。然后,使用分层的集中式优化进行能源局域网网间和网内管理,其中网间管理优化整个多能源局域网系统的总运行成本,而网内管理则根据网间优化的结果,在每个能源局域网内,分别求出分布式储能的充放电功率。通过能量管理方法对分布式储能进行控制,可获得网间和网内的最优能量流,从而使整个多能源局域网的总运行成本最低。最后,在MATLAB/Simulink中搭建多能源局域网仿真平台,通过算例分析表明,在可再生能源与负载均剧烈波动的情况下,能量管理方法仍可以控制储能的运行来实现多能源局域网的稳定运行,并使能源局域网中的储能运行成本、传输线网损等最小,实现整个多能源局域网的总运行成本最小,即最优能量流。

基于江苏某园区局域能源建设的碳中和实施路径探索

中国计划在到2030年实现碳达峰,到2060年达到碳中和的目标。根据2050年后世界局域能源网络的发展场景和布局骨干情况,在关于高比例的清洁能源,研究了江苏某园区局域能源的碳中和的实现途径当中面临的一些问题,并分析了清洁能源的比例,给出了一系列的实现途径和解决问题的措施,对江苏某园区基于局域能源的碳中和实现途径探索与发展情况作出了展望。

应用于能源局域网的固态变压器运行研究

针对传统微电网中各分布式电源利用各自的并网变换器接入配电网而引起的系统结构复杂、控制管理困难、不利于协调优化、难以实现即插即用等问题,提出一种各分布式电源、储能设备和负载通过固态变压器提供的交直流接口接入系统的能源局域网架构,并利用所设计的固态变压器及分布式电源、储能的控制策略对该能源局域网的协调运行进行研究,以实现维持母线电压恒定和确保重要负载正常供电的目的;同时考虑并网和孤岛2种运行方式,设计4种工作模式,对各种运行工况和暂态过程下的能源局域网运行情况进行MATLAB/Simulink仿真。仿真结果表明所提控制策略能够减小高渗透率的可再生能源输出功率波动和负荷变化引起的电压波动,稳定母线电压,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

SEEIP核心企业局域智慧能源网络框架及优化配置方法

智慧节能工业园区(SEEIP)的核心企业能源配置对产业集群的循环经济节能降耗具有重要作用。针对SEEIP建设与既有工业园区核心企业能源系统的智慧化改造,提出一种基于信息和通信技术(ICT)的局域智慧能源网络框架,并给出了能源生产模块、能源转换模块与能源蓄存模块中各种能源介质及品位的能量计算数学模型。以经济成本与环境影响为目标的函数,给出了SEEIP企业能源网络系统配置的优化模型,并采用改进的差异演化算法(DE)结合数据库查询技术求解该混合整数非线性规划(MINLP)优化问题,给出企业能源系统最佳配置方案,以满足用户冷、热、电需求。

基于能源局域网的园区型微电网优化规划

合理地对微电网内部多种分布式能源(distributed energy,DE)有效配置是实现大区域能源互联网的基础与关键。首先阐述园区型微电网的概况,在此基础上利用精细化分析提出改善基础网架的方法。对于配电网主动性的提升借助'能源路由器(energy router,ER)'、混合储能系统(energy storage system,ESS)、交直流混合配电网及源-网-荷-储(generation-grid-load-storage)协调控制技术对园区型微电网(micro-grid)规划阶段展开分析讨论,综合目前国内外对微电网理论技术研究的成果和国内微电网示范工程实施的情况,给出园区型智慧微电网一般的优化配置方法。

考虑电-热耦合特性的能源局域网分层控制策略

目前,热力网络和电力网络在能源局域网中的耦合联系加深,共同为用户提供冷、热、电等多种不同形式的能源,但相关的协调控制技术仍不成熟。综合考虑不同能源资源之间的优缺点和互补特性,提出了一种分层分布式的协同优化控制结构。该结构以电网为核心,和热网进行协同优化、互联互通,同时借鉴了信息数据互联的思想,将能源融合为网络,并配以相应的通信手段,实现多能源协调互补和深度融合。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真平台对一个考虑电-热耦合特性的能源局域网进行建模仿真,验证了所提控制策略的有效性。

能源互联网背景下的电力储能技术应用研究

随着科技的迅猛发展,电力存储技术应运而生,该技术的主要功能在于实现能源互联网与智能电网的有效结合,确保电网能够保持在安全、平稳的运行状态,同时优化能源传输。科学有效的储能技术,有助于解决分布式能源问题,提升电网系统完善程度,推动我国电力行业的可持续发展。文章通过分析国内能源互联网发展现状,探讨能源互联网背景下电力储能技术的界定与功能,阐述能源互联网下电力储能技术的应用模式、技术分类和发展方向,以期为实现我国能源互联网建设目标提供助力。

面向能源互联网的多能源局域网两层功率优化分配

针对面向能源互联网的多能源局域网运行调度中的实时功率分配问题,提出一种基于多智能体两层一致性理论的多能源局域网实时动态功率分配策略。将能源互联网划分为若干个能源局域网,同时以各能源局域网和能源局域网内各分布式电源的增量成本作为一致性状态变量设计一致性功率分配算法,使得各能源局域网根据自身情况承担能源互联网系统的功率不平衡量,进一步使得各分布式电源根据自身情况承担能源局域网的功率不平衡量,从而达到降低系统发电成本的目的。该算法通过相邻智能体之间的信息交互,减少了数据通信量,并且能够很好地应对能源互联网和能源局域网拓扑结构的变化。仿真结果验证了所提方法的有效性和可行性。