双碳目标下考虑源网荷储协同优化运行的新型电力系统发电规划

该文建立了双碳目标下考虑源网荷储协同优化运行的新型电力系统发电规划数学模型,综合考虑各种发电技术、储能以及需求侧响应的情况下实现投资和运行的总成本最低,并将双碳目标、可再生能源渗透率、弃风弃光率这些政策要求转化为约束条件融合到发电规划模型中。通过算例分析分别求解以火电、核电、风电光伏和风光储为主4种发电规划情形,验证了模型的有效性。最后,在双碳目标下建立以风光储为主体的新型电力系统,通过考虑源网荷储协同优化运行实现了规划时期该新型电力系统的发电规划,并求解出对应规划时期储能的最优配置方案。此外,通过该模型对不同渗透率下储能配置与弃风弃光率的量化分析发现,对于省级电力系统,弃风率和弃光率分别为5%和3%时,为了保证系统安全稳定优化运行,风电和光伏的渗透率最好都控制在20%~25%以内,同时储能装机容量配置为0.24~0.3倍风电装机容量加光伏装机容量。

基于蒙特卡罗树搜索和ε约束算法的配电网源网荷储协同运行优化方法

配电网负荷侧和需求侧出现的大量灵活资源给网络运行带来了较大不确定性。为了充分调动各种灵活资源、改善网络的运行状态,提出了计及源网荷储的协同运行优化模型。该模型以降低系统运行成本及提高电源侧和负荷侧的曲线相关性为目标,调控资源包括配电网中的分布式电源、可响应负荷、储能系统以及网架结构。针对多时段优化问题的复杂性,提出了基于蒙特卡罗树搜索和ε约束算法的联合求解方法,该方法同时还解决了传统配电网动态重构方法对重构时段划分不够客观的局限性。最后,通过对PG69标准配电网系统进行仿真分析,验证所提方法的有效性。

多目标优化的园区级低碳综合能源系统运行策略

低碳背景下,为解决工业园区能源需求和碳排放双重压力,构建由分布式可再生能源和清洁能源组成的低碳综合能源系统,首先建立园区低碳综合能源的源网荷储元件的数学模型,然后从技术、经济、能效和环境维度分析园区级低碳综合能源的源网荷储协同优化控制,最后设计自治、经济、低碳、高效和综合的运行策略,满足不同利益主体的目标需求。

基于二阶锥规划和NNC法的交直流混合配电网双层规划模型及其求解方法

随着直流配电技术的快速发展,未来交直流混合的拓扑结构将成为智能电网的重要形态,如何实现交直流混合配电网的规划及求解成为一个亟需解决的问题。为此,该文提出一种交直流混合配电网双层规划模型,同时综合考虑源-网-荷-储的协同优化运行。上层规划层,以投资成本和运行成本的综合成本最小为目标,考虑线路、分布式电源(distributed generation, DG)和储能系统(energy storage system,ESS)的投资规划;下层运行层,以运行成本和电压偏移量最小为目标,考虑有载调压变压器(on-load tap changer,OLTC)、分组投切电容器(capacitor banks,CB)、开关、可削减负荷、电压源型换流器(voltage source converter,VSC)、DG及ESS这些主动调控对象的控制。同时,为了有效地求解此双层模型,对模型上、下层进行关联建模,将其转换为单层模型,并采用二阶锥松弛、Big-M法和McCormick线性化方法等将此单层模型转化为混合整数二阶锥规划(mixed integer second-order cone programming,MISOCP)模型。由于最终的MISOCP单层模型为多目标优化问题,采用归一化法向约束法(normalized normal constraint,NNC)进行求解,以获取均匀的帕累托前沿。最后,对改进的交直流混合配电系统进行仿真分析,验证模型的有效性。

煤炭零碳开采技术

在分析能源革命和全球绿色发展大趋势的基础上,提出了煤炭零碳或近零碳开采技术的概念与总体发展思路。煤炭零碳开采技术按照物质能量守恒定律,通过清洁能源消纳与源网荷储协同优化、二氧化碳地质封存、生态系统碳汇提升等实现煤炭开采过程二氧化碳的近零排放。井工煤矿和露天煤矿均以分布式能源为基础,借用虚拟电厂技术将矿区内部资源聚合,对源网荷储协同优化,构建矿区综合能源系统,平抑可再生能源电力的随机波动性,使得不同能源形态之间的耦合更加紧密,为能量的多级应用以及能源的合理配给提供保障,使用清洁能源是实现零碳开采的根本途径。二氧化碳地质封存包括密闭封存、矿化封存和吸附封存等形式,煤矿可充分利用开采煤炭形成的地下空间、岩体裂隙以及深部不可采煤层封存坑口燃煤电厂的二氧化碳,实现封存二氧化碳、处置固体废弃物和减轻下沉的多重效果,是实现零碳开采的重要手段。提升生态系统碳汇包括强化国土空间规划、提高土地种植利用率、优选植物、改良复垦土壤等方式,土壤与植物碳汇是实现零碳开采的必要补充。