含光热电站的电-热能源系统优化运行机制

探索以风光为代表的新能源低碳高效利用是我国实现"双碳目标"的重要需求。光热发电(concentratedsolar power,CSP)作为新兴太阳能利用方式兼具低碳发电和高效储能的功效,但目前受限于自身发电成本较高及有限的市场补偿机制,其供能潜力未得到充分发挥。开发CSP储热系统的高温供热功能及其与电–热系统协调运行对提高新能源消纳、降低碳排放有重要意义。因此,建立了含CSP电站并且考虑绿色证书交易的电–热能源系统优化运行模型,从运行经济性、可再生能源利用率和低碳效益方面提出了评价指标。用IEEE标准算例系统验证了模型的有效性,并探索了CSP储热容量的最优配置方案,分析了不同绿证交易价格和系统收益分配比对CSP成本的补偿作用。最后用西北某省实际算例对CSP参与供热的可行性和灵活运行效益加以论证,为"碳中和"背景下CSP在电–热综合能源系统中的减碳规划和运行提供方法支撑。

制胶车间废热能源利用

根据国家提出的“蓝天保卫战”口号,坚决打好蓝天保卫战,必须“科学施策、标本兼治、铁腕治理”,能源利用现状与分析是前提、是基础。胶车间是粘胶短纤维生产中三大主车间之一,其主要任务是制得合格的粘胶供纺练车间使用。本文主要介绍合理回用在粘胶制备生产过程中产生的废热能源,同时列举几种实际的案例。

考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度

为了保护综合能源系统中不同运营主体的信息隐私,权衡系统运行低碳性和经济性,解决天然气网络鲁棒模型难以求解的问题,提出了考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度方法。考虑天然气网络和热力网络的动态特性、碳-绿证耦合机制,构建综合能源系统动态低碳经济调度模型;为了保护各网络运营商的数据隐私,根据能量耦合关系对综合能源系统解耦,建立电-气-热网络的分布式协同优化模型;在此基础上,考虑风电出力和多能负荷的不确定性,提出基于一致性交替方向乘子法的分布式鲁棒优化框架,并利用二阶锥对偶理论与交替优化方法实现含二阶锥约束和二元变量的鲁棒子问题求解。以修改的IEEE 39节点电力网络、比利时20节点天然气网络和15节点热力网络为算例进行仿真分析,验证所提方法能够在源荷不确定性条件下实现综合能源系统各网络分散自治运行,同时兼顾系统运行的低碳性和经济性。

微型热电联供能源系统的优化运行

随着可再生能源的快速发展和环境保护意识的增强,微型热电联供能源系统作为一种清洁高效的能源系统逐渐受到研究者的关注。通过综合考虑用户需求、系统负荷、环境因素等多个因素,运用先进的控制技术和预测模型等合理控制策略和技术手段,可以提高系统的能源利用效率和经济性,减少能源消耗、降低排放,为用户提供稳定可靠的能源供应。本文阐述了微型热电联供能源系统的运行原理,分析了其存在的问题,提出了相应的优化策略,总结了微型热电联供能源系统的优势和未来发展方向。

考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行

为解决现有综合能源系统运行灵活性差及风、光消纳难的问题,同时充分利用氢能实现碳减排目标,本文提出一种考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行方法。首先,基于光热电站和含电转氢余热利用的氢能系统模型构建电氢热综合能源系统。其次,考虑需求侧电氢热柔性负荷的特征和调节价值,构建含可平移、可转移、可削减负荷的电氢热柔性负荷模型。然后,进一步构建考虑电氢热柔性负荷调节特性的电氢热综合能源系统联合优化运行模型。最后,通过算例仿真验证所提方法能够兼顾经济运行与低碳效果,不仅可以提高光热电站与氢能系统的联合运行能力,而且能够有效提升系统运行的经济性和低碳性,电、氢、热负荷峰谷差分别降低6.68%、11.95%、8.35%,系统运行总成本降低24.4%。

计及可变流量调节模式的电热综合能源系统条件分布鲁棒优化调度

电-热综合能源系统(integrated electricity and heat system,IEHS)可以有效促进可再生能源消纳。构建区域供热系统精细化模型与合理的可再生能源不确定性出力模型是调度IEHS的两个难点。该文首先提出计及可变流量调节模式的IEHS条件分布鲁棒优化调度模型,主要有两点改进:通过构建基于修正模糊集的条件分布鲁棒模型建模可再生能源预测误差与其预测出力信息之间的内在依赖性,提升调度结果安全性与最优性;基于流体能量守恒方程与一阶隐式迎风格式建立可变流量调节模式下的IEHS调度模型,以期充分挖掘区域供热系统的灵活性,促进可再生能源消纳。所构建的IEHS调度模型为含有大量非线性约束的条件分布鲁棒模型,难以直接求解。对此,通过对偶理论与条件风险价值近似方法将条件分布鲁棒模型转化为含非线性约束的确定性模型,并提出自适应McCormick算法用以求解非线性约束。通过不同规模案例仿真表明,所提模型能够降低IEHS的调度成本,所提算法在保证可行性的条件下快速求出问题的近似最优解,最优间隙小于千分之一。

电-热-氢综合能源系统鲁棒区间优化调度

储能技术与风电相结合实现电能的时空平移是解决系统运行稳定性问题的有效手段。氢储能具有储存容量大、可实现电热联产联供的优点,具有很大的发展潜能。然而由于风电存在不确定性,氢储能系统在频繁切换工作模式时面临着不确定的热能需求。因此,文中综合考虑氢储能在间歇模式下的热能需求,首先,介绍了氢储能系统接入的电-热综合能源系统基本结构,将风电场与氢储能相结合构成风-氢混合系统;然后,提出考虑风-氢混合系统热平衡需求不确定性的电-热综合能源系统鲁棒区间优化调度模型;最后,基于对偶理论,对所提出的模型转化求解,通过算例对比分析各类情况优化结果,验证了氢储能在促进风电消纳、提高系统能源综合利用率方面的有效性,并证明了考虑电解槽和燃料电池工作温度能提高系统的工作效率并提高风电场并网功率。

电热综合能源系统稳态与区间潮流计算快速解耦新方法

综合能源系统稳态潮流计算是后续规划、运行等研究的基础。目前常采用的牛顿-拉夫逊法存在数值稳定性问题,且随着综合能源系统不确定因素增加,研究系统的区间潮流以实现综合能源系统的安全分析和评估变得越来越重要。首先,基于泰勒函数一阶展开和二阶展开,推导出热负荷流量和节点温度的解析表达式,该表达式实现了流量与温度的独立求解,无须解方程组即可得到系统稳态潮流。然后,分析流量和温度表达式的函数单调性,结合各热负荷值,确定了热负荷流量和热负荷节点温度的区间潮流解,所提方法在保证计算精度的同时,计算速度快且不存在数值稳定性问题。最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性。

基于综合能源热动系统的智能电网构建与运行研究

智能电网就是采用更为先进的信息技术,对电网进行全面的改造和管理。本篇文章以智能电网为研究对象,在综合能源热动系统技术的全面推进下,对智能电网构建以及运行进行深入研究,从智能电网构建方式,运行效率,未来发展趋势三个方面进行深入了解,提出优化措施,可以进一步优化提升运行效率更好,地满足智能电网的整体需求,这也为我国整体智能电网的使用和电力资源的把控提供了最大的帮助,也为未来我国整体智能电网的发展提供了有力的依据和技术内容。

基于大数据的综合能源热动系统性能分析与优化

近几年我国经济快速发展,国家对于能源的需求量不断提升。然而传统的能源消耗非常的大,所以在如此的背景下,各行各业都在研究和发掘。本篇文章以综合能源热动系统为研究对象,在当下大数据技术的背景下,对能源热动系统的性能进行深入的分析,从它的优势,劣势以及未来发展趋势三个方面进行全面了解,提出优化措施,更好地为综合能源热动系统未来能力水平提升提供一定帮助。

基于锅炉能源热解脱硝的氮氧化物减排效果研究

针对我国热电厂大量排放的氮氧化物问题,本研究以实际运行的锅炉为研究对象,采用能源热解脱硝技术对其氮氧化物排放进行减排研究。在考察了参数如反应物浓度、温度和反应时间等影响、优化条件的基础上,对比了能源热解脱硝前后锅炉氮氧化物的排放量,从而定量评估了该技术的减排效果。结果表明,该技术可以显著降低锅炉氮氧化物的排放,具有明显的环境保护作用。此外,该研究还发现,高效利用热能资源,不仅可以提升锅炉的整体运行效率,同时也可以减轻环境污染问题。本研究为采用能源热解脱硝技术应对氮氧化物排放问题,优化锅炉热技术提供了实际效果的参考与依据。

基于需求侧用户响应分析的电-气-热综合能源系统低碳经济调度

在低碳经济的背景下,为充分发挥供需双侧的互动潜力,提出一种考虑综合需求响应(IDR)和碳交易的电-气-热综合能源系统(EGH-IES)双层低碳经济调度模型。首先,提出考虑多能负荷自身特性、耦合特性和反弹效应的IDR模型和用户权衡经济效益、响应方式和用能偏好的综合效益模型。基于此,建立上层模型为引入奖惩阶梯型碳交易机制的EGHIES低碳经济调度,下层模型为IDR策略的双层优化调度模型。然后,通过Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件、对偶定理和线性化方法将双层模型转换为混合整数线性规划问题进行求解。最后,算例分析表明,综合考虑碳交易和多元负荷特性能促进供需双侧的联合优化,充分发挥EGH-IES的经济低碳性。

基于MST-改进PSO的电-气-热综合能源系统负荷恢复策略

以往故障恢复的研究大多集中在配电网方面且恢复目标仅为单一的负荷恢复量,未考虑资源成本以及能源消耗的环境保护成本等。对此,提出一种多侧协调优化的多目标负荷恢复策略,该方法不仅实现了网络的重构、较高等级负荷的优先恢复,还实现了系统运行成本最优。在系统发生故障后,分两阶段进行恢复:首先,使用最小生成树(minimum spanning tree,MST)对系统结构进行改造,实现系统网络的重构,形成可恢复负荷的最终区域;然后,综合考虑源侧资源购买成本、用户侧切负荷补偿成本以及碳排放环保成本等,构建优化目标函数,使用改进粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法对其进行求解,得到最终恢复方案。通过33节点配电网、14节点气网和6节点热网测试系统仿真,验证了该负荷恢复策略的有效性。

校园太阳光伏—热泵能源耦合系统的研究

高校是能源资耗消费的重要主体,广泛应用可再生能源技术是践行“绿色校园”建设的重要举措。以某校食堂为例,利用太阳能光伏和地热应用技术,探索构建多源一体供能的能源系统模型,通过分析计算,该能源系统是可行的。

基于概率预测的电-热综合能源系统灵活性聚合与优化调度

区域电-热综合能源系统源网荷侧具有多种灵活性资源,充分运用其调节能力可有效应对光伏出力波动对系统运行的影响。针对高比例光伏接入的区域电-热综合能源系统,提出基于概率预测的电-热综合能源系统灵活性聚合与优化调度方法。首先,基于光伏发电功率非参数概率预测结果,结合Copula函数抽样生成具有时间相关性的光伏出力场景;其次,采用自适应鲁棒优化算法聚合热网灵活性资源,以精确量化热网对电网的最大功率支撑范围,实现热电调度解耦;然后,基于光伏出力典型场景和热网功率最大灵活运行区间,建立考虑运行灵活性不足风险的系统随机优化运行模型,并通过求解该模型得到区域电-热综合能源系统联合调度策略;最后,通过算例分析验证了所提电-热综合能源系统灵活性聚合与优化方法的有效性。

基于图神经网络的电-热联合能源系统优化调度研究

电-热联合能源系统的优化调度对实现多能互补、节能减排具有重要意义。在使用强化学习方法实现能源系统优化调度工作中,将系统状态作为向量用来学习训练,忽略了系统设备间的连接关系。基于此,提出了基于图神经网络架构的值分布最大熵Actor-Critic算法的强化学习模型。将电-热联合能源系统建模为图结构数据,并输入提出的强化学习模型中,利用图神经网络模型提取系统状态并输出调度策略。所提模型可以充分利用系统的拓扑结构信息,实现更为有效地探索学习。算例仿真验证了所提方法的有效性。

电磁-机电暂态混合仿真在多能源系统动态建模中的应用研究

热力网络是多能源系统的重要组成部分。电网和热网建模机理和时间尺度存在较大差异,传统电力系统暂态仿真程序难以直接应用于电-热多能源系统动态仿真。根据电-热类比方法,采用基本电气元件构建了热力管道热路和水路等效电路模型。同时,基于查表法构建了计及设备运行特性的空气源热泵等效电路模型。为提高仿真效率,进一步提出了基于电磁-机电暂态建模框架的电-热多能源系统动态仿真方法。电网采用机电暂态建模,热网采用电磁暂态建模,空气源热泵模型作为接口模型,完成电网模型和热网模型之间的数据交互。电网模型与热网模型均采用毫秒级及以上仿真步长,实现了高效的多能源系统动态仿真。最后通过算例分析验证了所提模型和仿真方法的有效性。

计及热负荷需求弹性共享的多区域电-热综合能源系统协调调度方法

多区域电-热综合能源系统是包含多个独立供热系统的电热耦合系统,但能源市场的发展使得传统调度难以满足多个综合能源系统之间资源共享的需求。综合考虑区域间灵活性资源共享模式及协调调度求解手段,建立了多区域电-热综合能源系统协调调度模型。首先,对热负荷需求弹性进行建模,考虑区域间电能共享对多区域电-热综合能源系统调节潜力的影响,计及电网、热网传输约束,建立了多区域电-热综合能源系统协调调度模型。为解决多区域协调运行时各区域间的信息壁垒与利益分歧,采用交替方向乘子法对多区域电-热综合能源系统协调调度模型进行分布式求解。算例分析表明:通过多区域灵活性共享,各区域弃风率可以得到明显改善,即所建立的协调调度模型可以在保证各自区域间能源调度独立性的前提下提高整个系统能源利用率及灵活性。

电-热综合能源系统优化调度综述

随着热泵、热电联产机组和热电堆等电-热转换设备的快速发展,为提升新能源的消纳能力,减少碳排放,增加调度的灵活性,电-热综合能源系统越来越受到人们的关注。首先,对电-热综合能源系统优化调度模型进行梳理,从传统模型、能流差异性模型和增加电热耦合元件/储热设备模型3个方面进行了阐述;其次,将目前常见的目标函数及约束条件进行归纳,对现有模型的求解方法进行分类论述;最后,对当前研究存在的问题进行分析总结,并对未来发展趋势进行展望。

梧桐雅苑项目多能耦合分布式能源供热技术研究应用

本文通过对邯郸梧桐雅苑项目供暖需求分析,结合国家和地方清洁供暖政策和当地供热资源分析,通过方案论证分析,创新提出浅层地热能、空气能、常规热力耦合的能源方案,因地制宜采用基础下地源热泵解决地埋管场地不足问题,为分布式清洁可再生能源供暖提供了可行路径和技术支撑。