考虑阶梯式碳交易与电热需求响应的综合能源系统经济调度

在能源安全新战略背景下,推动可再生能源发展、降低碳排放将是未来发展趋势。为了消纳大规模风电的弃风功率以提升电网的调峰能力,首先考虑阶梯式碳交易机制,采用碳交易市场,利用碳交易价格达到控制碳排放的目的;其次基于分时电价形成用户用电舒适度与用热舒适度,构建电热负荷需求响应模型,在掌握电锅炉、储热装置和热需求可时移特性的基础上,通过风电供给价格弹性系数描述风电出力与电锅炉协议电价之间的变化;最后通过综合满意度指标评估负荷响应能力,构建了考虑需求响应和阶梯式碳交易机制的含蓄热式电锅炉综合能源系统优化调度模型,实现系统经济运行,并采用CPLEX求解器对所构建模型进行求解。结果表明所提方法能够有效促进风电消纳,减少碳排放量且有效降低系统运行成本。

考虑电热需求响应的综合能源系统低碳优化运行

综合能源系统既能提升能源利用率,还能明显提升能源消纳效率,从而提升系统碳减排能力。碳交易将市场机制引入电力系统,不仅能够保证系统的经济性,还能对碳排放量进行有效控制,对电力企业碳减排存在深远影响。同时,随着电力系统的不断发展,电网需求侧也逐步介入电力系统的管理,实现了源-荷两侧双向互动,使能源消纳效率得到明显的提升,有效减少碳的排放量。文章建立了园区综合能源系统模型,在此基础上引入碳交易机制和电热需求响应构建了低碳调度模型。基于对系统成本的考虑,分别对4种场景下的成本和碳排放量进行比较。研究结果表明,碳交易机制和电热需求响应的引入可以有效降低二氧化碳排放量,证实了该低碳调度模型在系统减排方面的有效性。

考虑电热需求响应的光热-电热综合能源系统源荷协调经济调度

负荷侧灵活性资源协同源侧多模式供热有利于电热综合能源系统低碳运行,为缓解“三北”地区“风热冲突”现象、提高风电消纳量从而降低系统碳排放量提出一种计及电热需求响应的光热-电热综合能源系统源荷协调经济调度模型。源侧通过配备储热装置的光热电站(Concentrated Solar Power,CSP)和电加热装置(Electric Heater,EH)协同热电联产机组(Combined Heat and Power,CHP)供热在一定程度上解耦其“以热定电”工作模式,网侧建立了稳态电热潮流,荷侧计及电热需求响应,模型的综合优化目标考虑了系统总运行成本、弃风惩罚成本及碳交易成本。基于改进的IEEE30电网与6节点热网系统对所建立模型进行仿真,算例结果表明源荷协调运行可有效降低系统总调度成本、提高风电并网发电量及减少系统碳排放量。

考虑广义电热需求响应的含碳捕集电厂综合能源系统低碳经济调度

构建综合能源系统(integrated energy system,IES),并对燃煤机组进行低碳化改造,同时辅以广义需求响应资源,是实现碳达峰、碳中和的重要途径。该文提出了考虑广义电热需求响应的源-荷协调IES低碳经济调度模型,结合有机朗肯循环余热发电和电热综合需求响应能增加源荷两侧灵活性的特点,改善了火电机组低碳化改造过程中存在的峰荷时段碳捕集水平不足问题。首先,在IES中引入余热回收装置,解耦热电联产(combined heat and power,CHP)机组“以热定电”约束,灵活CHP机组电出力。其次,考虑基于分时电价和供热舒适度模糊性的电热综合需求响应,与余热回收的热电负荷调节效应相协同,构建广义电热需求响应模型,并挖掘其源-荷协调低碳调度机理。最后,以系统运行总成本最优为目标制定机组出力方案,并采用CPLEX求解器对所构建模型进行求解。仿真算例表明:该方法有效提高了碳捕集电厂捕碳水平,兼顾了系统的经济性与低碳性,可为含碳捕集电厂的IES低碳经济调度提供参考。

基于柔性电热负荷需求响应的热电联供微电网双层优化

在大力发展可再生能源的背景下,为协调上层综合能源系统与下层电热负荷需求之间的利益关系。首先,提出一种动态定价机制,深入探索上下层潜在交互能力,系统上层给出各类能源价格,价格传递给下层后,由下层优化各机组出力,实现多利益主体互利共赢。其次,通过考虑柔性电负荷和柔性热负荷灵的综合需求响应能力,实现可再生能源更好的消纳。最后,采用CPLEX对双层模型迭代求解,验证所提模型及算法的有效性。

基于源荷储灵活资源协同的电热综合能源系统实验平台

当前能源转型背景下,发展综合能源系统是实现“碳达峰、碳中和”以及新型电力系统建设目标的重要途径。针对含多元化灵活资源的电热耦合系统,提出考虑“源-荷-储”协同的电热综合能源系统实验平台构建方案。设计考虑热电联产机组、电制热装置、蓄热罐以及电/热需求响应协同优化调度的实验案例,探讨实验平台在基础教学和拓展科研方面的用途。实验平台的建设为电气工程专业学生参与项目训练和创新实践类活动提供了重要的实践平台,有助于激发科研人员的探索性、创新性思维,促进理论研究和实验仿真的有机结合与良性循环,为综合能源系统领域的研究提供有力支撑。

计及地源热泵与电热综合需求响应的区域综合能源系统风电消纳策略

针对区域综合能源系统(RIES)中热电联产机组(CHP)“以热定电”运行方式导致的弃风现象,提出一种考虑地源热泵与电热综合需求响应协同配合风电消纳优化调度方法。在源测构建包含风机、光伏、储能、地源热泵与CHP的RIES模型,利用地源热泵协同配合CHP运行出力,消纳并网风电,解耦CHP “以热定电”运行约束,提升风电上网空间;在荷测针对电、热柔性负荷可调度价值,引入电价型和激励型两类需求响应(DR)协同风电并网消纳;以系统调度成本最小为目标建立源荷协同区域综合能源系统优化调度模型,决策各机组最优出力;基于商业求解器CPLEX进行多场景对比分析。结果表明:该策略可有效降低系统总调度成本,实现风电全额消纳,具有良好的社会经济效益。

计及电热综合需求响应的综合能源系统优化调度

综合能源系统能够提高系统运行的灵活性,提高对大规模风光等可再生能源的消纳。文章针对电热负荷的可调度性提出了一种考虑调度人员参与下的电热综合需求响应模型。对可时移电负荷的群聚合特性进行建模,以调度信号与负荷群聚合特性模型的偏差值最小为目标函数。再根据人体对温度的感知具有模糊性这一特点构建了热负荷调度模型。算例结果表明,考虑调度人员期望信号的综合需求响应提高了新能源的消纳且降低了系统的运行成本,更大程度上减轻了各机组频繁调节出力的压力以及抵偿新能源出力的变动。

考虑分布式光伏发电特性的CHPV组合优化调度

近年来光伏装机容量逐年提升,为进一步提高光伏的消纳能力,满足居民的电热需求,本文首先分析分布式光伏的发电特性,提出一种由微型热电联供机组和光伏机组的组合机组,简称CHPV组合,构建以运行成本最低为目标的CHPV组合优化模型,采用K-means聚类方法对某地一年的光伏数据进行聚类,生成3个典型的光伏出力场景并代入CHPV组合优化模型中,采用Cplex对本文所提模型进行仿真验证。结果表明,本文所构建的CHPV组合可有效满足居民不同季节下的电热需求和提高光伏的消纳能力。

基于主从博弈理论的共享储能与综合能源微网优化运行研究

综合能源微网与共享储能在提高系统能源利用率方面具有显著效益,逐渐成为目前研究热点,如何建立一套共享储能背景下综合能源微网优化运行模型是当下亟待解决的问题。文章首先介绍系统运行框架,分析系统内各利益体的功能。然后,分别针对微网运营商、共享储能服务商以及用户聚合商建立优化运行模型。分析微网运营商与用户聚合商间的博弈关系,提出共享储能背景下微网运营商与用户聚合商间的Stackelberg博弈模型,并证明Stackelberg均衡解的存在性与唯一性。最后,在MATLAB平台上进行算例仿真,通过Yalmip工具与CPLEX求解器进行建模与求解,利用启发式算法与求解器结合的方法优化微网运营商与用户聚合商的策略。结果表明,所提模型不仅能有效权衡微网运营商与用户聚合商的利益,也能够实现用户聚合商与共享储能运营商的收益双赢,采用的求解算法能够保护微网运营商与用户聚合商间的数据隐私。

计及三主体竞价的综合能源系统日前迭代出清策略

为解决竞争性市场环境下如何有序协调综合能源系统各主体日前出清问题,提出一种三主体交互迭代的联合竞价出清策略。首先介绍参与竞价出清的构成主体以及各自的职能和作用。其次给出产能基地与上级电网基于报价逐轮竞争售电权、运营商与用户集群通过能价和负荷调整量制衡主动电热需求响应的多轮迭代竞价出清策略。然后具体分析三主体在该竞价机制下实现自身利益的方法与可行性,并分别构建各主体竞价模型,包括三者的目标函数及构成要素、用户集群的主动电热需求响应损失函数及约束条件、产能基地与运营商的定价函数及约束条件。最后通过算例仿真分析三主体的竞价出清计划和经济效益,表明该策略可引导综合能源系统各主体在竞争性市场环境下保持良性运作,从而验证本文所提策略的可行性和有效性。

一种基于用能行为分析的多源-荷互补集成规划方法

针对单区域交直流系统受能源类型和机组容量制约,难以实现能源高效利用和稳定控制频率的问题,文章提出一种考虑多能源互补的多区域交直流系统频率稳定联合控制模型。该模型首先建立单区域多能源能量耦合模型;再基于交直流混联电力系统的能量传递关系,建立交直流系统潮流模型;然后,基于多能源互补和多区域协调,建立考虑多能源互补的多区域交直流系统频率稳定联合控制模型。通过多区域交直流混联系统的算例分析表明,文章所提出的模型具有一定的鲁棒性,可以实现多区域交直流系统频率稳定联合控制,降低系统运行风险。