基于电-热分时间尺度平衡的综合能源系统日前经济调度

综合能源系统能够提高能源利用效率、促进可再生能源消纳,已成为能源领域的重点研究方向。如何实现多能源的联合规划、协同运行是综合能源系统运行的重要问题。在热电联供型综合能源系统中,电能可实现实时调度;而热能具有热惯性,其供需可能不满足实时平衡,可依据某一调度时段内的总量平衡进行调度。基于此,提出了考虑电-热分时间尺度平衡的综合能源系统优化模型,寻求最优热调度时间尺度以满足用户舒适度及系统运行经济性双重要求。所提模型中电能为实时平衡,热能为调度时间尺度内的总量平衡,通过电-热分时间尺度平衡提高了机组运行的灵活性。用户舒适度采用国际ISO标准热舒适模型,可更加人性化地反映供热效果。以某省某区域冬季典型日为例进行仿真分析,结果表明所提模型能够得到最优的热调度平衡时间尺度与调度计划,在满足用户舒适度的同时提高了系统的运行经济性。

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。

基于IEC安全火花试验装置的电感分断放电电极热-电耦合的数值研究

研究基于IEC安全火花试验装置的电感分断弧前金属液态桥的形成是研究低压、小电流感性电路分断电子产生机制及电弧形成机理的关键。考虑镉盘电极微观表面形貌,基于流体动力学模型,建立了真空环境下钨丝-镉盘电极热-电耦合的几何与数学模型。数值模拟了极间金属液桥的形成过程,得出了液桥的温度分布、固-液相变过程和电压特性;探究了电路串联电感、初始电流及电极初始接触压力对金属液桥形成的影响。数值模拟计算结果表明,模型最高温度出现在接触区域中心,金属液桥形变受热膨胀力与马兰格尼效应共同作用;当接触区域温度均达到镉材料的沸点时,金属液桥完全断裂,此时电极两端电压与实验测量得到的最小建弧电压相符;电路电感大小对金属液桥形成基本无影响,而增大初始电流或减小电极初始接触压力会缩短电极熔化、金属液桥蒸发及完全断裂所需时间。这为进一步探究低压、小电流感性电路分断放电电弧形成及引燃机理提供了理论指导意义。

再论铁电体的热-电-力耦合内场

基于铁电体的热-电-力耦合内场的性质研究,本文进一步探讨其内场的其他性质。由于力学因素使问题变得复杂,故忽略力学因素,以简化后的物性方程为出发点,以一维体系为例推导了内电势与温度之间的关系,计算了内电场和有关的热力学力,给出了确定内电势函数中的积分常数的方法。研究表明,内电势是温度的线性函数,其中的积分常数可由内电场、温度梯度及输运系数确定。这有助于更深入地了解铁电-顺电相变,特别是一级铁电-顺电相变的内在规律。

热负荷参与调节的风-电-热电厂双阶段优化调度

供热机组的电出力受到供热负荷的限制,无法根据实时电价调节其最优出力。考虑到人体对温度的适应能力,室内温度允许在一定范围内变化,提出了供热负荷作为可调节负荷,应用于参与电力市场竞争的热电厂的优化调度,建立了热负荷参与调节的日前-实时双阶段优化调度方法。将风电场、电锅炉以及热电厂组合成风-电-热组合电厂,在日前调度中通过合理调整风电供热比例,向上级电网提交日前最优申报出力;在实时调度中充分利用可调节的热负荷,使组合电厂在实时辅助平衡市场中获得最大收益。仿真结果表明,热负荷参与调节的风-电-热电厂双阶段优化调度方法可以增加风-电-热电厂的实际收益,降低煤耗和碳排放,有效提高能源的利用率、缓解温室效应及供暖季雾霾情况的出现,具有显著的经济及社会价值。

参与气电市场的虚拟电厂内部优化随机模型

虚拟电厂总体降低了不确定因素的影响,但若不考虑其内部的随机性,则会使虚拟电厂在参与电力、天然气市场过程中,因其调度方案的保守性,难以获得最高的经济效益。为了充分挖掘虚拟电厂的经济效益,提出了一种气电市场下计及电价和风光不确定性的电-热-气虚拟电厂随机优化调度模型。模型目标函数为虚拟电厂总效益,即售电售热售气收益与电转气成本、碳捕集成本、碳排放权成本和燃料成本之差。引入超分位数方法将含多随机变量的虚拟电厂总效益最优模型转化为其超分位数随机优化模型,为了便于计算进而处理为其离散化计算模型,并利用空间粒子群算法进行求解。算例分析表明:虚拟电厂通过优化售电和售气方案来获得最优效益,在参与气电市场过程中考虑多种随机变量,使得虚拟电厂规避风险后有更多的机会获得更高的经济效益。

多孔介质的热-电-化-力学耦合理论及应用

本文针对自然界中不同种类的多孔介质,评述了包含化学效应的多场耦合力学问题的国外内研究现状.介绍了研究多场耦合问题的理论架构,并基于Biot唯象理论和热力学理论,建立了一般性的热-电-化-力学多场耦合理论,在此基础上,以化学-力学耦合理论为特例,利用相应的控制方程和本构关系,给出了线性耦合系统的变分原理,并证明了化学-力学耦合理论架构的封闭性.基于所提出的化-力耦合模型,通过数值算例解释了多孔介质中的化学-力学耦合现象.最后对多孔介质,特别是对活体生物软组织中的多场耦合研究中存在的问题进行了讨论,并展望了本领域的未来发展趋势.