基于IGDT理论的电-热耦合系统低碳扩展规划

为贯彻落实碳达峰碳中和(简称“双碳”)目标,促进低碳产业发展,国家采取一系列碳减排政策推动能源系统低碳转型。构建了考虑碳减排收益的电-热耦合系统低碳扩展规划模型,同时考虑到系统中具有的大量源-荷不确定性,基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)构建鲁棒低碳规划模型与机会低碳规划模型。采用IEEE-13节点配网和32节点热网组成的能源系统测试算例对模型进行对比验证,分析了鲁棒模型的风险规避特点以及机会模型的寻求收益特点,验证了IGDT方法在不确定信息并不充足时仍然能够量化不确定性,且能根据规划决策者不同的风险偏好在预期的投资成本范围内求得相应的最优规划结果。同时,对比了碳减排收益对两种低碳规划模型的影响,分析了两种模型的不确定性与碳减排收益的关系。最后,分析了储能配置对低碳规划的影响。算例结果证明了储能配置可有效降低两类规划模型的投资成本,即储能投资对规划决策者的风险偏好选择不敏感。

基于能源管线非线性拓扑风险指标的区域电-热耦合系统管线双层扩容规划

随着能源系统的发展,采用电能替代化石燃料进行供热是目前的主流发展趋势。本文针对电采暖设备接入原有电网造成的电网扩容问题,引入复杂网络理论中边介数的概念,定义不同拓扑结构下的管线重要程度,同时考虑非线性管线风险增长特性,建立区域电-热耦合系统管线双层扩容规划模型。最后,针对典型区域电-热耦合系统算例,进行了扩容规划求解分析。结果表明,由于主干管线重要程度较高,总体扩容方案更倾向于扩容主干管线,且扩容成本与管线风险呈负相关关系,相比线性风险指标,采用非线性风险指标使得越限较多的主干线路将更倾向于扩容。

考虑碳交易与绿证交易的电-热耦合园区低碳规划

电-热耦合系统是综合能源系统的典型形式,对其进行合理规划是推动“双碳”目标下园区低碳转型的现实需求。结合碳交易及绿证交易机制,将园区参与碳排放权交易及绿色证书交易的成本引入优化目标,提出了计及分布式光伏接入的电-热耦合园区综合能源系统低碳规划模型。该模型综合考虑了电、热异质能流的耦合特性及分布式光伏、储能设备的运行特性。在P6H10系统上设立3个场景对所提模型进行仿真验证,结果表明在规划模型中考虑碳排放权交易机制和绿色证书交易机制可有效促进园区内分布式光伏和热电联产机组等低碳设备的规划,从而促进园区的低碳转型。在此基础上,对碳交易价格和绿证交易价格进行了灵敏度分析,表明制定合理的碳交易价格和绿证交易价格可有效降低园区总的成本。

考虑电动汽车充电方式的热-电-氢耦合孤岛综合能源系统优化配置

为实现热-电-氢综合能源系统在满足多种负荷需求的同时,能有效地降低经济成本,提出了一种以经济性为目标的双层优化配置算法,研究了孤岛综合能源系统的优化配置。首先,搭建了热-电-氢混合耦合综合能源系统(the combined hydrogen,heat and power system,CHHP),然后考虑到设备购置、运维以及燃料电池、电解槽和蓄电池的老化建立了系统总目标函数。再采用上层算法为混合正余弦灰狼算法(gray wolf optimization with sine cosine algorithm,GWO-SCA),下层算法为混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)的双层优化配置算法对设备容量进行求解。最后运用算例,验证了该算法的优越性。并对系统中的电动汽车负荷考虑了多种充电方式,讨论了不同充电方式对配置结果和经济成本的影响。结果表明所提优化配置方法能够实现综合能源系统的经济、稳定运行。

考虑可再生能源不确定性的热-电耦合微能源系统多目标鲁棒规划方法

由于可再生能源出力具有高度随机性和间歇性,其大规模并网会严重影响电力系统的安全稳定运行。为促进可再生能源消纳,可通过大力发展热-电耦合微能源系统解决此问题。为此,提出一种考虑风电不确定性的热-电耦合微能源系统多目标鲁棒规划方法。以投资运行成本最小及系统峰谷波动最小为目标,构建热-电耦合微型综合能源系统多目标鲁棒规划模型。采用NSGA-Ⅱ和TOPSIS相结合的求解算法实现多目标问题求解。仿真结果表明,该方法可以提高风电利用率和系统经济性,对于工程应用有一定的参考价值。

考虑风电接入的电-热耦合能源系统安全性分析研究

随着多能源耦合程度的加深,电-热耦合能源系统发生级联事故的概率日益增大,其安全性面临新的挑战。针对现有区域综合能源系统安全域研究中未深入考虑风电不确定性影响的问题,建立了考虑风电接入的电-热耦合能源系统实用化安全域模型,提出了考虑风电接入的电-热耦合能源系统实用化安全上边界仿真求解流程。结合算例验证了所提模型的有效性,并对系统安全域的二维/三维安全上边界进行求解观测。结果表明,在二维/三维空间中,风电的不确定性会导致系统实用化安全上边界在一定区域内分布,不再是唯一确定的一条直线或一个平面,分布区域范围的大小与可视化观测管线容量和风机额定容量有关。