综合能源网络的时域Bergeron等效计算模型

在综合能源网络分析的统一能路模型的基础上,通过假设能源网络为无损传输网络,建立了综合能源网络时域分析的Bergeron等效计算模型,推导了无损综合能源网络波速度和波阻抗的计算公式,进一步地给出了基于节点分析法的综合能源网络暂态响应的计算流程,为复杂网络的时域分析提供了一种新的思路。

综合能源网络建模与运维技术研究综述

在当前多种异质能源耦合程度不断加深,清洁能源高比例渗透的背景下,综合能源网络耦合电、气、热、冷等多种能源类型,实现不同能源网络之间的协调规划与互济调控,被认为是促进可再生能源消纳和提高能源利用效率的重要手段之一。首先从综合能源网络的特性分析开始,对其多能流差异特性、天然气网络的管存特性、热力网络的热延迟特性进行重点分析;其次在综合能源网络建模方面,分别介绍3种建模方法:机理分析建模法、数据驱动建模法、统一能路建模法;在综合能源网络状态估计方面,梳理综合能源网络状态估计发展历程以及状态估计主要方法,并对综合能源网络运行可靠性评估的国内外研究现状进行阐述。最后对综合能源网络建模方法与状态估计两方面进行展望,可以为该方向的科研人员提供参考。

综合能源网络统一建模及其应用(一):时域二端口模型

综合能源网络的统一建模通过构造相同数学形式的能流模型从而降低求解难度,有利于实现电气热系统标准化运行分析技术。该文基于源荷二端口网络等值的思想构建了描述电气热能流传输与分布特性的综合能源网络时域统一模型。首先,采用中心隐式差分格式将电气热网络统一方程代数化,并利用差分网格的对称下三角特性提出基于初始和边界条件传递矩阵的建模方法,推导支路首–末端状态量的解析表达式,进而建立时域支路统一模型。接着,结合支路统一模型和拓扑关联方程,构造基于广义时域导纳矩阵的网络统一模型,最后根据电气热系统的运行特征推导各状态量的时域二端口方程。算例分析表明,文中方法准确性高,计算效率远高于传统差分方法。

考虑需求响应的用户端气-电综合能源网络优化控制

用户端综合能源技术是指整合传统发电、新能源发电、转换和储能技术,为实现用户端的能源高效利用,节约用户能耗成本,本文首先提出一种新型用户端气-电综合能源网络架构模型。该模型创新性地引入燃气发电机组及用户屋顶光伏发电单元,同时首次将家用电动汽车作为该气-电综合能源网络架构模型中的储能装置进行优化调度研究。其次,为优化该气-电综合能源网络架构模型的利用效率,节约用户端用能成本,首次将用户端负荷纳入气-电综合能源网络进行统一优化控制,引入包括负荷转移、负荷削减和灵活柔性负荷建模在内的需求响应优化策略,并研究了家用电动汽车及热储能装置的优化调度作用。并建立用户总能耗成本最小优化目标函数及用户能源消耗带来的温室气体排放最低优化目标函数,进行多目标优化。实验仿真结果表明,该新型用户端气-电综合能源网络架构模型具有较好的可行性,同时,采用负荷需求响应优化策略,发挥电动汽车及热储能装置的储能调度优势,并进行多目标优化求解,对于降低用户级的能源成本具有一定的作用。

面向综合能源网络的融合通信系统的设计与应用

针对目前综合能源领域没有通用的通信标准的现状,设计了面向综合能源网络的融合通信系统。首先构建了由源、网、储、荷四个模块组成的智慧园区综合能源网络架构,分析了综合能源网络通信需求,包括功能需求与性能需求;然后设计了面向智慧园区的综合能源网络融合通信系统架构,包括骨干网、接入网、驻地网,涵盖了主流通信技术的独立应用和集成应用;最后,通过工程现场应用验证了设计架构的可行性和有效性。所建立的融合通信系统具有设备模块化、接口标准化、网络可拓展等特征,支持能源网络节点通信设备即插即用,满足了智慧园区综合能源网络中工业控制、能源计量、设备状态监测等应用场景的通信需求。

面向综合能源的能源互联网通信系统设计

针对综合能源背景下的能源互联网通信系统进行了设计。分析了综合能源互联网通信体系,从能源管理、网络运行、实时连接以及即插即用等特点进行了说明。对能源互联网通信关键技术进行了论述,分析了能源路由器、信息感知和处理技术、网络技术和网络拥塞等内容在能源互联网通信系统中的具体内涵。设计了面向综合能源的能源互联网通信体系,着重描述了物理层、网络层、服务层和云端层的功能构架。针对所提出的请求响应通信模式进行了仿真分析,仿真结果表明了该通信机制能够满足综合能源互联网传输的业务需求。

综合需求响应研究综述及展望

需求响应(demand response,DR)是需求侧参与电网灵活互动的重要途径,其在能源互联网中的衍生为综合需求响应(integrated demand response,IDR),利用气、电、冷、热等不同形式能源间的耦合互补关系,在需求侧进行包含可调负荷、储能和分布式产能/能源转换设备的协同优化,激发综合能源网络的灵活性,有利于提升能源利用效率,降低供能和用能成本。该文首先介绍IDR的基本概念与框架结构,然后分析了IDR在需求侧的模型,对IDR的优化运行与求解方法的研究现状进行了评述,探讨了IDR的市场机制与商业模式,最后总结了目前IDR研究中的关键科学问题,并对未来的研究方向进行了展望。