高光伏渗透下考虑源荷不确定性的含分布式储能的综合能源系统规划

随着光伏接入配电网的渗透率越来越高,传统的综合能源系统规划方法由于忽略对光伏和负荷不确定性考虑以及本身方法的问题,难以充分发挥综合能源系统优势应对高光伏渗透率配电网。为此,在高光伏渗透配电网的基础上,考虑光伏和负荷不确定因素的影响,从配电网和用户两个层面,构建了一种考虑光伏和负荷不确定性的综合能源系统两阶段规划模型。第一阶段模型是以综合能源系统并网的最小数量为目标函数确定综合能源系统最佳并网位置和数量;第二阶段模型是在第一阶段的基础上以综合能源系统自适应鲁棒经济调度成本为目标函数确定综合能源系统并网的最佳容量;运用灰狼优化算法完成两阶段规划模型求解,确定综合能源系统最佳的并网位置和并网容量。通过算例仿真验证所提综合能源系统规划模型的有效性。

工业园区光伏储能一体化的“零碳”能源系统规划研究

在我国发展低碳经济的背景下,将多个新能源与储能技术相结合,将为我国新一代能源体系的优化改造提供新思路。本文以一个工业园区为例,在对其资源状况进行了详细的分析后,对三种太阳能-蓄电集成的“零碳”能源体系进行了初步探讨。在此基础上,建立基于“太阳能+熔盐蓄热+电解储能”的多维储能组合模型,并对该组合的多维储能组合进行仿真研究,以期为该组合的多维储能组合设计和应用奠定理论基础。

区域综合能源系统规划研究综述

区域综合能源系统作为能源互联网的重要物理载体,对提高综合能源利用效率、消纳可再生能源、保障供能安全可靠及节能减排具有重要意义。对区域综合能源系统进行合理有效规划,要打破行业壁垒,从技术、政策、地域等多方面实现突破。文中对区域综合能源系统规划中的多能耦合理论、负荷预测方法、技术经济性分析、规划优化建模与求解等关键问题进行了系统地总结归纳,对各问题所涉及的国内外研究现状、存在问题及难点进行了分析与概括。结合目前最新研究进展,概括了全面涵盖区域综合能源系统源、网、荷、储等环节的通用性能流模型、规划模型及求解流程,并对未来的研究方向进行了展望。

双碳目标下低碳综合能源系统规划关键技术及挑战

双碳目标下,能源系统深度脱碳势在必行。低碳综合能源系统是通过集成碳捕集技术、提高非碳能源比例、充分调动源-网-荷-储各能源环节灵活性资源等方法,主动或被动降低碳排放的多能源系统形态。文中对低碳综合能源系统规划关键技术进行了评述和展望。首先,梳理了现阶段能源转型目标和路径优化方法;然后,从碳捕集和可再生能源消纳两方面对低碳综合能源系统关键要素建模方法进行总结;在此基础上,根据不同低碳综合能源系统层级的特点,分别评述了集成碳捕集技术和高比例清洁能源的跨区级低碳综合能源系统规划方法、考虑多类型分布式清洁能源和灵活性资源的区域级低碳综合能源系统规划方法、计及用户用能及建筑特性的用户级低碳综合能源系统规划方法;最后,对不同层级低碳综合能源系统规划面临的挑战进行了展望。

基于可持续发展的水电能源系统规划

可持续发展模式强调的是社会、经济、环境的协调发展。为此,对水电能源开发与可持续发展的紧密关系进行了论述,分析了现阶段我国水电能源开发现状和前景。在总结水电能源开发面临的可持续发展问题的基础上,提出了基于可持续发展的水电能源系统规划对策,从而为水电能源系统规划新政策、新理论和新方法的研究确定方向。

考虑供能成本与碳排放权收益协同的新型乡村能源系统规划

针对部分乡村地区能源网架结构薄弱及地理位置分散等造成的电、热、气供能质量低、成本高、环境友好性差和碳排放高等问题,该文提出一种考虑供能成本与碳排放权收益协同的新型乡村能源系统规划方法。首先,研究分散式乡村的多种类能源供给与需求特征,建立有效兼顾城市和乡村能源与垃圾处理需求的再生能源利用基地模型及其选址优化方法;之后,研究基于有线能源网络和移动能源网络的乡村多能源供能成本、碳排放权收益与可靠性、环境约束间的协同优化方法,建立乡村再生能源利用基地与多能源网络联合规划模型;最后,以东北某城市及其周边多个乡村的多能源数据和垃圾处理数据为基础进行仿真分析,结果表明,提出的规划模型在提高乡村能源系统投资效率的同时,能够有效提升乡村电、热、气等多能源供给的经济性、可靠性和生态环境友好性。

计及交通流量调度的智慧综合能源系统规划

为满足多元化能源需求和优化能源分配利用,提出一种基于配电网、天然气网和交通网的集多种能源转换设备为一体的一站式综合能源站构想。基于此构想,提出一种智慧综合能源系统规划模型及其求解方法。模型不仅对综合能源站内的多种设备考虑投资选型,还计及了交通出行用户的流量混合均衡。为求解所提出的混合整数非线性规划模型,该文应用二阶锥松弛方法和基于特殊有序集的分段线性松弛方法对模型进行处理,将原模型转换为可由商业优化求解器CPLEX直接求解的混合整数二阶锥模型。最后,仿真基于一个三网耦合的系统对所提模型进行求解。结果表明,所提模型和方法的有效性,说明考虑交通流量调度的综合能源系统规划能有效提高环境和经济效益。

工业园区光伏储能一体化的“零碳”能源系统规划研究

随着低碳社会的发展,有机整合多种新能源发电和储能技术为能源系统规划转型提供了新的方案。以某工业园区为背景,通过分析该园区资源情况,研究提出了3种综合光伏储能一体化的“零碳”能源系统方案。通过建模计算,以综合能源系统运行成本最低为优化目标确定了“光伏+熔盐储热+电化学储电”方案,为相关区域综合能源系统规划项目提供参考。

基于风电不确定性模糊量化的综合能源系统规划方法研究

综合能源系统是能源结构转型与发展过程中的关键环节,也是高比例可再生能源并网型能源互联网的具体实现。由于多种能源耦合以及可再生能源不确定性等因素的影响,综合能源系统规划设计对经济性和环保性提出了更高要求。文章提出了考虑风电不确定性的综合能源系统能源供给单元容量协调规划决策方法。首先结合风电不确定性集合的区间数量化方法,建立了基于直觉模糊集的风电不确定性量化模型;然后通过对电力系统、热力系统、天然气系统的能源供给单元经济成本和环境成本进行分析,提出考虑风电不确定性的综合能源系统能源供给单元容量协调规划决策模型及求解方法,最大限度降低综合能源系统经济成本和环境成本,提高风电的并网容量;最后通过算例仿真验证了所提规划方法的正确性和有效性。

面向工程应用的用户级综合能源系统规划

用户级综合能源系统是提高用户用能效率和用能经济性的重要手段。该文从实际工程应用的角度出发,提出一种基于最大利用小时数的用户级综合能源系统规划流程和方法。首先,建立用户级综合能源系统的整体模型和关键设备模型,描述各类能源在长期运行中的转换与流动关系。其次,提出包含前期资料收集、负荷预测、天然气冷热电联供系统容量预配置、设备选型与容量配置四个主要步骤的规划流程,并建立了用户级综合能源系统优化规划模型,模型以全规划周期建设和运行成本最低为目标,考虑了功率约束、能量约束、设备运行约束和用户场地约束等条件,并通过Matlab调用YALMIP工具包和CPLEX求解器进行求解。最后,分别以医院、工业园区的用户级综合能源系统为典型算例,验证了所述方法在不同用能类型和用能特性场景下的有效性,并对设备年最大利用小时数、用户电负荷占比、天然气价格等关键因素进行了灵敏度分析。

考虑岸电负荷弹性的港区综合能源系统规划模型与方法

建立考虑岸电负荷弹性的港区综合能源系统规划模型,精细化建模岸电负荷;其次,将模型解耦为岸电负荷弹性与综合能源系统规划两部分,计算港口-船只主从博弈模型下的岸电负荷曲线;最后,采用最佳响应法迭代求解考虑岸电负荷弹性的最优综合能源系统规划方案.仿真结果表明,该模型可以帮助合理配置港区资源,有效提升港区的用能效率,增加港区收益,助力港区节能减排.

考虑多功能区差异性以及冷热电负荷平衡的综合能源系统规划

以冷热电联供系统(CCHP,combined cooling,heating and power)为核心设备,通过组合多种能源生产设备形成提供多种能量流的综合能源系统(IES,integrated energy system),能提高能源效率和经济效益;同时,在IES规划时考虑不同功能区的冷热电负荷特性的差异性,有利于进一步发挥其作用。在此背景下,提出了一种考虑多功能区差异性以及冷热电负荷平衡的综合能源系统规划模型。首先分析了功能区的冷热电负荷特性并建立了负荷典型场景,进而结合IES结构,提出了一种考虑多功能区冷热电负荷差异性的IES规划模型。算例采用某IES示范区验证了模型的有效性和实用性,算例分析结果表明,通过联络线可充分利用多功能区的差异互补特性以满足IES冷热电负荷平衡,同时也产生了明显的经济效益。

考虑可靠性的电-气综合能源系统规划研究综述

随着燃气机组(natural gas-fired plant,NGFP)的大规模应用和电转气(power to gas,P2G)技术的逐渐成熟,催生出了新的能源体系-电-气综合能源系统(integrated electricity-gas energy system,IEGES),规划是IEGES从理论到工程实践的基础。为了提高IEGES的利用效率和供能的可靠性,本文首先介绍了IEGES的研究现状,并针对现有研究存在的问题,概括了IEGES的可靠性及可靠性指标;介绍了IEGES及其耦合元件;并对IEGES规划的基本形式进行了归纳总结。

综合能源系统规划现状分析

能源系统的安全可靠与经济运行是当今学术界和工业界关注的重点,综合能源系统通过多能源系统耦合,能源梯级利用,实现能源系统用能效率的提升,促进了可再生能源的高效利用,为低碳社会的转型提供了一条途径。围绕综合能源系统规划这一专题,本文从规划建模理论,规划对象两个方面对综合能源系统规划研究现状、存在问题进行了总结分析,最后结合研究现状,对下一步规划待解决的问题进行了探讨。

常熟综合能源示范区能源系统规划研究探讨

介绍了常熟经济技术开发区某示范区综合能源系统规划研究情况,综合考虑了示范区电、气、冷、热等能源生产和消费,探索了利用电厂蒸汽或余热资源结合溴化锂吸收式、电制冷冷水机等高效设备给建筑供应冷热的经济性。研究中给出两种分析方法:一是基于MATLAB平台,利用国网(苏州)城市能源研究院综合能源系统仿真分析工具,以系统经济性最优为目标,给出示范区能源系统的配置方案;二是基于EnergyPlan工具,分析对比能源供应设备在不同COP系数时对系统经济性的影响。

光伏和冷热电联供的综合分布式能源系统规划方法

分布式能源成为解决能源短缺和环境污染问题的有效途径。通过分析系统综合能源,建立燃气轮机、内燃机、余热锅炉、燃气锅炉、吸收式制冷机以及电制冷机的数学模型,以系统经济性最优为目标函数,以冷热电平衡和各设备性能作为约束条件,通过蒙特卡洛随机模拟方法处理冷热电负荷和光伏的随机值,采用粒子群算法对系统进行最优配置。

多能源系统分析规划初探

传统的能源系统分析规划研究局限于电、气、热(冷)等单一能源形式系统的内部。多能源系统的统筹协调有利于促进可再生能源吸纳,提高能源利用效率。文中首先介绍了多能源系统的结构,分析了电、气、热(冷)等子系统的特征,探讨了协同效益,进而阐述了能源流分析计算方法。基于此,对多能源系统的优化运行与优化规划问题进行了分析、讨论。最后,总结了多能源系统分析与规划的关键问题,以期为相关研究提供参考。

基于鲁棒增广e约束法的综合能源系统多目标多阶段供能优化配置方法

综合能源园区供能优化配置是实践现代能源体系建设、实现能源高效清洁利用的重要技术手段,然而现有规划配置方法存在多能耦合转换模型各异、忽视建设时序性与缺乏多维目标选优上的不足。为此,该文建立综合能源系统多目标多阶段供能优化配置模型,该模型为一个多目标混合整数线性优化问题。为实现多目标问题的高效求解,提出了基于鲁棒增广e约束法(robust augmented e-constraint method,AUGMECON-R)的Pareto解集求解方法,并结合综合权重与逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS),选取最契合园区多维评价偏好的建设方案。通过算例仿真验证了所提模型和算法的有效性,该模型能适用于各地各类型园区的供能优化配置决策。

计及用户综合用能行为和政策导向的广域综合能源系统联合规划方法

针对日益加深的能源环境问题,从更大范围的宏观角度来研究综合能源系统规划具有重要意义。提出一种计及用户综合用能行为和政策导向的广域综合能源系统规划方法。首先,建立用户用能决策的效用模型。然后,分别构建综合能源系统中各类市场主体的规划收益模型。同时考虑供能改造的环境效益,建立政府对供需双侧污染排放的评估模型。在此基础上,基于不同主体间的博弈机理分析,构建面向广域综合能源系统的双层动态博弈规划模型。最后,利用迭代搜索法对模型进行求解。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。

基于时变通信拓扑的可再生能源主动配电系统规划模型

在考虑信息通信系统和电力物理系统深度交互耦合的高比例可再生能源主动配电系统中,配电网优化规划决策不可避免地受到通信网络性能的影响。文章提出基于时变通信拓扑的可再生能源主动配电系统规划模型。首先基于电力信息物理深度融合系统和非理想时变通信拓扑特征在高比例可再生能源配电网规划中的作用机理,提出基于多智能体的主动配电系统规划架构;其次引入多智能体系统协同控制方法,研究具有通信时延和攻击行为节点的复杂网络环境下通信时延多智能体系统,提出具有自适应能力的一致性控制方法;最后通过仿真算例验证了所提方法对于具有通信时延和遭遇恶意节点攻击下可再生能源主动配电系统规划安全一致的有效性,并通过电压偏移灵敏度测试,验证了信息传输质量对于物理系统的影响。考虑多智能体主动配电系统物理系统和信息系统的协同规划,有利于配电网安全、可靠、稳定运行,能够为主动配电系统优化规划提供决策依据。