考虑电-热储能协同的综合能源系统规划优化研究

针对传统电化学储能造价高导致我国可再生能源消纳困难问题,提出一种考虑电-热储能协同的综合能源系统最优化规划方法。分析铅酸电池和蓄热罐的物理特性,建立其状态表征模型;设计电-热储能系统融合平抑可再生能源出力波动、保障供需平衡、峰谷套利三种功能场景的协同运行策略,建立考虑电-热协同的规划优化策略;基于最优化理论,以年总成本最小为优化目标,提出一种考虑电-热储能协同的综合能源系统规划优化模型,并以改进粒子群算法对模型进行求解。算例结果表明,所提出的模型能够有效提升能源系统的可再生能源消费占比。

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。

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。

碳中和城区的建筑综合能源规划

城区碳中和的基础是自身减碳,要降低建筑运行阶段能耗和城区基础设施能耗,还要减少废弃物排放。因此,建筑运行阶段碳中和必须通过城区需求侧能源规划来实现。对能源规划的6个环节,即目标设定、资源分析、需求预测、规划协调、系统优化和绩效评估,分别导入在碳中和背景下的特定考量思路和方法。包括:城区碳中和目标设定原则、屋顶光伏和建筑光伏一体化的潜力分析简化方法、建筑能源负荷的反推方法、能源系统优化和能源总线技术、空间规划与区域能源系统的协调技术、通过空间规划的建筑节能技术,以及平均碳排放因子的计算等。在碳中和语境下,城区能源系统将呈现去中心化、去燃烧化和电气化的特点。城区能源规划要从需求侧扩展到供应侧,成为综合能源规划;城区能源要从单一能源发展为多能源;城区能源系统要从单一能源中心发展为去中心化的分布式能源枢纽;综合能源规划的完成要从单一专业发展为多专业协同。

基于天然气分布式能源的区域综合能源规划研究

本文分析了能源综合利用视角下区域能源规划编制的特点。区域综合能源系统是实现能源高效梯级利用的重要手段,对区域性开发建设具有显著的节能减排优势。在集约紧凑型低碳城市空间发展趋势下,它将成为我国未来城市能源系统创新的主体内容。并通过北京TBD地区以天然气为主的综合能源规划为研究案例,对区域能源布局进行实际探讨。

综合能源规划中配网/用户侧锂电池储能系统的技术经济研究

为消纳本地可再生能源和降低用户用能成本,在城市园区能源规划中,随着储能成本的降低,储能系统成为一个可能的选项。本文对锂离子电池的技术特性、大规模电池储能系统应用的技术、经济进行研究分析,为城市园区级综合能源规划提供参考;通过案例研究,计算储能系统的年收益与支出,得到四类情况下峰谷差与静态回收周期的关系,对比了新旧电池、不同充放电策略的经济性和适用性。相比于新电池,梯级利用电池可缩短25%的回收周期;"两充两放"策略相比于"一充一放"策略可以更快获得40%的收益,适合于峰谷电价差较大的地区。本文的研究为用户侧中建设储能系统提供理论依据。

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。

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。

典型综合能源系统仿真与规划平台综述

综合能源的有效开发和利用是可持续发展背景下提高能效、保护环境的重要议题,然而综合能源系统的开发离不开综合能源仿真规划平台的支持。文章对10个具有代表性的仿真规划平台的仿真规划功能、能源服务类型、平台特点等方面进行了对比和介绍,并从应用场景、研究方法以及模型种类等方面对这10个平台进行归类,突出平台的优势和特点,为综合能源仿真与规划平台的选择提供针对性的参考。平台包括COMPOSE、DER-CAM、EnergyPLAN、e Transport、HOMER、RETScreen、TRNSYS、Cloud IEPS、IES-Plan以及基于RT-LAB的综合能源仿真测试系统。文章结合各仿真与规划平台目前状况,探讨了在模型时间尺度的发展、用户主体作用的发挥、多部门的耦合、外部系统的影响等方面存在的问题,并对仿真与规划平台功能的进一步完善进行了展望。

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。

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.

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。

综合能源规划系统国内外研究现状与展望

区域综合能源系统规划设计是国内外研究热点,是提升能源利用率、优化区域能源运行、降低成本的有效方式。总结了国内外综合能源系统关键技术研究现状与示范工程现状,国内外案例表明,综合能源系统有利于解决新能源消纳问题与并网难题,根据国内外研究现状,结合我国实际情况给出我国发展综合能源系统的建议。

基于动态并行竞争的区域冷热能源站多站选址及热力管网规划算法

能源站选址及热力管网规划,是区域冷热能源站规划过程中最值得关注的问题之一。现有能源站选址及热力管网规划算法大多采用“两步法”,将负荷点分配问题与管网布局问题进行割裂处理,使得决策过程中的决策依据不一致,从而导致负荷点分配与管网布局的结果可能并非最优。针对该问题,提出了一种基于动态并行竞争机制的区域能源站多站选址及热力管网规划算法,算法直接对负荷点连接各能源站管网的方式进行比选,同步确定负荷点的归属及相应的管网最优布置方案。算例分析表明,所提出的动态并行竞争算法能够保证负荷点分配问题与管网布局两个问题的决策一致性,从而使规划结果相对于传统“两步法”而言更优。

基于改进自适应遗传算法综合能源规划的研究与分析

为了解决日益严峻的社会环境和日趋枯竭资源问题,让不同能源结构能够得到优化配置,本文采用了改进的自适应遗传算法来对能源进行预测分析,借助计量自动化系统提供的大量电力负荷数据,基于用户群体分析与识别,改进自适应遗传算法等大数据技术对负荷进行预测,并对不同行业和部门,不同能源结构进行深入的分析与研究与探讨。对比传统的几种预测算法,得出改进的自适应遗传算法具有更加准确的预测能力,研究结果表明,提前做好相关能源的预测,对能源结构进行过综合的规划是很有必要的,可以引领能源模式走入一种全新的模式,开拓能源互联网新时代。为能源结构的转型升级做好必要的工作。能源的综合规划能缓解现在面临的能源危机和环境污染等严重的问题。

南非综合能源规划介绍

综合能源规划的宗旨是在发展经济、减缓贫穷、提高能源效率、环保和支持能源再生技术的前提下,选择可支撑以上各方面的能源方案,平衡能源的需求及资源供给。从世界范围看,综合能源规划相对来说是一新型工具,仍在不断地演变和发展,需要不断更新。

考虑需求响应的典型场景综合能源系统规划研究

对区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)的规划工作广泛涉及电能、热能、冷能等多类型能源耦合,面临很多挑战。实现多种能源间供给、需求协同互补并计及需求灵活性是综合能源规划过程中必须考虑的问题,因此提出一种考虑需求响应的区域综合能源规划方法。首先,分析工业园区、学校、医院和港区四类综合能源典型应用场景的能源配置和负荷需求,给出典型场景设备配置方案;其次,分别建立价格引导的电、热、冷负荷需求响应模型;最后,基于能源集线器(energy hub,EH)模型,建立以设备投资、运行成本和需求响应补偿成本之和最小为目标的综合能源规划模型,并采用线性化的方法对模型进行求解。相关算例表明所提方法能够有效开展典型场景下的综合能源系统规划,并降低规划成本。

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。