基于新能源开发建设的新型电力系统长期规划模型

新能源的大规模应用带来了新问题,为此,提出一种基于新能源开发建设的新型电力系统长期规划模型。该模型采用了多目标优化技术,考虑了新能源发电量的波动性和电网负荷的变化特征,实现了新能源规划和经济效益的最大化目标。同时,该模型还考虑了新能源项目的投资风险因素,能为新能源项目的决策提供一定参考。

对多来源的能源产业链数据统一规划模型研究

针对能源产业链中涉及的多来源能源产业数字化数据,基于业务对象的核心特征,提出对业务指标进行统一规划模型。该模型通过分析多来源能源产业间的关联关系,挖掘和提取业务对象的核心特征,实现对业务指标的统一规划,能够有效提高能源产业链中涉及的多来源数据的管理和运营效率,为能源产业的发展和转型提供了有力支撑。本研究的意义在于为能源产业提供了一种全新的思路和方法,旨在实现数字化转型和业务指标的统一规划。

含抽水蓄能电站与分布式能源的输电网联合规划多阶段模型

虽然能源消耗量仍在增加,但由于电力系统的管制放松、需求响应方案的应用、微电网和智能电网的实施等,系统峰值负荷正在下降,作为公共实体的输电系统运营商必须加强输电系统以保持电力系统的可靠性。为此,提出了一种含抽水蓄能电站与分布式能源的输电网联合规划双层模型。其中,上层从输电系统运营商的角度出发,最大限度地降低线路投资成本和从传统发电机和配电系统购买能源的成本,同时确保分布式能源投资的给定回报率;下层模拟市场清算以找到节点价格,用于计算配电商的利润和购买能源的成本。通过强对偶技术、big-M方法和互补松弛条件,将所提出的模型转化为一个单层混合整数线性规划问题,并在IEEE RTS-24母线测试系统中验证了其有效性。

基于区间理论的油田综合能源系统优化规划

针对油田的能源结构和用能负荷的特征,构建了油田综合能源系统架构;考虑可再生能源出力的不确定性和油田多元负荷用能的随机性,建立了光伏、光热出力的区间模型,热负荷区间模型和基于价格型响应的电负荷区间模型;通过分析设备投资成本的时间价值和区域碳中和途径,建立一种计及源荷不确定性的综合能源系统规划模型,并结合仿射算法和区间序关系,将不确定性优化问题转化为确定性的多目标优化问题进行求解。算例分析表明,油田综合能源系统架构符合油田能源禀赋和负荷实际耦合情况,设备配置方案投资回收年限短,不确定性权重系数越高,投资越大,年净收益区间越大,结果验证了规划方法的有效性。与传统鲁棒凸规划优化方法相比,所提方法为决策者提供了满足区间约束的解集,避免了规划方案的保守性。

高比例可再生能源新型电力系统长期规划综述

大力发展风电、光伏等可再生能源是实现电力系统低碳转型的重要途径。由于可再生能源出力具有波动性与不确定性,为应对大规模可再生能源并网给电力系统长期规划带来的挑战,近年来相关研究成果不断推出。为全面综述该领域的研究现状,该文首先分析新型电力系统的主要技术特征,然后,从能源供应的经济–政策不确定性与低碳转型带来的能源供应安全两个方面分析新型电力系统长期规划模型所面临的挑战。并从长期不确定性、短期不确定性、电力系统充裕性、电力系统安全性4个方面,综述当前新型电力系统长期规划研究成果,分析其中需要关注的重点、难点问题。最后,对新型电力系统长期规划模型的构建与应用进行总结与展望。

基于日间日内不确定集的中长期电源扩展规划

电源扩展规划(generation expansion planning,GEP)模型常用于为高比例可再生能源电力系统设计可行的规划方案,而对波动性可再生能源(variable renewable energy,VRE)不确定性的合理表征对规划方案的可行性至关重要。随着风光等可再生能源渗透率的增加,波动性可再生能源表现出了不同时间尺度上的不确定性。提出了一种基于日间和日内可再生能源不确定集的长期GEP模型,从而保障不同时间尺度下的电力电量平衡需求。日间不确定集用来描述长期VRE出力的波动性和间歇性,而日内不确定集用作描述日内的典型和极端出力情形,二者共同描述不同时间尺度下VRE出力的不确定性。使用我国电力系统作为算例,将所提方法与典型日法、典型日聚合法和日间电量平衡法进行仿真对比。基于8760 h全年时序生产模拟的结果表明,所提方法能够显著降低不同风光出力情形下电力系统的失负荷和碳排放,但其他方法均无法满足平衡和清洁需求。

考虑中长期碳减排约束的区域综合能源系统多阶段动态规划

在长时间尺度下,内部技术革新、外部环境影响使得综合能源系统的运行场景日益复杂。立足区域能源资源的经济优化配置,兼顾碳减排要求,提出考虑中长期碳减排约束的综合能源系统多阶段动态规划模型。模型可预设灵活的阶段划分规则和不同的碳减排模式,以规划周期内区域整体供能成本最低为目标,采用混合整数线性规划方法进行求解,得到最优设备配置方案。同时,引入学习曲线模型预估规划期内设备成本变化趋势,并考虑氢能、碳交易等新兴碳减排手段。针对典型算例的仿真结果表明:规划阶段划分数的增加可实现更有效的供需动态匹配,系统经济性和减排效果均得到有效提升。同时,不同碳减排约束模式将导致差异化的碳排放路径,需要结合区域减碳目标进行减排约束的合理设置。

面向新型电力系统的多元协调规划模型构建方法

为获取相对可控的电力输出额,并确保电力系统的安全稳定高效运行,基于多元接入的发展趋势与电碳耦合的发展路径,结合系统需求预测、电力电量平衡和可再生能源配额等,提出一种多元协调规划模型的构建方法。模拟实验证明,建立的模型可以测算电碳成本,规划结果可以用于缓解电力资源和负载需求之间的不一致性问题,为后续增加清洁能源的安装比例、减少碳排、优化电力结构提供理论参考。

某高速公路桥梁中长期养护规划研究

合理的养护规划对于延长桥梁结构的服役年限,降低全寿命周期养护成本具有十分重要的意义。基于此,论文通过对某高速公路桥梁历年检测数据分析及桥梁技术状况评价,建立了桥梁结构技术状况衰变模型,并根据每年检测数据进行调整,提高其预测准确性,依此制订该桥中长期养护规划方案。

基于长期能源替代规划系统模型的粤港澳大湾区交通运输能源转型路径研究

在掌握粤港澳大湾区交通运输领域能源消费状况基础上,构建长期能源替代规划系统(LEAP)-粤港澳大湾区交通模型,通过设置基准情景、能源转型情景和能源深度转型情景,模拟粤港澳大湾区交通运输领域未来的能源消费需求和节能潜力,分别从货运交通、城际客运、市内客运等部门分析其能源转型的方向和路径。研究结果显示:粤港澳大湾区交通运输领域未来的节能压力巨大,基准情景下的能源消费需求将持续增长,能源转型和能源深度转型情景下通过加大政策措施的实施力度,能源消费需求有望于2025—2030年达到峰值。基于分析结果,提出要实现粤港澳大湾区交通运输领域的能源转型,需要大力推进天然气、电力、氢能和生物燃油等清洁能源的应用,大力发展铁路和水路运输以及城市公共交通,并通过强化技术节能和管理水平提升实现交通运输工具的能效提升。

基于源-网-荷-储的新型电力系统长期规划模型研究

研究了新型电力系统的技术特征,从能源供应的经济-政策不确定性和安全性两方面分析了其面临的挑战,提出了一款完整的新型电力系统长期规划模型,该模型以源-网-荷-储的技术经济参数、基准年数据和情景设置为数据源,涵盖电源规划、煤电退役、输电网规划、储能规划及影响分析五个方面的长期规划方案。

区域可再生能源规划模型述评与展望

有效进行区域可再生能源规划有利于充分利用我国丰富的可再生能源资源、推动节能减排进程、提高电源结构低碳化程度、促进智能化绿色电力的发展。在介绍我国当前面临的能源可持续发展问题以及区域可再生能源规划模型框架的基础上,对目前国内外应用于能源规划研究的集成结构模型及其现状进行了综述,重点总结了IIASA-WEC能源-经济-环境模型、中国能源环境综合评价模型系统(theintegrated policy assessment model for China,IPAC)、能源系统长期前景规划模型(prospective outlook on long-termenergy systems,POLES)、国家能源模型(the national energymodeling systems,NEMS)以及可再生电力混合优化模型(hybrid optimization model for electric renewables,HOMER)等混合能源模型的结构及应用现状,并指出了当前存在的一些问题和未来的发展方向。

结合热网模型的多区域综合能源系统协同规划

综合能源系统可实现各类能源的优化利用,有效解决环境污染与能源浪费等问题,具有良好的发展前景。文中重点研究基于冷热电联供(CCHP)系统和热网构建的多区域综合能源系统的规划问题。首先针对各区域CCHP系统之间的环状热网,建立了考虑节点流量平衡、热能—流量约束及热损平衡约束的热网模型。结合CCHP系统能量平衡约束和热网模型,建立了多区域CCHP系统容量协同优化配置的混合整数线性规划模型。最后以天津市某综合区域为例进行仿真分析,结果表明多区域协同规划和运行能大幅提高燃气轮机利用率,降低燃气锅炉配置容量,最小化热能传输损耗,从而显著降低运行费用。

基于EnergyPLAN模型的城市可再生能源应用规划研究

随着经济社会快速发展,能源应用与环境问题日益突出,以高比例可再生能源利用为主体的区域能源规划成为国内外研究热点。基于EnergyPLAN模型,以江苏省扬州市为研究对象,以当前能源消费、能源供给数据和城市政策规划目标为基础,以2035为目标,构建三种未来能源系统场景,定量分析目前发展模式下扬州可再生能源利用状况,并通过比较提出发展绿色城市能源应用规划的相关建议。

基于模型的综合能源系统工程规划设计方法

随着中国“双碳”目标的提出,中国能源生产消费革命迫切需要推进综合能源建设。综合能源建设对能源系统规划的全局性、系统性提出了新的要求。同时,可再生能源的飞速发展和各种新型能源单元的出现使得能源系统的规模和复杂性不断提高,传统的能源系统规划方法已经难以满足新形势下综合能源系统规划的诉求。中国能源系统规划领域迫切需要引入系统工程方法来改造传统规划方法,因此借鉴系统工程理论中的基于模型的系统工程(model-based system engineering,MBSE)概念,从MBSE在中国其他行业的实践应用出发,依托系统工程理念提出采用MBSE的综合能源规划路线。相比于传统系统工程方法下的能源系统规划设计,基于模型的系统工程综合能源规划设计方法从概念性设计开始包含了能源系统的全生命周期,由单元设计、能源子系统设计、综合能源系统评价、实际应用验收4个阶段组成。各个单元模型之间相互关联,保证对于不同系统的结构、需求、行为存在差异时快速迭代。采用MBSE手段对综合能源系统进行规划,有助于解决目前综合能源系统规划中能源与产业规划脱节的难题。

国家发展改革委副主任陈德铭就《可再生能源中长期发展规划》有关问题答记者问

问：国家已制定了能源发展“十一五”规划，请问为什么又要单独针对可再生能源颁布一个中长期规划？

面向泛在电力物联网的综合能源系统规划模型

泛在电力物联网建设一个重要方面便是实现更多终端小微设备的接入,使得数据的获取更加海量和多元化,实现数据流和能量流的深度融合,而综合能源系统是泛在电力物联网价值的重要实现形式。综合能源系统在其规划运行中涉及多种能源类型和海量数据,是一项复杂工程,因此面向泛在电力物联网建设进行综合能源系统的规划思考,提出综合能源系统规划的可靠性、经济性和区域差异性原则,建立了综合能源系统规划的基本模型,以及系统综合效益评价指标体系,并对系统规划运行的数据需求进行了分析,提出一套完整的综合能源系统规划思路方法。研究成果为我国综合能源系统的建设和实施提供理论依据。

国外区域可再生能源规划模型研究

区域可再生能源规划是落实国家可再生能源法和中长期发展规划的重要环节。对当前世界各国在能源规划方面的技术工具进行研究,比较各规划模型的优劣,认为应为规划人员提供一个理解容易、操作简单、结果实用的可再生能源规划模型。该模型应结合中国实际,充分利用相关数据,提高软件界面友好性、功能性和综合分析能力,特别是在能源、环境效益对比分析方面。

基于环境外部成本的长期资源规划模型及应用

针对传统的化石燃料发电带来的负面环境影响已成为电力体制改革的争论焦点,提出了考虑环境外部成本和断电成本的电力市场长期资源规划模型,以社会总成本最小化建模,并运用折现率体现成本的动态变化,形成一整套以发电为约束的长期资源规划综合模型。以云南省未来发电资源规划的实例验证了该模型的科学性和可行性。

考虑负荷灵活分配的综合能源系统站-网-荷协同规划方法

综合能源系统的规划建设是构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要组成部分。针对目前综合能源系统能源站与多能网络联合规划存在的灵活性与协同性不足问题,提出一种考虑多能负荷灵活分配的综合能源系统站-网-荷协同优化规划方法。首先,基于图论理论与P中位模型,提出多能负荷灵活分配的综合能源系统能源站选址,以及考虑站间互连的多能网络布局规划方法。其次,构建计及网络约束的综合能源系统运行架构,进一步建立能源站设备、负荷侧设备与多能网络管线的容量协同配置模型。最后,建立综合能源系统的站-网-荷协同优化规划模型,并将其转化为混合整数线性规划问题进行求解,得出包含站点选址、网络布局以及设备配置的系统规划方案。算例分析表明,所提方法能有效减小系统投资建设成本与网络传输损耗,使规划方案更为经济合理。