考虑综合需求响应的多区域综合能源系统协同优化调度模型

新型电力系统大背景下,风光接入规模不断扩大,需求侧负荷类型愈发多样化。为提高综合能源系统的多能耦合转换能力,匹配源荷两侧供需关系,文章提出一种考虑综合需求响应的多区域综合能源系统协同优化调度模型。建立了考虑多种可调负荷的综合需求响应负荷模型和成本及收入模型;构建能源流向为“源侧出力-输入端能源节点-能源集线器-输出端能源节点-终端负荷”的多区域综合能源系统能流拓扑,并建立其能源耦合矩阵;在此基础上,以系统总调度成本最小为优化目标,建立考虑区域间电能交互的多区域综合能源系统协同优化调度模型;通过对冬夏典型日下的多种调度方案进行算例对比分析,证明所提模型能够增强总系统的多能耦合转换能力,进而有效提高系统整体经济性、灵活性和可靠性。

电动汽车与热泵促进风电消纳的区域综合能源系统经济调度方法

针对冷热电联供"以热定电"导致的弃风问题,提出电动汽车与地源热泵协同作用促进风电消纳的区域综合能源系统经济调度方法。首先,在源侧引入地源热泵,通过协调电源、热源出力实现联供机组热电解耦,提高风电上网空间;然后,在荷侧考虑电动汽车可调度价值,采用激励型需求响应引导充电负荷有序转移,协助风电并网消纳;最后,以调度周期内运行成本最小为目标建立源荷协同区域综合能源系统优化调度模型,并采用优化软件CPLEX进行求解。仿真结果表明:采用地源热泵能够有效减少弃风,需求响应削峰填谷效果显著,源荷协同作用下系统风电消纳能力与运行效益更具优势,供电可靠性更高。

基于多能源站协调的区域电力-热力系统日前经济调度

随着热电联产、电锅炉等清洁供热单元的大力推广,配电网与区域热力系统的耦合互动日益紧密。基于不同类型区域能源站的构建,从多能源站协调的角度,考虑分布式可再生能源发电在配电网中渗透率不断提高的趋势及三相不平衡配电网、区域能源站、区域热力网络的运行约束,提出区域电力—热力系统日前经济最优调度策略并研究对风电消纳影响。最后,通过三种不同场景下的测试结果,证明多能源站的协调运行可以充分利用多能源优势互补的特性,提高风电消纳率,有效降低配电网网损及区域能源站运行费用,实现经济性目标。

基于社会清洁福利最大化的电热联合双边竞价市场出清优化策略研究

清洁能源利用和可再生能源消纳是区域电-热综合能源系统研究的重点。基于电-热联合双边竞价市场及其供需侧资源报价策略,提出计及能源碳排放和风机弃风的系统运行环境价值成本概念。同时考虑系统供需侧分布式能源站和多能用户利益,构建以社会清洁福利最大化为目标的市场出清策略模型,确定联合市场交易最优策略。通过算例仿真结果表明,所提市场出清策略模型可以有效促进清洁能源利用和可再生能源消纳,显著降低系统供能过程中造成的环境污染。

基于灵活热电比的区域综合能源系统多目标优化调度

针对热电联供(Combined Heat and Power,CHP)“以热定电”导致的弃风及运行成本较高问题,提出基于CHP灵活热电比的区域综合能源系统多目标优化调度方法。首先,采用补燃装置对CHP补燃,灵活调整各时段补燃率以使CHP热电比跟随风电出力态势,提高系统风电接纳水平与运行效益。然后,考虑补燃燃油的使用增加了系统排污,综合经济性与环保性建立区域综合能源系统多目标优化模型,通过层次分析法对各目标权重进行决策。最后,依托商业优化软件GAMS对建立的混合整数非线性规划问题进行求解。算例研究表明:对CHP热电比进行灵活调节,能够有效促进风电并网消纳、降低系统运行成本。多目标优化使CHP热电比兼顾系统经济性与环保性,较单目标而言更具优势。

考虑氢能系统热回收的电氢区域综合能源系统日前优化运行

大力发展以电氢为核心的区域综合能源系统是实现能源系统绿色低碳转型的关键路径。针对现有研究因未系统考虑氢能系统热回收利用,导致能量利用效率低、经济性差等问题,提出考虑氢能系统热回收的电氢区域综合能源系统日前优化运行方法。首先,充分考虑氢能设备变效率、多工况的运行特征,研究不同类型电解水、氢燃料电池和甲烷化设备的产热特性和热回收原理,基于热力学方程和物理反应原理建立氢能系统热回收运行模型;然后,提出考虑氢能系统热回收的电-热-氢多能协同运行架构,建立区域综合能源系统日前优化运行模型;最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性。仿真结果表明,氢能系统热回收可有效提高能源利用效率和多能协调运行能力,降低系统运行成本。

计及热网灵活性恢复过程的电热综合能源系统鲁棒超前调度

热网的动态特性使其能够为电力系统提供可观的灵活调节能力,促进新能源并网消纳。然而,如何充分挖掘、准确评估热网的灵活性潜力而尽可能维持热能供需的长期平衡,减少灵活性潜力挖掘对热网运行的影响是当前亟待解决的问题。为此,提出了计及热网灵活性恢复过程的电热综合能源鲁棒超前调度方法。首先,设计了热网灵活性恢复策略,进而构建了兼顾灵活性供给与恢复过程的热网灵活性量化模型。其次,引入风电接纳风险指标,兼顾系统运行成本与风险,构建电热综合能源系统鲁棒超前调度模型。而后,融合分段线性近似、大M法等,设计了兼顾计算精度与效率的求解方法。最后,基于小型规模测试系统,验证了所提方法的有效性。算例分析结果表明:相较于传统的电-热系统协同调度策略,采用所提方法,风电可接纳范围提升10.72%,综合成本降低0.87%,有效提升了系统的安全性及经济性。同时,基于大型规模测试系统,验证了所提模型求解方法具有良好的计算效率。

含电动汽车的区域综合能源系统日前调度优化

区域综合能源系统是实现能源转型和解决环境问题的基础。随着中国电动汽车的大力发展,电动汽车作为园区内灵活可调度资源,具备调峰和促进清洁能源消纳等作用。由此,建立一种包含电动汽车和分布式电源的区域综合能源系统日前调度模型。首先,分析了区域综合能源系统中多种能量流动关系;其次,对不同能源转换设备和电动汽车独立建模的基础上,抽象出以园区日前综合经济效益最大化为目标函数的数学模型;最后,在算例系统中分析了含电动汽车参与区域综合能源系统日前调度的经济效益。

多区域含冷热电联供和储能的综合能源系统运行优化

综合能源系统(Integrated Energy System,IES)是增加可再生能源消纳能力、提高能源利用效率、实现可持续发展的关键技术,多区域IES运行优化将各个区域根据负荷特性进行协同优化是重要研究方向。建立了含冷热电联共及储能的多区域IES优化混合整数线性优化模型,区域间通过热网交互,并采用场景分析法模拟可再生能源波动性,使用Yalmip和Cplex在MATLAB中进行优化分析。结果表明:考虑风电不确定性的多区域IES优化运行能实现热能的协调分配,提高系统能源利用率,储能设备可解耦热电联系改善系统运行经济性。

含水源热泵的区域综合能源系统低碳运行优化研究

区域综合能源系统冬季供暖期通常受“以热定电”的运行模式制约,区域电网电能调峰能力低,可再生能源利用率低。提出在水源充沛地域引入水源热泵机组,实现热电解耦;同时,结合电制冷机、吸收制冷机、多元储能装置等能量转换设备,形成含水源热泵的区域综合能源系统。构建了各设备机组运行模型并耦合形成系统总体架构,为实现“双碳”目标,综合考虑系统运行经济成本与碳排放成本,建立了区域综合能源系统低碳运行优化模型并给出求解方法。对所提模型及方法进行仿真分析,探讨求解得到的最优运行策略对综合能源系统各方面运行成本的影响,验证了所提模型及运行策略的合理性及有效性。

计及地源热泵与电热综合需求响应的区域综合能源系统风电消纳策略

针对区域综合能源系统(RIES)中热电联产机组(CHP)“以热定电”运行方式导致的弃风现象,提出一种考虑地源热泵与电热综合需求响应协同配合风电消纳优化调度方法。在源测构建包含风机、光伏、储能、地源热泵与CHP的RIES模型,利用地源热泵协同配合CHP运行出力,消纳并网风电,解耦CHP “以热定电”运行约束,提升风电上网空间;在荷测针对电、热柔性负荷可调度价值,引入电价型和激励型两类需求响应(DR)协同风电并网消纳;以系统调度成本最小为目标建立源荷协同区域综合能源系统优化调度模型,决策各机组最优出力;基于商业求解器CPLEX进行多场景对比分析。结果表明:该策略可有效降低系统总调度成本,实现风电全额消纳,具有良好的社会经济效益。

考虑源网荷储聚合交易的区域电热综合能源系统优化调度

源网荷储资源的协调利用,是推动区域电热综合能源系统(regional integrated electric and heating system,RIEHS)高效运行的重要手段。提出了一种考虑源网荷储聚合交易的RIEHS优化调度方法。首先,构建了RIEHS的调度框架,设计了考虑源网荷储聚合交易的RIEHS调度组织流程;其次,建立了RIEHS两阶段优化调度模型,第一阶段为虚拟电厂(virtual power plant,VPP)对源网荷储资源的聚合交易优化,第二阶段为基于源网荷储交易结果的RIEHS调度优化;最后,基于改进的IEEE 33节点配电系统和32节点巴厘岛配热系统,构建了包含3个虚拟电厂的RIEHS进行算例分析,结果表明所提方法能够通过交易手段挖掘用户侧资源的响应潜力,提高虚拟电厂的运营收益和系统运行的经济性,验证了调度方法的有效性。