资源富集岛蓄–氢–冷联合可再生能源消纳系统设计及调度策略研究

远洋海岛的和平开发与利用在我国的海洋战略中占有极其重要的地位。对于远洋海岛中需要通过船运对负荷中心岛进行能量支援的资源富集岛而言,其离岸可再生能源消纳设备(renewable energy absorption facility,REAF)的高效运行至关重要。针对此问题,该文设计兼顾蓄–氢–冷多能源形式的制氢装置,有效提升了REAF系统能源吸收效率;同时,基于快速决策树剪枝算法及强化学习式蒙特卡洛算法设计包含蓄–氢–冷的REAF系统的综合调度策略。仿真算例表明,该文提出的决策树快速剪枝算法及改进强化学习式蒙特卡洛算法能够有效提升REAF系统调度策略的能源消纳能力。最后探讨进一步提升基于这2种算法的REAF系统调度策略性能的路径。

基于源荷不确定性状态感知的无废城市多能源协调储能模型

针对“无废城市”中生活垃圾发电设施与城市多能源系统间的能源耦合互补特性,将无废城市多能源系统等效为一个具有电能和天然气能储放外特性的“无废城市多能源协调储能”,实现对城市多能源系统经济性、垃圾处理能力和可再生能源利用率的有效提升,并同时能够为电网气网提供较大的调节能力。首先,研究生活垃圾发电系统的能源输入输出特性及其与城市多能源系统中可再生能源发电系统、能源存储与转换装置及电网气网间的能源耦合关系,建立基于无废城市多能源系统协调运行的无废城市多能源协调储能模型;其次,以无废城市多能源协调储能综合运行成本最小化为目标,研究基于源荷不确定性状态感知的无废城市多能源协调储能系统运行优化模型及求解方法;最后,进行仿真验证。结果表明,该文所提出的无废城市多能源协调储能模型及其运行优化方法能够有效提升城市多能源系统的经济性和灵活性。

兼顾电能质量与化石能源消耗的全电船舶充电站多目标规划

电动汽车行业的高速发展带动海上交通工具电动化的革命浪潮。将全电船舶用于可再生能源丰富的远洋海岛,可高效利用岛内清洁能源,推动远洋海岛经济的绿色可持续发展。但与此同时,全电船舶充电负荷的增长也给海岛微网的规划运行带来新的挑战。针对含高渗透率可再生能源的远洋海岛场景,提出兼顾电能质量与化石能源消耗的全电船舶充电站多目标规划模型,并遍历全电船舶充电站可能出现的所有规划方案,在此基础上采用多目标粒子群算法获得相应Pareto最优解集。仿真结果验证所提规划策略集合的合理性和有效性。

基于光热电站水电联产的独立海岛综合供给系统容量优化配置

独立海岛往往面临着供电方式不环保、淡水资源稀缺的双重难题。全可再生能源供给系统是解决上述问题的有效途径。该文首先提出基于光热电站水电联产模式的全可再生能源海岛电能–淡水联合供应系统。该系统通过收集光热发电过程产生的低品位乏汽制备淡水,实现能量的梯级利用,提高系统综合效率;并利用光热电站的灵活可调度性实现风光互补,降低海岛系统的储能配置需求;进一步地,建立全可再生能源海岛供给系统的优化配置模型。仿真结果表明,所提出的综合供给系统有效提升了可再生能源的利用效率以及新能源机组的容量系数,降低了海岛的峰值负荷需求与机组配置容量,具备更好的成本经济效益。

含换电船舶电能输运航路的远洋海岛群混合电能传输网络规划

现有远洋海岛屿电网之间缺乏有效的联络,仅采用海底电缆的互联方式,工程可行性与经济性欠佳。因此,该文提出采用换电船舶(power exchanging watercraft,PEW)电能输运航路代替部分海底电缆的形式,构建远洋海岛群混合电能的传输网络。首先建立PEW航路电能传输模型,分析其能量传输效率与成本;然后结合多场景生成及聚类方法,以网络综合成本最小为目标,并计及极端气象场景下电能网络的额外供电成本,建立含PEW航路混合电能传输网络的规划模型,并采用混沌引力搜索算法优化求解,仿真结果验证了所提方法的可行性与有效性。

基于储电船舶的远洋海岛群多能流优化调度

远洋海岛群可再生能源丰富,就地开发条件得天独厚,然而岛屿间存在天然的地理隔离,导致能量供需结构呈现时空逆向分布的格局。该文提出一种基于储电船舶(electric vessel,EV)的多能流模型,并将其应用于远洋海岛群能量经济调度中。首先,针对海岛群各岛屿差异化资源禀赋和空间隔离的特性,介绍基于EV的岛际能量传输通道的可行性。进而,量化分析单体EV的时空转移特性和微网子系统能量的时空分布规律,建立考虑二者交互作用关系的多能流混合模型。在此基础上,以系统运行总成本为目标,依托系统统一平台对多能流进行经济调度。通过精细化分析模型中大规模非线性、时空高度耦合的约束条件,提出基于两阶段分解的主、子问题迭代的求解方法。仿真结果表明,采用两阶段分解法能够高效、准确求解多能流模型,验证了远洋海岛群能量经济调度的合理性与可行性。