分布式能源系统的热力学分析

分布式能源系统,相对于传统的集中供电方式而言,是指分布在用户端的能源综合利用系统,即将冷热电系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户附近,可独立地输出冷、热、电能的系统。介绍了以燃气作为能源的分布式能源系统的原理,国内发展现状,并对分布式能源系统的冷热电三联供系统进行了热力学分析,以微型燃气轮机（微燃机）分布式能源系统（DES）为例确定了各组件的热力学过程和火用损失的计算方法,与传统的冷、热、电分产系统进行比较,以推动我国分布式能源事业的健康发展。     

微型燃气轮机稳态控制规律研究与特性仿真

为了研究微型燃气轮机的稳态控制规律及高度气候特性,建立了单轴微型燃气轮机(以下简称微燃机)的性能计算模型,并编制了相应的计算程序。对某型微燃机进行了仿真计算,得到其最大状态、节流状态及慢车状态控制规律,并对该微燃机的气候、高度特性进行了计算分析。通过与试验数据比较,该仿真结果合理,符合实际运行情况,对该微燃机的性能预测和实验有一定的理论指导意义。     

直流微电网孤立运行控制策略研究

在直流微网中没有无功功率流动,母线电压是衡量系统稳定和功率平衡的重要指标。针对没有大电网支撑的孤立微网存在的直流母线电压随着微网中分布式电源的间歇性波动和负载变化而波动或小范围突变,从而影响挂接在母线上的设备和负载稳定供电这一问题,构建了一种基于储能的孤立直流微电网系统,通过对蓄电池的充放电控制来抑制和消除直流母线电压波动,并对运行中出现的分布式电源输出波动和负载变化等情况进行了仿真实验。结果表明,直流微网孤立运行模式下,采用该控制策略的微电网能有效抑制外界环境变化带来的可再生能源功率输出的波动,向用户供应稳定的电力。     

夹点分析优化后的油田联合站分布式能源系统特征与节能潜力

胜利油田进入特高含水期,开采难度加大,采油成本上升,节能已成为采油厂成本控制的主要因素,采用燃气轮机或燃气内燃机发电、烟气驱动热泵回收污水余热和加热原油等工艺相结合,可以构建基于天然气的分布式能源系统。通过对传统联合站以及联合站分布式能源系统进行夹点分析,从而实现能流分析优化。基于燃气内燃机变工况能流模型,通过热力模拟进行燃气内燃机的燃烧计算,对水套加热炉加热原油的传统联合站进行夹点分析。基于烟气余热驱动的溴化锂吸收式热泵能流模型,对联合站分布式能源系统进行夹点分析。对联合站分布式能源系统与传统联合站进行了对比分析,联合站分布式能源系统节能潜力达24%,为实现“双碳”目标做出了贡献。     

基于多端口能量路由器的微网系统及其调试

为加速推动能源互联网建设,对于其核心设备——能量路由器的研究具有重要意义。依托浙江某分布式能源示范工程,开展基于多端口能量路由器的小型微网系统研究与调试。阐述了工程用五端口双向能量路由器拓扑结构,并以此为基础构建微网系统,其包含分布式光伏、储能装置与具有电能自发自用功能的智慧小屋系统。在调试过程中,通过协调配合DC/DC变换器之间的技术参数与控制策略,平抑能量路由器输出侧直流母线电压波动,消除光伏出力无法下送至能量路由器的缺陷。能量路由器控制内部直流母排电压稳定与各端口功率平衡,保证微网安全可靠地并、离网运行。结果验证了以多端口能量路由器为核心设备组建微网系统的合理性与有效性,且调试优化过程对日后多端口能量路由器的实际工程应用具有指导价值。     

含旋转电机接口和逆变器接口的微网小信号稳定性分析

提出了一种包含了逆变器接口（voltage source inverter,VSI）、同步电机接口（synchronous generator,SG）的独立微网控制策略,并分析了其小信号稳定性。VSI 接口和 SG 接口的分布式电源均采用下垂控制策略,二者之间无需实时通信,可实现负荷功率共享。建立了系统的小信号状态空间模型,主要包括：同步发电机及其控制器的小信号模型、逆变器及其控制器的小信号模型、电网络及负荷小信号模型。计算了下垂增益变化时的根轨迹,得到了系统主特征值随参数变化的根轨迹,计算了不同状态变量对特征值的参与因子。稳定性分析结果表明：当所有分布式电源采用下垂控制时,引入同步发电机接口的分布式电源,系统频率小信号稳定性大大增强。PSCAD 时域仿真验证了特征值计算的正确性。     

基于油田单井的多能互补分布式能源系统优化

对集油管线输运、单井储油罐拉油两种生产模式进行建模并实现动态模拟,进一步探究了两种模式的加热负荷变化规律及最优加热参数的确定。分别设计了单井集油管线输运及储油罐拉油两种生产模式的分布式能源系统方案,包含水套加热炉、电伴热、太阳能集热装置、太阳能蓄热装置、空气源热泵。对5种热源进行热力计算,在此基础上建立两种分布式能源系统目标函数及约束条件,对两种分布式能源系统进行优化,给出不同模式、不同季节、不同时刻所需电伴热占比,可达到对热源的合理利用,使得投资费用与运行费用最小,同时对几种分布式热源进行了经济性分析。     

ICA在分布式能源系统故障检测中的应用研究

分布式能源系统的故障检测，因其可以减少巨大的经济损失而非常重要．局部放电现象是引起分布式能源系统的击穿性故障的主要原因之一．本文针对系统中的局部放电问题，提出了一种改进的独立变量分析（ICA）故障检测法，通过实验证明该方法可以迅速识别局部放电的类型和发生位置，简单有效，为分布式能源系统故障检测研究提供了一种有效途径．     

基于可再生能源不确定性的多能源微网调度优化模型

多能源微网可以使综合能源系统在配网/用户端得到实现,但电力系统和天然气系统联合后会使得系统调度中的不确定性问题变得突出。为此,本文通过对电力/天然气系统的物理特性进行分析,基于用户需求响应资源、可再生能源机组出力和负荷不确定性的关键要素分析,建立了多能源微网日前调度优化模型。基于Matlab环境对所建模型进行了相关的计算仿真,验证了两阶段随机优化模型的有效性。仿真结果表明,所建优化模型可以提高多能源微网系统运行的可靠性和经济性,具有较好的实际应用价值。     

基于深度强化学习的分布式能源系统运行优化

分布式能源系统凭借其高效、环保、经济、可靠、和灵活等特点成为我国能源未来发展的重要方向。目前我国的很多分布式能源系统经济效益较差,主要原因是能源系统没有良好的运行策略。本文提出一种基于深度强化学习的分布式能源系统运行优化方法。首先,对分布式能源系统的各个设备进行数学建模。深入阐述了强化学习的基本原理、深度学习对强化学习的结合原理及一种基于演员评论家算法的分布式近端策略优化(Distributed Proximal Policy Optimization, DPPO)算法流程,将分布式能源系统运行优化问题转化为马尔可夫决策过程(Markov decision process,MDP)。最后采用历史的数据对智能体进行训练,训练完成的模型可以实现对本文的分布式能源系统的实时优化,并对比了深度Q网络(Deep Q Network, DQN)算法和LINGO获得的调度策略。结果表明,本文提出的基于DPPO算法的能源系统调度优化方法较DQN算法和LINGO得到的结果运行费用分别降低了7.12%和2.27%,可以实现能源系统的经济性调度。     

基于可再生能源的分布式发电技术的应用及前景

对以可再生能源为基础的分布式发电技术进行了介绍,分析了分布式发电的优势和推广应用的必要性,介绍了国内外分布式发电系统的应用状况以及我国分布式发电的前景和发展目标,讨论了我国可再生能源分布式发电存在的问题。     

基于等微增率准则的微电网分布式经济调度方法

针对微电网运行成本最小化问题,提出一种微电网的双层经济调度模型,其中上层是进行信息传输的通信网络层,下层为进行电力传输的微电网层。通信网络包含两个子网络,其中第一个网络包含所有agent,第二个网络只包含可控agent。随后建立通信网络的构建规则,系统性地给出从任意通信网络导出分布式控制律的一般方法。从第一个子网络中推导出的分布式控制律能够保证系统的功率平衡,而从第二个子网络中推导出的控制律能够实现系统内可控分布式电源（distributed generation,DG）的发电成本最小化。通过第二个子网络的可控agent的反复迭代,达到增量成本一致,根据等微增率准则,实现所有可控DG的运行成本最小化。最后,设计两个仿真算例,对所提控制律进行测试。仿真结果表明,在可再生能源和负载需求剧烈波动的情况下,提出的方法均能实现微电网的运行成本最小化。     

直流微电网DC-DC变换器关键技术的研究综述

直流微电网是未来智能配用电系统的重要组成部分,对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义.其中DC-DC变换器是解决直流微网、分布式电源、储能装置等接入主电网的重要技术基础.分析了储能型非隔离双向DC-DC变换器的拓扑结构和数学模型,总结了5种DC-DC变换器的技术特点以及在直流微网中的应用,最后对直流微网的发展趋势和技术难题进行了讨论.     

分布式能源微电网调峰控制方法研究

为了提高分布式能源微电网调峰控制能力,提出基于节点电压幅值调制的分布式能源微电网调峰控制方法。获取电流分布集,得到收敛值,计算出不同调度模式下的稳态电压,得到分布式能源微电网调峰参数,计算分布式能源微电网调峰参数融合结果,构建分布式能源微电网调峰控制模型结合节点电压幅值调制方法,实现分布式能源微电网调峰控制。仿真结果表明,采用该方法进行分布式能源微电网调峰控制的稳定性较好,提高了能源微电网的输出稳定性,并且方法的负荷跟踪能力较强,验证了所提方法的较好实用性。     

校园级元计算系统的一种多级对象命名方法研究

为了促进元计算系统的实现效率,提高扩展性,提出了分布式对象的一种多级层次命名方法,阐述了基于Internetr的元计算系统的分布式对象模型（WOM）的组织结构,提出了WOM的4级对象命名方法,并给出了WOM的各级对象标识符的定义,4级层次对象命名方法是广域分布式环境（WADE）系统的核心技术之一,它有利于元计算系统的扩展和伸缩,促进WADE系统的灵活实现,实验表明,WOM支持的对象通信效率可以提高25%左右。     

风光氢储系统的两阶优化匹配分析

随着可再生能源的广泛应用,与之相关的微网系统的性能研究也备受关注。在一定经济约束下,对微网系统进行优化匹配确定最佳的微源数量配置,不仅可以减少能源浪费,也是系统可靠性运行的基础。本研究以当地某通信基站为研究对象,以系统总净现成本和负荷缺电率最低为优化目标,首先采用HOMER通过枚举法得到经济性最优的配置组合输出来初始化个体位置,然后利用模拟人智能搜索行为的人群算法（SOA）对风光氢储、风光储、光氢储和光储四种方案下的系统进行匹配计算。配置结果证明了两阶优化算法相较于一般算法的优越性,同时相较于未优化之前显著提升了系统的经济性和可靠性,减少了能源浪费。对比不同方案下系统的配置结果,得出蓄电池+储氢的混合储能方式对系统性能的提升更大,此外,在当地的气象条件下,风光互补系统的总体水平较低。最后对当地的微网配置提出建议和优化措施。     

全能流视角下的城市能源规划方法

基于图论思想,提出了一种可较好地解决多源多汇多路径的城市能源系统的规划方法。建立了汉密尔顿有向图来描述城市能源网络供需间的能量流动过程,构建了以节点、路径、网络平衡为要素的通用模型,以矩阵的形式表示能源网络的节点性能和拓扑结构。并且将能流路径所对应的权重作为目标函数,分析比较不同路径匹配的系统性能。之后,利用此方法对联产系统的节能情景进行评估,对不同情景下联产系统的路径匹配特性进行说明。其结论可为城区建设和旧城改造过程中的分布式能源系统推广和城市能源系统规划提供参考。     

具有快速并网功能的微网系统控制策略

为提高微网系统的性能,本文在已有的微网系统控制策略基础上,针对以下两点对其进行优化:一是微网用分布式电源输出功率限幅功能,用以抑制多台微网用分布式电源并联运行时,由于下垂特性不同而导致的微网用分布式电源过载或功率反向注入问题;二是微网系统离网状态向并网状态切换时,在微网系统二次调频控制的基础上添加频率扰动策略,用以缩短微网系统的频率调节时间,实现微网系统与电网的快速同步.本文对所提出的这一控制策略进行了分析,并利用4台容量为25 kVA的微网用分布式电源变流器和1台90 kVA可调模拟负荷组成微网系统实验电路,通过微网系统并网/离网无缝切换实验验证了这一控制策略的可行性.     

基于差分进化算法的分布式能源系统 多目标优化

为了避免传统分布式冷热电三联供系统设计中偏离实际工况、负荷率偏低、效率低下等问题,本文以某商务区为对象,将分布式能源系统设备容量的最优化问题转化为以年总成本和年排放量综合最低的多目标数学模型,在对比多种常见智能算法后,选择具有强大全局巡优能力的差分进化算法进行求解,获得优化配置方案。分布式能源系统设备类型较多,且影响因素繁杂,各种设备的容量配置是整个系统运行效益好坏的关键。计算结果表明,与冷热电分供能系统进行对比,通过差分进化算法进行最优化配置后的分布式能源系统具有显著的优越性和可行性,系统结构设计、能源价格,均会对系统最优化结果产生影响。     

浅谈天然气分布式能源的应用与发展

本文通过介绍和分析分布式能源系统的特点,提出了发展分布式能源系统的重要意义,并探讨了分布式能源的应用与前景。