含混合储能的冷热电联供系统运行策略及容量配置

冷热电联供系统是分布式能源未来主要发展方向和形式。建立了含混合储能的冷热电联供系统多目标优化模型,考虑设备初始投资成本和维护成本,分析在"以电定热"和"以热定电"不同运行策略下混合储能初始容量及总容量配置对系统能源性、经济性、环境性评估指标的影响,得出储能容量最优配置及系统运行策略,并与不含储能系统对比验证。通过算例验证表明,合理的储能容量配置及运行策略选择有助于提高系统能源利用率,减少二氧化碳排放和运行成本,为冷热电联供系统规划运行提供一定的理论和技术参考。     

含储能装置的园区综合能源系统三级协同规划设计方法

研究综合能源系统的配置和优化策略对于保障区域用能平衡、降低系统投资成本、提高运行的经济性具有重要的意义和价值.提出了含储能装置的园区型综合能源系统的三级协同规划方法,首先将综合能源系统的设计过程划分为设备选型、容量配置与运行优化三个阶段;然后根据各阶段之间的递进和耦合关系,采用系统级的建模方法,对各类设备的选型与运行约束进行总结和提炼,并引入储能装置约束,从而形成了结构简洁、约束紧凑的综合能源系统规划模型.针对该模型中的非线性函数项,引入了辅助变量和约束,将其等价转化为易于求解的混合整数线性规划问题.最后,分三种情形对某园区待建综合能源系统进行优化配置.算例测试结果验证了所提模型和方法的有效性.     

考虑经济性与碳排放的电-气综合能源系统多目标规划

为加速电-气系统快速、经济的低碳转型，构建了一种综合考虑经济性成本与碳排放量的电-气综合能源系统多目标随机优化规划模型.首先建立电-气网络与相关设备的数学模型，并运用场景法表征电、气负荷与光伏出力的不确定性.其次建立综合考虑系统经济性成本和碳排放量两个指标的混合整数二次约束规划(MIQCP)模型，对电网馈线、气网管道、变电站、配气站、燃气机组、电转气装置、光伏及储能装置进行统筹规划.最后，构建算例验证模型的可行性及有效性.结果表明：在不同的目标函数权重选择下，模型可以充分考虑电-气网络线路与多种综合能源设备间的耦合关系，获得整体最优的规划方案.     

考虑需求响应资源和储能容量价值的新型电力系统电源规划方法

高比例可再生能源的接入对电力系统容量充裕性带来了新的挑战，系统必须具备充足的置信容量应对可再生能源的出力波动性和随机性.由于储能置信容量与电源规划结果的非线性关系，传统电源规划方法难以准确计算储能置信容量并建立系统置信容量充裕度约束.通过综合考虑火电、可再生能源、储能以及需求侧响应建立了电源规划模型，内嵌全年8 760时段生产运行模拟以确保系统具有充足灵活性，同时改进容量充裕性约束以考虑需求响应资源和储能的容量价值.针对储能置信容量的非线性问题，设计了迭代算法进行求解，并用某区域电力系统验证了模型的有效性.结果表明，高比例可再生能源系统中，影响系统成本的主要因素是灵活性约束，引入少量需求侧响应资源可大幅降低系统成本，为未来高比例可再生资源电力系统规划问题提供了新的思路.     

数据中心综合能源系统配置与运行的集成优化

采用清洁高效、环保节能的综合能源系统替代传统供能系统,是实现数据中心绿色可持续发展的有效措施。综合能源系统的设计与运行优化通常被分割成两个阶段进行考虑,而并未实现系统的最优规划。本文基于数据中心全年能耗特点,设计了一种以天然气、太阳能及地热能为能源,集成有机朗肯循环发电系统、吸收式制冷机组、换热器等余热利用设备的综合能源系统。以投资成本、运行成本、碳税成本及太阳能丢弃惩罚成本等在内的综合成本为优化目标,建立了综合能源系统混合整数线性规划模型,对各设备容量以及调度策略进行了集成优化。以某小型数据中心为例进行了案例研究,结果显示：与传统供能方式相比,所构建的综合能源系统费用年值节约率为35.72%,二氧化碳减排率为55.11%,一次能源节约率为39.86%。     

兼顾不确定性和时序特性的主动配电网分布式电源与需求响应优化配置

传统分布式电源优化配置多采用服从固定分布参数的分布式电源随机出力模型,并未考虑分布参数的时序差异性。本研究基于实测数据分别依季节和小时拟合得到不同时段下风速和光照强度的分布参数,从而建立风机和光伏出力不确定时序模型,并基于价格弹性理论建立需求响应负荷不确定时序模型,最终建立以分布式电源和智能电表的安装位置、容量或数量为优化变量,以设备投资成本、售电利润、网损成本和排放成本为目标的主动配电网协调配置模型,采用基于蒙特卡罗随机潮流的遗传算法优化求解。IEEE33系统多场景对比仿真结果表明,考虑分布式电源和需求响应不确定时序特性的协调配置能科学有效地提高主动配电网规划的经济性和环保性,协调发挥分布式电源和需求响应各自优势,适应低碳主动配电网的发展需求。     

基于聚类选址的区域能源系统站网布局优化规划

区域能源系统中能源站选址和管网布局规划是影响区域能源系统经济性的重要因素.综合考虑能源站选址、管网布局与负荷分布的特点,提出了基于聚类和最短路径算法的站网布局优化方法.首先,将最短路径权重作为聚类相似性度量,建立站网布局结构模型.然后以系统年均经济成本最小为目标,构架优化目标函数.最后以实际工程案例进行仿真分析,验证了该方法的有效性.所提出的方法可以对区域内能源站数量、选址以及管网布局进行综合优化,为区域能源系统站网布局规划提供理论参考.     

考虑设备风险和风光不确定性的园区综合能源随机优化运行

综合能源系统因其能源梯级利用的高效性被广泛应用,而在运行过程中各设备的潜在故障风险与风光出力波动会成为系统供能稳定性的安全隐患。为此本文首先基于设备负载率建立了故障概率模型与设备风险模型。其次针对风光出力的不确定性采取蒙特卡洛采样法生成典型场景,建立了考虑设备风险与风光不确定性的综合能源多目标随机优化模型,运用分段线性化、宽容分层序列法将该模型处理为混合整数模型。最后通过算例仿真表明所提优化模型能够兼顾运行风险与经济成本,相较于传统经济调度,在总成本仅上升了9.6%时、设备风险降低了79.3%,证明了模型的经济性与安全性。     

基于多种可再生能源的多联产系统优化配置研究

为提升基于多种可再生能源的多联产系统整体性能,合理的容量配置至关重要.针对基于太阳能、生物质能和空气能的多联产系统,以一次能源节约率最大化、费用年值节约率最大化和二氧化碳减排率最大化作为优化目标,以光伏光热一体化组件、内燃机、空气源热泵的容量为决策变量,采用改进的多目标遗传算法,利用优劣解距离法求解系统最优容量配置.同时,通过算例验证优化模型的可行性,并研究系统经济性能对成本参数的敏感性.结果表明,优化方案在能源、经济、环境各方面都表现出很好的性能,系统的一次能源节约率为29.07%,费用年值节约率为58.15%,二氧化碳减排率为54.30%,且厌氧发酵环节的成本参数对系统经济性能影响较大.     

集成能源、物料、排放的能源系统建模与优化

考虑到多载体能源系统、生产系统、排放系统之间的复杂耦合关系,引入综合枢纽基本模型,提出了一种考虑能源、物料、排放协同作用的集成化能源系统建模方法.案例分析表明:能源成本及收益、产品生产对能源的需求量、产品收益以及废弃物排放成本等因素对能源系统的优化产生直接影响,这些因素之间协同作用,综合决定能源系统规划与设计的优化方案.所提出的建模方法相比多载体能源系统的描述,能够综合考虑能源、物料、排放之间的协同作用,更加系统地对能源优化问题给出合理的分析.     

基于改进的模拟退火-粒子群算法的区域综合能源系统经济性运行

为了缓解当前化石能源使用危机的问题,在考虑了储冷、储热和储电设备的基础上,本文构建了RIES的经济性模型。将天然气购买的成本、购电成本和设备运行成本之和作为目标函数,将系统综合运行成本考虑的更为周全,约束条件中不仅包括各设备的能量交互损耗、储能设备的功率和容量约束,还引入了重要负荷备用,提高了RIES的供电可靠性。利用改进的模拟退火-粒子群算法对所提模型进行求解,大大加快了求解算法的收敛速度。案例分析表明,本文所提出的求解算法求解速度更快,进一步减少了系统综合运行成本。     

考虑碳交易成本及区域能源优化的配电网扩展规划研究

随着《碳排放权交易管理办法》的正式实施,加速了碳排放权交易的进度,在此背景下考虑区域综合能源系统(re-gional integrated energy system,RIES)接入配网后需求响应、可再生资源消纳和碳排放交易成本的影响,提出一种新的配电网规划方法.首先,对区域综合能源系统结构进行概述,介绍典型区域综合能...     

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。     

基于实时定价机制的综合能源系统多时间尺度优化调度

随着能源互联网快速发展,其物理载体综合能源系统成为未来能源利用的重要方式.针对区域综合能源系统优化调度问题,在实时电价的基础上设定实时天然气价格策略,提出一种基于实时定价机制的优先级调度策略,建立考虑日前运行成本最低和日内弃风弃光成本最小为目标函数的多时间尺度模型,应用含有自调节环节的改进粒子群优化算法对模型进行求解.通过算例验证了模型的有效性,比原有的分时定价策略更能进一步减少运行成本,提高能源利用效率,减少弃风弃光成本.     

综合能源环境下配电系统的无差异性模式规划问题研究

本文提出无差异模式规划（简称无差异规划）的概念,即负荷需求（本文指负荷密度及供电可靠性）相似的分区内各类设备容量的近似一致性规划,且设备数量与分区面积近似成正比关系。无差异规划以牺牲准确性为代价,换取规划的简便性,综合能源环境下的配网规划复杂性强,分布式电源数量众多,无差异规划的简化手段在此类问题中具有一定优势,使配电网的规划具有一定的可复制性。本文研究了配电系统、热力系统及分布式电源耦合环境下的配电网无差异规划问题,各主体均可以选择自身的行为模式。通过算例,验证了无差异规划的可行性,并分析了综合能源环境下各主体不同的行为模式对配电网无差异规划的影响及修正方法,验证了其在综合能源环境下的适用性。     

基于综合需求侧响应的多能存储系统优化配置

相比单一储能和需求响应(demand response,DR),多能存储和综合需求响应(integrated demand response,IDR)可显著改善多能源系统的经济性.首先构建基于激励手段的综合需求响应模型,接着对多能存储系统进行分析及建模,同时引入用户用能舒适度指标模型.最后,基于典型日负荷轮廓,以系统年最低总成本为优化目标建立多能存储系统优化配置模型.算例分析表明多能存储和综合需求响应可协同优化各时段能源供给和柔性负荷需求,可显著提高多能存储系统的经济性.     

考虑负荷密度的区域能源系统供能分区规划

现有的区域能源系统规划研究中缺乏科学有效的供能分区优化方法,且能源站的供能范围、数量和选址中未能考虑负荷密度特性问题,为此提出考虑负荷密度的区域能源系统供能分区优化设计方法.首先研究了负荷分布与能源站经济供能半径的关系,根据管网拓扑结构简化模型建立了负荷密度与能源站经济供能半径优化模型.进而基于推导得到的经济供能半径和...