天然气制氢的园区综合能源系统氢储能优化配置

在中国致力于实现碳达峰、碳中和的要求下,氢能因具有零碳排高热值的特点,氢能产业发展成为中国未来发展的重要目标。针对电解水制氢储能的工业园区综合能源系统能量转换效率不高、制氢量少、经济效益低的特点以及国家对氢能发展大规模低成本制氢的需要,提出了一种以天然气制氢模式代替电解槽制氢的氢储能园区综合能源系统架构。在分析天然气水蒸气重整制氢单元的能耗与能量回收利用以及氢储能单元电、热、气多种能量特性的基础上,建立了天然气制氢储能的氢储能模型;进一步考虑设备投资成本、运行成本、碳排放价格以及制氢效益,以年化投资成本最小与年运行收益最大为目标建立目标函数,利用快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解,提出了以天然气制氢储能的园区综合能源系统氢储能优化配置模型。最后以新疆某园区为实际算例分析了园区配置氢储能后电源、电负荷、热负荷特性,运行经济效益以及天然气价格与碳排放价格对配置的影响,验证了通过配置天然气制氢的氢储能提升园区综合能源系统制氢量与运行收益的可行性,并指出了适用场景。     

考虑风光不确定性的综合能源系统规划设计方法

在能源互联网飞速发展的背景下,综合能源系统逐渐成为能源低碳高效运行的重要实现方式。为了实现综合能源系统配置的合理规划,文章提出了一种考虑风光不确定性的综合能源系统多目标规划模型。通过结合序列分布概率的典型曲线挖掘方法获得风光的典型出力曲线,减小可再生能源出力描述不确定性对配置的影响。以综合能源系统运行成本最低、系统电网供电率最低为优化目标,采用基于混合博弈决策的改进型多目标粒子群算法对规划模型进行求解和Pareto解集决策,生成满足决策者的不同偏好需求的配置结果。并对影响系统规划的关键参数进行敏感性分析。基于我国某综合能源示范工程的实际数据,给出了规划方案,仿真结果验证了该方法的有效性。     

考虑电储能设备碳排放的综合能源系统低碳经济运行

为了减少综合能源系统发电过程中产生的碳排放造成的环境污染,必须提升综合能源系统的经济效益.除各发电机组设备存在大量碳排放外,电储能设备的间接使用过程中也存在较大的碳排放,应当计量在系统碳排放中.研究基于含电气热冷负荷需求的综合能源系统,分析系统中各机组设备的碳排放量,并运用生命周期分析方法,分析系统中电储能设备产生的碳...     

考虑可靠性和经济性的综合能源系统优化配置方法

在常规综合能源系统经济性优化分析的基础上,引入可靠性约束,形成兼顾经济性与可靠性的综合能源系统优化配置框架,并提出基于设备故障率的系统可靠性评估指标。针对典型案例的仿真分析表明,通过源侧多能互补,综合能源系统可靠性得到有效提升;然而,系统可靠性的提升可能会牺牲部分经济效益。储能装置的设置则可实现系统经济性与可靠性的双赢。另一方面,有效的政策设计亦是提高系统整体经济性,降低终端用户用能成本的有效措施。     

一种双阶段多目标优化的综合能源系统配置方法

为提高综合能源系统优化配置的实用性和准确性,提出双阶段多目标优化的综合能源系统优化配置方法.第一阶段,以生命周期内经济成本最优、二氧化碳排放最低为目标函数,获得设备的最优类型、容量和机组组合;第二阶段,以日运行成本最优为目标函数,应用分支界定法对系统运行成本进行优化.最后以北方某住宅小区为例进行仿真,仿真结果体现了本文提出的优化配置方法在经济效益和环境效益两个指标上相较于传统方法存在明显优势,能够有效实现协同优化,具有更高的实用性和准确性.     

含混合储能的风光储系统容量优化配置

由于可再生能源的不断发展,电网对各种能源存储技术的需求日益增长,通过提出一种利用废弃矿区建立含重力储能的混合储能系统解决新能源消纳的问题。以年均系统成本最小化为目标建立微电网容量优化配置模型,通过分析含风力发电机、光伏组件、蓄电池和重力储能装置的微电网各发电单元特性,并采用改进粒子群优化算法对该模型进行优化求解。算例结果表明,该模型提高了系统的经济性,系统负荷缺电率等可靠性指标也得到了明显提升。     

基于博弈论的多能互补综合能源系统规划设计方法

基于博弈论构建由热电联产机组、光伏发电和电网组成的多能互补综合能源系统优化规划模型.模型以经济性为优化目标,各参与者容量为决策变量,使系统既能满足用户对冷、热、电负荷的需求,又能同时实现收益最大化.根据参与者是否结盟,提出5种博弈模式,证明Nash均衡的存在性,并通过仿真算例得到各模式下的Nash均衡策略.仿真结果表明...     

计及高比例可再生能源的配网系统储能多场景优化配置

为解决传统方法中可再生能源出力波动大、可再生能源和储能利用效率不高等问题,提出一种计及高比例可再生能源的配网系统储能多场景优化配置方法。通过在配网系统电源侧接入储能,定义配网系统储能配置场景,采用一阶低通滤波,结合波动率期望值确定方法,将低通滤波时间常数作为储能容量配置的关键参数,计算能源发电波动场景储能目标输出功率。采用上下限约束法,计算负荷储能释能场景储能目标输出功率。结合配网系统运行成本,构建储能多场景优化配置模型,求解储能最优功率和容量最优解,获得储能最优配置方案。实验结果表明,所提方法减少了风电出力和光伏出力的最大波动量、最大波动率,可再生能源出力更加平稳,减少了弃风率和弃光率,增加了储能出力,提高了可再生能源和储能利用效率。     

电动汽车混合储能系统的自适应协同控制

针对电动汽车混合储能系统在采用协同控制方法时受超级电容等效电阻和电池内阻引起的输入电压波动影响等问题,提出了一种自适应协同控制策略。首先,基于直流变换器理想状态空间平均模型设计了协同控制器,并对其稳定性进行了分析;其次,基于超级电容等效电阻和电池内阻建立了系统的精确数学模型,定义了自适应观测函数和基于Lyapunov函数的自适应控制律,并对负载及输入电压进行估计;进一步,选取了协同控制宏变量并推导出自适应协同控制的占空比函数;最后,在MATLAB/Simulink中搭建了混合储能系统的仿真模型,验证了自适应协同控制的有效性。仿真结果表明:自适应协同控制只有轻微的超调和因负载变化造成的电流波动,且响应速度较快,约为4 ms,电流跟踪误差不超过1%。与协同控制和滑模控制相比,自适应协同控制系统有更好的稳定性和抗干扰能力,能有效提高电动汽车混合储能系统的稳定性和鲁棒性,保证功率分配策略的有效实施。     

储能系统中梯次利用动力电池容量优化配置的研究进展

梯次利用动力电池在储能领域的应用,对于推动电力行业健康绿色发展、提高资源利用率、降低储能系统成本、推动储能系统商业化以及节能环保具有重要的社会意义和经济效益。储能系统的容量优化配置是实现最佳经济效益,不出现容量、功率缺配和超配情况的关键。对容量优化配置的最新研究动态进行综述,列举了国内外梯次利用动力电池在储能领域的应用现状,综合介绍了目前几种主要应用场景中梯次利用动力电池的容量优化配置技术,并对今后的研究方向进行讨论和展望。     

考虑拓扑规划与管线选型的区域综合能源系统优化配置方法

区域综合能源系统是一种集多种能源生产与转换为一体的,具有能源利用效率高、多能源协调互补以及清洁低碳为特征的综合性能源生产形式。研究综合能源系统的优化配置方法有助于系统节能减排、保障地区用能安全以及促进可再生能源大幅消纳。本文建立了含拓扑规划的区域综合能源系统优化配置模型。其基本思路是以分布式能源站为基本供能单元,通过引入电力线路与输热管道的选型和容量配置约束,将分布在不同地区的能源系统连接在一起;其次,考虑了管网损耗、容量上限以及电压幅值等因素影响,以经济性最优为目标,综合考虑投资成本、替换成本与设备残值收益,构建了面向多区域能源互联系统的混合整数线性规划模型。算例测试结果表明,本文建立的规划模型可以有效减少冗余设备的安装容量,提高规划方案的经济性以及系统的综合能效,对于多区域综合能源系统的规划及建设具有一定的参考价值。     

考虑储能装置容量安全差值的日前优化调度

为应对新能源出力的不确定性,提高储能装置在电力系统中应用的灵活性尤为重要.根据实际生产活动,提出了一种储能装置的初始时刻和最终时刻容量设置安全差值的优化方式.在此基础上构建火电、风电、光伏、抽水蓄能机组和蓄电池共同参与的日前优化调度模型.该模型以发电侧成本最低为目标,将水库和蓄电池的初始时刻和最终时刻容量设置一定的安全...     

基于最佳储能系统大小的微电网优化运行

提出了一种模型,分析微电网储能系统(energy storage system,ESS)的大小与经济效益之间的关系。以提高微电网的经济效益为目标,计算出ESS最佳大小。ESS越大,投资成本就会越高,但微电网的运行成本会随之下降。最佳ESS大小问题的研究,包括最大限度地减少了ESS的投资成本,以及微电网运行成本。建立一个包含ESS的实用模型,使用不同的运行策略,验证了最佳ESS大小的经济性和运行可靠性。     

图案协同设计的过程规则提取及数据存储方案

智能图案的网络化设计，关键在于对协同设计过程的规则提取，以及对图案分类并进行网络化存储．针对这些要求，提出一种网络化智能图案协同设计框架，并给出一种协同设计过程规则提取方法及对设计产生的大量图案数据进行网络存储的方案．该设计过程规则提取方法和设计知识存储方案能够合理提取图案设计过程知识，同时在图案设计数据库增大时又能保证知识应用的检索效率．     

飞轮储能型二次调节流量耦联系统研究

利用二次调节技术四象限工作原理和流量耦联系统特点,并与飞轮储能系统相集成,提出了飞轮储能型二次调节流量耦联系统。该系统可把原来系统负载下降时转化为热能散失掉的势能存储为飞轮的机械动能,并回收利用。该系统解决了传统二次调节压力耦联系统不宜接入不能变量的液压缸或液压马达的缺点,是对传统二次调节压力耦联系统的拓展。在建立了系统的数学模型的基础上,通过仿真和试验研究表明了系统的可行性,但存在快速性不高和明显非线性的特性。     

基于改进灰狼算法的综合能源系统优化调度

为解决综合能源系统中参与者利益与设备可靠运行冲突的问题,提出一种基于非合作博弈的综合能源系统优化策略.针对风、光和负荷的不确定性利用拉丁超立方抽样法与K-means聚类法生成预测出力典型模型.模型综合考虑源、网、荷、储的利益及可靠性问题,并在用户侧引入电动汽车柔性负荷,增强能源的利用率,分析各方在追求利益与运行可靠性时的均衡交互策略.对于传统灰狼算法狼群分布不均匀、搜寻猎物能力弱等问题,基于Hammersley序列产生更均匀的初始狼群,改进收敛因子的递减方式,并调整对越限个体的处理,产生高质量狼群的同时丰富了样本种类,减少寻优的时间和次数.通过算例分析,验证了本文模型及改进算法有效性.     

风电场储能系统的多目标优化调度策略

为了实现风电与储能联合运行的优化调度策略,首先综合考虑风电功率预测效果、并网功率波动和储能系统的出力水平等多个目标,建立风储联合运行的多目标优化仿真模型。然后运用马尔可夫模型预测风功率,同时基于有精英策略的非支配性排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)滚动优化风储并网功率,来获得风储系统不同运行策略。并通过优选储能系统运行参数,避免储能系统的过度充放电和进入死区。最后,将决策者的偏好嵌入到多目标优化过程中,针对优化解集的分布进行了对比分析,验证了偏好情况下的储能的针对性和有效性,实现了风储系统多目标偏好下的优化调度。     

短沟道模型模拟集成电路的几何规划优化设计

探讨了几何规划在基于短沟道模型的互补金属氧化物半导体 (CMOS)电路中的应用.首先采用Level 1模型得到电路的初始规划,然后将所得元件值代入Hspice仿真程序,再从仿真输出的列表文件中取出各CMOS管的静态电压电流变量和等效小信号模型参数.将它们代入以修正因子为规划变量的几何规划算法,在前一次工作点附近搜索本次的最优设计.修正后的电路再次进行Hspice仿真.几何规划和仿真反复交替进行,直到最优化的目标值稳定.模拟集成电路的仿真实例表明,算法对短沟道模型电路是有效的.     

建筑冷负荷对综合能源系统运行优化的影响

为解决现有综合能源系统运行优化研究对建筑冷负荷的影响考虑不充分（多以“典型日负荷”或“预测负荷”代替空调期冷负荷）的问题,首先应用EnergyPlus软件对北京某园区进行建模和负荷分析,再以经济性为优化目标,基于园区的电、冷负荷供需平衡和综合能源系统设备的典型模型建立运行约束模型,在空调期对多能源耦合的综合能源系统建立运行优化模型。对优化模型使用Yalmip建模和编程,使用Cplex求解器求解问题,得到不同负荷条件下的综合能源系统空调期的运行优化方案,并分析其统一性和差异性。结果表明：本文构建的以经济性为目标的优化模型,可以使多能耦合的综合能源系统在目标下运行更加优化;不同建筑冷负荷条件下运行优化方案具有较大差异性;不同负荷条件下运行优化方案具有一定规律性。可见综合能源系统的运行优化研究应该全面考虑冷负荷的影响,本文提出的规律性运行优化方案为综合能源系统提升运行经济性提供了依据。