计及分时电价的微能源网源荷储协同优化调度

针对并网型小容量微能源网,提出一种改进储能-分时电价调度策略,考虑需求侧管理,从源荷储三方面对系统进行协同规划,降低系统的经济成本和碳排放量。利用网格搜索法确定储能系统的最优出力参数,将免疫机制引入粒子群算法以提升其寻优能力,并用于求解微能源网日前调度方案。从储能系统出力、微能源网运行的经济性和环保性以及算法的寻优效果等方面进行仿真分析,结果表明：所提策略和算法能够求得更优的设备出力方案,在不同季节均能够有效减少微能源网的经济成本和碳排放量。     

促进风电消纳的源-荷联合优化调度

针对我国弃风问题,将光热电站与风电联合运行,利用其出力的互补性以及储热装置的可调度性应对风电出力的波动性、反调峰性,平滑风电出力以及净负荷曲线,降低火电机组调峰的成本,提高风电利用率.但此方法受到储热装置容量的限制以及机组最小出力和旋转备用的约束,对弃风情况改善有限,因此在需求侧引入需求响应措施与光热-风电系统配合.以...     

考虑电池储能与需求响应的微网多时间尺度优化运行

为提高清洁能源的利用率,在微网优化运行问题中引入电池储能和需求响应.对于电池储能的老化特性,采用反映没有规律的充放电周期的储能老化成本模型;对于激励型需求响应,设计一种阶梯方式补偿机制.在此基础上,综合考虑电池储能老化特性、价格型和激励型需求响应以及风电的不确定性,建立日前-日内多时间尺度的微网优化运行模型.最后,通过算例分析验证所提出模型的有效性.结果表明,该模型可实现微网系统运行成本最优.     

以用户为中心的需求响应博弈模型与算法研究

智能电网是电力用户和供应商之间双向通信的下一代电网.有效的需求响应管理可以降低发电成本和用户用电费用.在供电方引入多个火力发电和多个可再生能源电力公司,提出一种面向用户需求的电力公司选择方案,以最大限度降低用户成本,同时可以改变用电的峰谷期.通过整合可调度负载与电力公司的选择制定联合方案,提出用电与供电之间的博弈模型.利用分布式算法,证明博弈均衡的存在.计算机仿真结果表明,联合方案可使用户成本最低,并且可以达到电网削峰填谷的效果.     

混合公交系统的票价和服务区域协同优化

为促进需求适应式双线混合公交系统的发展，对矩形区域内固定公交/需求响应式公交服务区域和需求响应式公交票价进行协同优化.采用连续逼近法，推导出运营商和乘客的成本构成.构建了非线性规划问题，在运营商收益非负的约束条件下使用户总成本最小化.设计数值实验，检测不同需求水平下优化模型特性.结果表明，时间价值参数对服务区域的影响较大，对票价的影响较小.算例中时间价值从20元/h增大到40元/h时，需求响应式公交服务区域面积占总区域面积的比例从24.5%增大到32.0%.需求密度对用户成本的影响较大，低需求密度下需求响应式公交的最大偏移距离与用户成本成负相关关系，而在高需求密度下则相反.灵敏度分析中最佳的需求响应式公交服务区面积占总区域面积的比例均小于50%.     

秸秆高温干式厌氧发酵的产气特性研究

试验用作物秸秆与活性污泥混合厌氧发酵制备沼气,研究了活性污泥与麦秸、玉米秸和稻草高温干式发酵的产气规律,加N素调节碳氮比(C/N)及添加生物炭对产气的影响.利用作物秸秆与活性污泥投加量1∶1,厌氧发酵原料总固体(TS)20%,在55℃下厌氧发酵.试验数据表明:1)产气从第5 d产气量开始增加,峰值均出现在第6~9 d,发酵15~25 d产气较为稳定,随后产气量缓慢下降.厌氧发酵7 d时,沼气中甲烷含量均能达到60%左右.按厌氧发酵时长45 d计算,稻草的产气量最大,单位TS累积产气量达到413.7 mL·g~(-1);玉米秸和麦秸的单位TS累积产气量分别为365.2 mL·g~(-1)、345.2 mL·g~(-1).2)调节发酵液的C/N至30∶1,可有效缩短沼气启动时间1~2 d;在沼气发酵微生物活性较低时,表现最为明显,可缩短沼气启动时间≥3 d且累积产气量最高可提高44.9%.3)在厌氧发酵液中添加4%(按发酵秸秆干基计算)的生物炭,并调节发酵液的C/N至30∶1,对麦秸厌氧发酵产气而言,累积产气量可提高38.5%,玉米秸和稻草的累积产气量分别提高6.2%和8.0%.     

基于模拟退火算法的风-光热打捆发电系统成本优化

以风-光热打捆发电系统为研究对象,完全消纳风电为研究背景,提出一种以互联系统单位发电成本最小为目标,系统正常运行为约束,模拟退火算法优化光热电站出力为手段的优化控制策略.仿真结果表明,在允许条件下,所提出的优化控制策略可以有效降低风-光热打捆发电系统的单位发电成本.     

木薯的梯级利用及其节能减排作用研究

以木薯粉为原料，通过双酶法发酵产酒精、酒精废醪厌氧产沼气、沼气用于酒精蒸馏、沼液沼渣肥料化还田等流程，完成木薯的梯级利用及物料循环，在回收能源的同时避免了废弃物的排放，从而达到节能减排的效果.     

太阳助秸秆沼气的生命周期能耗及碳排放分析

对徐州某太阳能辅助加热的秸秆沼气系统进行了深入调研和测试,采用生命周期评价方法分析了涵盖基础设施建设、系统运行维护、秸秆运输、沼气使用以及沼液沼渣利用等各个阶段的化石能源消耗及碳排放清单.结果表明太阳能沼气系统生命周期化石能源消耗为0.173 MJ·MJ~(-1),碳排放为0.121kgCO_2eq·MJ~(-1)(二氧化碳当量).与天然气比较,秸秆沼气系统的单位热值化石能源消耗仅为天然气的15.6%,单位热值碳排放比天然气系统多55.0%.与秸秆直接露天燃烧相比,秸秆沼气系统的单位秸秆质量生命周期碳排放比秸秆直接露天燃烧低59.7%.     

禽粪与麦秸协同厌氧发酵体系的需求导向产沼气性能及模型预测

通过改变传统的连续型沼气生产转向需求导向的灵活产气可以实现平抑风光等间歇式新能源的波动,从而维持新能源体系的稳定。然而作为典型农业废弃物的禽粪与麦秸,其作为发酵底物时是否可以通过进料管理方式实现按需产沼气未见研究。为此,本文模拟按需产气的投料模式,研究了不同投料负荷、频次与投料间隔时间等条件下,沼气产气速率与产气量等的响应关系,基于此构建沼气产气响应的预测模型。结果表明：低进料有机负荷（1.5 kg?VS?m-3?d-1）、2次/d频率、10 h时间间隔情景下发酵系统不存在明显的沼气延滞期,沼气产气响应速率较高,并且pH、FOS/TAC、VS/TS、NH3-N等参数波动均处于合理区间。进料负荷增大至3 kg?VS?m-3?d-1时,产气延滞期增大,但是体系在10 h时间间隔下发酵稳定性参数波动不大,此时系统仍可正常运行。进一步增加进料负荷至6 kg?VS?m-3?d-1时,沼气中甲烷含量跌至30%左右,产气响应明显变慢,说明该情景已不利于后续沼气的利用,此时限速步骤是高进料负荷时麦秸与禽粪底物中木质纤维素的水解反应。基于实验结果,构建了修正的Gompertz-BP神经网络混合模型以预测沼气产出的响应,并验证了其预测的准确性。研究结果表明,禽粪与麦秸作为底物进行协同厌氧发酵,在低进料负荷时辅以适当的控制手段可以实现按需产沼气。     

基于AA-CAES电站和综合需求响应的供暖期弃风消纳策略

“双碳”目标背景下,为解决热电联产机组“以热定电”模式导致的大规模弃风问题,本文提出基于先进绝热压缩空气储能电站(advanced adiabatic compressed air energy storage, AA-CAES)和综合需求响应的综合能源系统(integrated energy system, IES)供暖期弃风消纳策略。首先,在“源-储”两侧建立热电联产机组与AA-CAES电站耦合运行模型,分析耦合运行实现热电解耦机理;其次,在“荷”侧引入价格型和替代型需求响应机制来探寻负荷侧优化系统调度潜力;然后,在IES中引入碳捕集系统和阶梯型碳交易机制来约束碳排放,并在碳排放量最少、综合成本最低为目标构建IES运行基础上,引入模糊机会规划约束模型来分析风、光不确定性对系统调度影响;最后,利用西北某地区实际数据进行算例验证。结果表明：热电机组与AA-CAES电站耦合运行相较于未耦合运行可提高风电消纳率84.55%、降低总成本11.42%、减少碳排放20.28%;综合需求响应机制的引入可进一步提高风电消纳率35.00%、降低总成本20.93%、减少碳排放24.43%;风光不确定性的...     

基于合作博弈的农村微电网群与配电网运行优化方法

针对农村高渗透率新能源接纳问题,提出了基于合作博弈理论的农村微电网群与配电网运行优化方法.通过建立包含风电、光伏、沼气发电、储能和可中断负荷的微电网运行成本最小目标函数,优化微电网内不同时间段各电源的出力水平、蓄电池充放电和可中断的负荷.以各微电网自身运行成本最小为目标,考虑风、光、沼气发电日内的互补性和负荷特性,建立基于合作博弈论的微电网群合作联盟,使余电微电网与缺电微电网实现电能互用,降低联盟整体运行成本,增加配电网运营商收益.采用Shapley值法对联盟的节省成本进行分配,实现各微电网节省成本的公平分配.仿真算例证明了该方法的有效性.     

孤岛型混合可再生能源发电系统的优化设计

为有效提高孤岛型混合可再生能源分布式发电系统的可靠性和经济性等综合效益,提出了一种基于风-光-沼混合可再生能源的孤岛型分布式发电系统的优化设计方案.文中分析了各种可再生能源的特性、分布式发电系统的主要综合效益指标以及系统运行条件,并设计了相应的混合发电系统结构,建立了电源功率模型、3种优化目标模型和系统全局优化模型,提出了系统协调控制策略.仿真结果表明,文中方案是有效的,且在满足动态负载需求上具有较优的系统综合效益.     

基于风险惩罚机制的虚拟电厂优化调度

为了解决虚拟电厂内部功率不确定性问题、促进新能源电力的消纳和提高用户参与系统调度的积极性,首先通过建立模型,分析了虚拟电厂内部各单元功率不确定因素。然后针对风光机组和需求响应的功率不确定性,建立了弃风弃光风险惩罚机制与需求响应风险惩罚机制。基于风险惩罚机制并结合各机组出力特性,制定了虚拟电厂协调调度策略。考虑风险惩罚成本且兼顾系统运行约束,以净利润最大为目标函数,建立了虚拟电厂优化调度模型。最后选择IEEE30节点系统进行仿真。运用场景分析法研究所建风险惩罚机制对虚拟电厂优化调度的影响。结果表明弃风弃光风险惩罚机制可促进风光消纳、需求响应风险惩罚机制可提高用户响应积极性。可见所建风险惩罚机制是有效的。     

考虑电力弹簧的电氢微网系统容量优化配置

由于风机和光伏出力的随机性和波动性以及微电网系统拓扑结构的复杂性,对系统容量优化问题带来了很大的挑战。为了提升微网经济性和可再生能源的消纳能力。在新能源余电制氢的基础上,提出了一种考虑电力弹簧的电氢微网系统容量优化配置研究方法。首先建立了风、光、氢及电力弹簧的数学模型,其次提出相应的能量控制策略,最后设置以全寿命周期成本和能源浪费率最低作为目标函数,采用改进NSGA-Ⅱ算法对方案进行配置。为验证方案可行性,结合某地具体数据,寻求最优配置方案。对配置结果分析表明在电氢微网中加入电力弹簧装置后可有效提高风光资源利用率并降低储能成本,进一步提高了所配置微网系统的经济性,为微网容量优化提供新思路。     

接种量对泔脚发酵产氢余物甲烷化的强化研究

 以城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了15％、30％、45％、60％的接种量对泔脚发酵产氢余物中温（36℃）批式厌氧消化的影响。结果表明：泔脚发酵产氢余物的产沼能力随着接种量的增大而增强。结合Gompertz模型拟合结果及理论分析,60%的接种量为泔脚发酵产氢余物沼气化的最佳接种量,其沼气化的延迟时间λ、产甲烷率、生物气中甲烷的最高体积含量分别为：4.37d,388.72mL/g,80.4％。消化结束后,除产沼过程失败的15％接种量以外,厌氧消化余物的pH值在 6.70～7.00之间,这为沼气中甲烷的高体积含量（高于常规厌氧消化的最高甲烷体积含量75%）提供了证据。     

秸秆沼气发酵厌氧菌群的培养及应用

秸秆沼气发酵厌氧菌群是一个复杂的菌系,针对分离纯培养周期长、菌剂制备过程比较复杂等难点,提供了一种简便的秸秆沼气发酵厌氧菌群的培养方式——原位混合培养.①小试试验表明:接种50%培养后的厌氧菌泥,厌氧发酵原料总固体(TS)12%,在37℃下,试验B组能快速适应厌氧发酵新环境,厌氧发酵21 d时,累积产气量较试验A组高出28.39%;②中试试验结果显示:第三阶段的发酵原料中接种物的50%替换为培养后的厌氧菌泥,37℃厌氧发酵10 d,沼气池容产气率平均达到1.1 L/(L·d),累积产气量较前两个阶段的平均值高出32.46%.该方法适用于连续性沼气发酵工程,以增加沼气发酵系统中的厌氧微生物数量,增强微生物代谢活动,改善沼气发酵系统,使其保持连续稳定的产气.     

香蕉杆组分测定及其产沼气潜力的研究

【目的】测定香蕉杆中的纤维素、半纤维素和木质素组分,并对其发酵产沼气的潜力进行研究,以期为香蕉杆的资源化利用提供可靠的基础资料。【方法】分别采用改进后的硫酸-重铬酸钾氧化法、2mol/L盐酸水解法和72%浓硫酸法测定香蕉杆中纤维素、半纤维素和木质素的含量;在35℃恒温条件下进行厌氧发酵产沼气,绘制不同原料产沼气过程变化曲线图。【结果】香蕉杆纤维素、半纤维素和木质素含量分别为17.47%、11%、6.86%,其厌氧发酵产沼气最高可达到(155±3)mL/g TS。【结论】香蕉杆纤维含量较高,可作为沼气发酵原料使用,为香蕉杆的资源化利用提供有益参考。     

风力机塔架-叶片耦合模型风致响应时域分析

基于风力机塔架-叶片耦合模型,采用改进的叶素-动量理论模拟了考虑平稳风修正、叶片旋转效应和空间相干性的风力机气动载荷,并基于有限元方法对该耦合模型进行了动力特性分析和风致响应时域计算.基于目标响应时程探讨了风力机塔架-叶片耦合系统在随机风荷载作用下的动力响应特性,并与不考虑叶片影响的风力机塔架风致响应进行对比分析.研究表明,在进行风力机的抗风设计时,应该考虑塔架-叶片的耦合作用.     

考虑电动汽车用户响应的微网经济调度

针对电动汽车接入微电网后的经济调度问题,对微电网可分布式电源的出力进行了研究。首先分析电动汽车的行驶特性,在其无序充电负荷模型的基础上,建立了同时考虑电动汽车用户响应度和用户满意度的峰谷分时电价电动汽车有序充放电模型。然后构建一个含电动汽车及风、光、燃气轮机和柴油机的微网系统,以实现微网经济性和环保性运行为双重优化目标,采用改进粒子群算法,来得到不同控制策略下的优化调度结果。仿真结果表明,电动汽车有序充放电,可以有效实现削峰填谷,并且可以在保证良好环境效益的同时提高微网运行的经济性。