关键词： 可再生能源   储能   多能互补   灵活储氢   蓄电池   多阶段协同优化  

摘要： 提出一种包含灵活储氢和蓄电池联合储能的混合可再生能源系统,并提出一种考虑极端运行工况的规划运行多阶段协同优化方法,第1阶段以最小化净负荷为目标,优化混合系统中风电与光伏的容量;第2阶段在正常运行、极端全充电、极端全放电3种典型工况下对联合储能系统进行容量运行双层协同优化。上层规划模型以平准化储能度电成本最小为目标优化储能容量,下层调度模型以功率偏差最小为目标优化储能系统运行策略,并采用元启发式优化算法和混合整数线性规划进行求解。研究表明:1)考虑极端全充电和全放电运行工况时,储氢系统的容量配置灵活性可以使系统更经济地应对极端工况,体现了氢储能的优越性;2)基于联合储能的混合可再生能源系统比单一储能系统具有更高的经济效益,其平准化储能度电成本相较于氢储能降低了3.97%,相较于蓄电池储能降低了8.25%;3)相比于基于运行规则的容量优化方法,该文提出的规划运行多阶段协同优化方法使系统平准化储能度电成本降低了13.7%。

关键词： 综合能源系统   综合灵活运行方式   多时间尺度   综合需求响应   碳捕集电厂   联合运行   电转气   优化调度  

摘要： 对源侧进行低碳化改造、荷侧辅以综合需求响应策略有利于“双碳”目标的实现。为此,提出一种多时间尺度下计及综合需求响应和碳捕集-电转气联合运行的综合能源系统低碳优化调度策略。源侧在碳捕集电厂中引入储液罐,形成碳捕集电厂的综合灵活运行方式,并构建计及碳捕集电厂和电转气设备的新型联合运行模型;在荷侧分析需求侧资源在不同时间尺度下的响应特性,建立不同时间尺度下的价格型、激励型需求响应模型,通过源荷协调配合提升系统的低碳性能;提出源荷互补的综合能源系统多时间尺度低碳调度策略,构建含综合需求响应的日前-日内-实时调度模型。算例结果表明,所提模型能够充分利用源荷资源参与调节,实现系统低碳、经济、稳定运行。

关键词： 综合灵活运行模型   氢能利用   综合需求响应   碳捕集电厂   联合运行  

摘要： 为提高综合能源系统的低碳特性和新能源消纳能力,提出一种考虑氢能利用与碳捕集电厂联合灵活运行的综合能源系统源荷低碳优化调度策略。首先,引入溶液存储器和烟气旁路系统,建立碳捕集电厂综合灵活运行模型,针对氢能转换特性建立氢能利用模型,并提出碳捕集电厂-氢能利用的联合灵活运行模型;其次,构建计及价格型、激励型的综合需求响应模型;最后,以最优经济和低碳为目标,构建了综合能源系统低碳经济调度模型。仿真结果表明,考虑碳捕集电厂-氢能利用联合运行模型能有效降低系统碳排放量,实现综合能源系统经济、环保运行。

关键词： 电氢热综合能源系统   柔性负荷   光热电站   余热利用   优化运行  

摘要： 为解决现有综合能源系统运行灵活性差及风、光消纳难的问题,同时充分利用氢能实现碳减排目标,本文提出一种考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行方法。首先,基于光热电站和含电转氢余热利用的氢能系统模型构建电氢热综合能源系统。其次,考虑需求侧电氢热柔性负荷的特征和调节价值,构建含可平移、可转移、可削减负荷的电氢热柔性负荷模型。然后,进一步构建考虑电氢热柔性负荷调节特性的电氢热综合能源系统联合优化运行模型。最后,通过算例仿真验证所提方法能够兼顾经济运行与低碳效果,不仅可以提高光热电站与氢能系统的联合运行能力,而且能够有效提升系统运行的经济性和低碳性,电、氢、热负荷峰谷差分别降低6.68%、11.95%、8.35%,系统运行总成本降低24.4%。

关键词： 灵活性资源   综合能源系统   优化配置   氢能   不确定性  

摘要： “双碳”战略下，可再生能源渗透比例不断提升，随之而来的灵活性资源缺乏问题也日趋严重。为构建安全、高效、低碳的清洁能源系统以应对这一挑战，提出了一种考虑多灵活性资源联合运行的综合能源系统优化配置方法。所述方法首先对电转气设备的两阶段运行进行了精细化建模，引入了掺氢燃气轮机和电转气设备协同运行，以充分利用H2的低碳特性，同时通过碳捕集设备向电转气设备提供碳原料，实现了CO2的循环利用，从而构建了以氢能为核心的灵活性资源联合运行框架；然后，针对可再生能源出力不确定性问题，通过Elbow法确定了最优聚类数目，并利用K-means聚类算法得到了风速的典型场景；在此基础之上，以投资成本、运维成本、置换成本、环境惩罚和弃风惩罚成本之和最小为目标，综合考虑设备约束、能量平衡约束及灵活性约束建立了优化配置模型；为解决模型的非线性问题，采用了大M法将其线性化处理并完成模型求解。最后，基于西南某地区实测数据进行了算例验证，结果表明：采用本文提出的方法，所示综合能源系统的总成本降低了10.22%、新能源渗透率提高了6.01%、环境惩罚成本降低了2.65%，所提方法有效提升了系统的经济性、新能源消纳量，显著降低了系统碳排放水平。

关键词： 海上风电   光伏   储能   多能源联合  

摘要： 光伏技术是一种将太阳能转化为电能的重要技术,具有低成本、高效率等优势,因此光伏发电在能源结构中的占比逐年增加。储能技术则能解决可再生能源的间歇性和不稳定性问题,提升供电可靠性和稳定性。海上风电、光伏和储能的多能源联合发电系统能够充分利用各种能源的优势,实现高效互补。基于此,文章提出海上风电-光伏-储能的多能源联合发电系统,阐述该系统的运行控制方法。同时,设计了一套综合实验方案,模拟不同天气和风速下的系统运行情况,并评估系统性能。实验结果显示,储能系统能有效平衡出力和负荷需求,提升系统运行稳定性。

关键词： 条件风险价值   低碳运行   可再生能源   备用优化  

摘要： 在双碳目标下,风电渗透率增加给新型电力系统的安稳运行带来挑战,而条件风险价值法(Conditional Value-at-Risk,CVaR)可对风电的随机风险进行分类量化评估,以用于系统调度运行。根据CVaR提出了改进的多层级条件风险价值法(Multi-layer Conditional Value-at-Risk,MCVaR),并建立了基于MCVaR的高渗透可再生能源电力系统低碳运行联合优化模型。仿真算例结果表明,MCVaR相较于CVaR能够显著降低系统的弃风与切负荷量,同时系统的极端损失下降了49.45%。所提方法能够在满足系统可控风险约束的前提下,实现运行经济效益与低碳环保收益的综合最优化。

关键词： 风-光-火-抽蓄   机会约束   优化调度   低碳经济   可信容量  

摘要： 随着能源结构的转型和可再生能源的迅速发展,构建新型电力系统是实现“双碳”目标的重要举措。然而,高比例可再生能源并入电网会严重影响系统的运行,造成电力电量供需平衡难度逐步加剧,多能互补技术为新型电力系统的发展提供契机。因此,构建以可再生能源为主的新型电力系统优化调度模型,对提高可再生能源的利用率和系统低碳经济运行尤为重要。鉴于此,本文的主要研究内容如下: (1)介绍了多能互补联合发电系统的结构,将新型电力系统的供需平衡概念量化为电力电量平衡,构建了抽蓄、风电、光伏、火电出力特性模型,从效益和环境角度对火电机组的调峰特性进行分析,详细介绍了抽蓄电站基于时间维度的功能和应用场景,为联合系统低碳优化运行奠定基础。 (2)建立了考虑风光不确定性的风-光-火-抽蓄联合系统低碳优化调度模型。采用模糊机会处理功率平衡约束,并耦合阶梯式碳交易,引入置信区间表征风光出力的不确定性,将火电机组运行成本、弃风弃光惩罚成本、抽蓄电站运行成本以及碳排放成本构成的综合成本最低作为优化目标,最后,对建立的模型进行求解,优化结果表明:系统的综合运行成本减少了 24.5万元,CO2排放量减少了 1761.5t;风光渗透率为44%时,联合运行系统的综合运行成本和CO2排放量达到最低值,分别为899.0万元和6854.0t;风光置信度从0.65增加至0.90时,弃风光率减少了 13.6%。 (3)构建了考虑需求响应资源的风-光-火-抽蓄联合系统短期多时间尺度日前-日内优化调度模型。在负荷侧引入需求响应资源,日前优化调度中以可调度需求响应价格最低为优化目标。日内的优化目标是联合运行系统的运行成本最低,有效的减小了负荷的峰谷差,以15min为一个调度运行周期,算例结果表明:随着时间尺度的精细化,“负荷需求响应+储能”的调节,能够减少了系统的综合运行成本292.5万元,降低了 CO2排放量152.8t,验证了模型的优越性。 (4)建立耦合等效容量法的风-光-火-抽蓄联合运行系统容量可信度及综合能效评估模型。制定了抽蓄电站两种调峰运行策略,提出了抽蓄电站综合能效三维指标,量化抽蓄电站在新型电力系统中的综合能效特性,评估了风电、风电-光伏、风电-光伏-抽蓄的等效容量,并计算抽蓄电站在两种策略下的机组容量效率、机组调峰容量、机组环境效益综合能效指标。评估结果表明:抽蓄电站将可再生能源的容量可信度提高了 6.5%,容量利用率提高了 11.5%,峰谷调节系数提高了 7.4%,减少的CO2排放量平均为6633.3t,验证了构建模型的有效性。

关键词： 综合能源系统   优化调度   碳捕集系统   P2G设备   阶梯型激励需求响应  

摘要： 近年来,全球环境问题日益严重,传统化石能源由于其不可再生性和污染性逐渐不再适合低碳可持续发展的大环境,对传统能源系统进行改革势在必行。综合能源系统耦合电、热、气等能源,利用各种耦合设备实现不同能量间的相互转化,提高能源利用率的同时降低了系统碳排放。本文针对含碳捕集系统(CCS)和电转气设备(P2G)的电-热-气综合能源系统优化调度问题展开研究,从源荷侧分析综合能源系统低碳调度措施。 首先从能源供给侧入手,构建综合能源系统基本架构,介绍系统中各耦合设备的运行原理并建模,分析热电联产机组和碳捕集设备特性,建立联合热电联产机组和碳捕集设备的碳捕集电厂,研究碳捕集电厂的架构与能量流向,分析烟气分流和储液罐对碳捕集电厂的影响,建立灵活运行方式的碳捕集电厂模型。 其次,从系统机制和中间转化设备入手,介绍碳交易机制并建立阶梯碳交易模型,耦合灵活运行方式的碳捕集电厂和P2G设备,建立CCS-P2G联合运行数学模型,利用储液罐时移特性解决碳捕集电厂和P2G设备运行时间不同步问题,建立考虑CCS-P2G联合运行的综合能源系统优化调度模型。算例表明灵活运行方式CCS-P2G联合运行模型能够在提高系统经济效益的同时降低系统碳排放,提高对风电、光电的消纳水平。 最后,引入需求响应机制,充分挖掘负荷侧潜力。改进传统激励需求响应机制,建立阶梯型激励需求响应模型,引入评价指标,在此基础上建立考虑CCS-P2G联合运行和阶梯型激励需求响应的综合能源系统优化调度模型,算例表明阶梯型激励需求响应模型能够进一步提高综合能源系统的经济性,降低系统碳排放量。