由电力系统(electric power systems,EPS)、天然气系统(natural-gas systems,NGS)之间的耦合与互联构成的综合能源系统(integrated energy systems,IES),对于构建经济、环保、高效的能源系统至关重要。同时,由于IES中大量的不确定因素,...由电力系统(electric power systems,EPS)、天然气系统(natural-gas systems,NGS)之间的耦合与互联构成的综合能源系统(integrated energy systems,IES),对于构建经济、环保、高效的能源系统至关重要。同时,由于IES中大量的不确定因素,有必要将不确定建模技术应用于IES分析。该文将广泛应用于EPS的概率潮流的概念推广到IES的概率能量流分析中,计及了EPS、NGS之间3方面的耦合:1)燃气轮机组;2)电力驱动加压站;3)能源集线器。在IES稳态能量流的基础上,考虑了电、气、热负荷以及风电场出力的不确定性,并采用蒙特卡罗模拟法求解IES概率能量流。算例分析表明,NGS(或EPS)中不确定性因素会对EPS(或NGS)的概率能量流产生影响;同时NGS能量流方程线性化精度明显低于EPS。展开更多
利用综合能源系统的多元消纳技术和多元存储技术辅助解决可再生能源就地消纳问题,将电转气(power to gas,P2G)细分为电转氢气和电转天然气,考虑电解槽、甲烷反应器的实际运行特性,以及氢储能的充放过程,建立P2G精细化模型。在含P2G的综...利用综合能源系统的多元消纳技术和多元存储技术辅助解决可再生能源就地消纳问题,将电转气(power to gas,P2G)细分为电转氢气和电转天然气,考虑电解槽、甲烷反应器的实际运行特性,以及氢储能的充放过程,建立P2G精细化模型。在含P2G的综合能源系统中,针对可再生能源预测误差相对较大、负荷预测精度相对较高的特点,在源侧采用鲁棒优化的工程博弈模型处理风电不确定性,在荷侧利用随机优化方法处理负荷不确定性,构建计及电转气精细化模型的综合能源系统鲁棒随机优化调度模型。算例结果验证了所提模型的有效性和可行性,相较于一般的P2G模型,所提精细化P2G模型细致表现了P2G技术的能源耦合方式,同时,综合能源系统鲁棒随机优化调度模型有利于兼顾系统调度成本和可靠性。展开更多
随着新能源利用技术的不断推进,为充分发挥综合能源系统(integrated energy systems,IES)的经济–环境效益,低碳发展理念可以引导IES由高排放能源消耗转向低排放能源消耗。但是由于IES具有能源多样性和不同能源链迁移转化过程的复杂性,...随着新能源利用技术的不断推进,为充分发挥综合能源系统(integrated energy systems,IES)的经济–环境效益,低碳发展理念可以引导IES由高排放能源消耗转向低排放能源消耗。但是由于IES具有能源多样性和不同能源链迁移转化过程的复杂性,无法准确分析IES的总碳排放,进而难以使IES参与碳交易市场。研究针对含气电热负荷需求的IES,运用生命周期分析(lifecycleassessment,LCA)方法,分析IES中不同能源链(energy chain,EC)迁移转化过程产生的碳排放,求得归一计量后的碳排放系数。将其与碳交易机制模型联合引入IES经济运行的决策指标中。在保证系统负荷需求的同时,将IES分为离网型与并网型2种场景,对比讨论不同碳交易价格对系统运行状态、运行成本、碳排放量的影响,并通过改进能效分析方法对2种场景下IES的节能情况和综合能源利用率进行定量分析。结果表明,合理的规划碳市场可以有效促进IES低碳化发展。该文也为IES低碳化建模以及碳排放计量提供了分析方法。展开更多
综合能源系统为多能源互补利用提供有效载体,而楼宇级的综合能源系统由于容易受到外界环境以及用户用能规律的影响,存在着大量的不确定性因素。基于一个由冷热电联产系统、储热装置以及插电式混合动力汽车等组成的居民能源集线器(reside...综合能源系统为多能源互补利用提供有效载体,而楼宇级的综合能源系统由于容易受到外界环境以及用户用能规律的影响,存在着大量的不确定性因素。基于一个由冷热电联产系统、储热装置以及插电式混合动力汽车等组成的居民能源集线器(residential energy hub,REH),研究了在不确定性因素下楼宇级综合能源系统经济运行问题。建立了基于机会约束规划的REH经济调度模型,该模型以最小运行成本为目标,冷热电联产系统备用出力以及备用市场购电为机会约束,在python环境中进行建模,利用Gurobipy求解器进行求解。讨论了关于插电式混合动力汽车运行状态的几种典型场景、不同置信水平下REH调度方案及运行成本,以期为平衡经济性和可靠性的REH运行调度提供参考。展开更多
基于一个包含热电联产机组、燃气锅炉和储能设备的能源集线器,研究了综合能源系统（integrated energy system,IES）的经济调度问题。采用蒙特卡罗采样法生成风电出力、市场电价和能量需求的场景。利用条件风险价值（conditional value ...基于一个包含热电联产机组、燃气锅炉和储能设备的能源集线器,研究了综合能源系统（integrated energy system,IES）的经济调度问题。采用蒙特卡罗采样法生成风电出力、市场电价和能量需求的场景。利用条件风险价值（conditional value at risk,CVa R）理论刻画运行人员面临的风险,并将CVa R引入经济调度的目标函数。充分考虑综合能源系统中各设备的运行约束条件,建立了计及CVa R的综合能源系统经济调度模型。采用yalmip平台在MATLAB环境中建模,利用gurobi求解器对模型求解。算例结果表明该模型能够在满足能量供需平衡的条件下,以最小的期望成本和条件风险价值确定24个时段供给侧的调度出力和能源集线器内部的运行方式,验证了所提方法的有效性和可行性。展开更多
In the traditional power system demand response, customers respond to electricity price or incentive and change their original power consumption pattern accordingly to gain additional benefits. With the development of...In the traditional power system demand response, customers respond to electricity price or incentive and change their original power consumption pattern accordingly to gain additional benefits. With the development of multi-energy systems (MES) in which electricity, heat, natural gas and other forms of energy are coupled with each other, all types of energy customers are able to participate in demand response, leading to the concept of integrated demand response (IDR). In IDR, energy consumers can response not only by reducing energy consumption or opting for off-peak energy consumption but also by changing the type of the consumed energy. Taking the traditional demand response in power system as a starting point, the studies of the fundamental theory, framework design and potential estimation of demand response in power system are reviewed, and the practical cases and software development of demand response are introduced. Finally, the current theoretical research and application of IDR are assessed.展开更多
文摘由电力系统(electric power systems,EPS)、天然气系统(natural-gas systems,NGS)之间的耦合与互联构成的综合能源系统(integrated energy systems,IES),对于构建经济、环保、高效的能源系统至关重要。同时,由于IES中大量的不确定因素,有必要将不确定建模技术应用于IES分析。该文将广泛应用于EPS的概率潮流的概念推广到IES的概率能量流分析中,计及了EPS、NGS之间3方面的耦合:1)燃气轮机组;2)电力驱动加压站;3)能源集线器。在IES稳态能量流的基础上,考虑了电、气、热负荷以及风电场出力的不确定性,并采用蒙特卡罗模拟法求解IES概率能量流。算例分析表明,NGS(或EPS)中不确定性因素会对EPS(或NGS)的概率能量流产生影响;同时NGS能量流方程线性化精度明显低于EPS。
文摘利用综合能源系统的多元消纳技术和多元存储技术辅助解决可再生能源就地消纳问题,将电转气(power to gas,P2G)细分为电转氢气和电转天然气,考虑电解槽、甲烷反应器的实际运行特性,以及氢储能的充放过程,建立P2G精细化模型。在含P2G的综合能源系统中,针对可再生能源预测误差相对较大、负荷预测精度相对较高的特点,在源侧采用鲁棒优化的工程博弈模型处理风电不确定性,在荷侧利用随机优化方法处理负荷不确定性,构建计及电转气精细化模型的综合能源系统鲁棒随机优化调度模型。算例结果验证了所提模型的有效性和可行性,相较于一般的P2G模型,所提精细化P2G模型细致表现了P2G技术的能源耦合方式,同时,综合能源系统鲁棒随机优化调度模型有利于兼顾系统调度成本和可靠性。
文摘随着新能源利用技术的不断推进,为充分发挥综合能源系统(integrated energy systems,IES)的经济–环境效益,低碳发展理念可以引导IES由高排放能源消耗转向低排放能源消耗。但是由于IES具有能源多样性和不同能源链迁移转化过程的复杂性,无法准确分析IES的总碳排放,进而难以使IES参与碳交易市场。研究针对含气电热负荷需求的IES,运用生命周期分析(lifecycleassessment,LCA)方法,分析IES中不同能源链(energy chain,EC)迁移转化过程产生的碳排放,求得归一计量后的碳排放系数。将其与碳交易机制模型联合引入IES经济运行的决策指标中。在保证系统负荷需求的同时,将IES分为离网型与并网型2种场景,对比讨论不同碳交易价格对系统运行状态、运行成本、碳排放量的影响,并通过改进能效分析方法对2种场景下IES的节能情况和综合能源利用率进行定量分析。结果表明,合理的规划碳市场可以有效促进IES低碳化发展。该文也为IES低碳化建模以及碳排放计量提供了分析方法。
文摘综合能源系统为多能源互补利用提供有效载体,而楼宇级的综合能源系统由于容易受到外界环境以及用户用能规律的影响,存在着大量的不确定性因素。基于一个由冷热电联产系统、储热装置以及插电式混合动力汽车等组成的居民能源集线器(residential energy hub,REH),研究了在不确定性因素下楼宇级综合能源系统经济运行问题。建立了基于机会约束规划的REH经济调度模型,该模型以最小运行成本为目标,冷热电联产系统备用出力以及备用市场购电为机会约束,在python环境中进行建模,利用Gurobipy求解器进行求解。讨论了关于插电式混合动力汽车运行状态的几种典型场景、不同置信水平下REH调度方案及运行成本,以期为平衡经济性和可靠性的REH运行调度提供参考。
文摘基于一个包含热电联产机组、燃气锅炉和储能设备的能源集线器,研究了综合能源系统（integrated energy system,IES）的经济调度问题。采用蒙特卡罗采样法生成风电出力、市场电价和能量需求的场景。利用条件风险价值（conditional value at risk,CVa R）理论刻画运行人员面临的风险,并将CVa R引入经济调度的目标函数。充分考虑综合能源系统中各设备的运行约束条件,建立了计及CVa R的综合能源系统经济调度模型。采用yalmip平台在MATLAB环境中建模,利用gurobi求解器对模型求解。算例结果表明该模型能够在满足能量供需平衡的条件下,以最小的期望成本和条件风险价值确定24个时段供给侧的调度出力和能源集线器内部的运行方式,验证了所提方法的有效性和可行性。
基金supported by the Major Smart Grid Joint Project of National Natural Science Foundation of China and State Grid(No.U1766212)International(Regional)Joint Research Project of National Natural Science Foundation of China(No.71961137004).
文摘In the traditional power system demand response, customers respond to electricity price or incentive and change their original power consumption pattern accordingly to gain additional benefits. With the development of multi-energy systems (MES) in which electricity, heat, natural gas and other forms of energy are coupled with each other, all types of energy customers are able to participate in demand response, leading to the concept of integrated demand response (IDR). In IDR, energy consumers can response not only by reducing energy consumption or opting for off-peak energy consumption but also by changing the type of the consumed energy. Taking the traditional demand response in power system as a starting point, the studies of the fundamental theory, framework design and potential estimation of demand response in power system are reviewed, and the practical cases and software development of demand response are introduced. Finally, the current theoretical research and application of IDR are assessed.
