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技术与市场 2024年第9期31卷 28-34,38页

作者：张凤洋魏立明刘旭王楷硕赵信淳赵升旭吉林建筑大学吉林长春130118 国华(乾安)风电有限公司吉林松原131400

为加快推动工业园区实施能源效率提升与绿色转型,充分考虑工业园区用能及降碳需求,构建了一种考虑阶梯式碳交易机制、冷热电联供机组及电转气运行的综合能源系统低碳经济调度模型。首先,对工业园区内各设备构建数学模型并引入阶梯式碳... 详细信息

为加快推动工业园区实施能源效率提升与绿色转型,充分考虑工业园区用能及降碳需求,构建了一种考虑阶梯式碳交易机制、冷热电联供机组及电转气运行的综合能源系统低碳经济调度模型。首先,对工业园区内各设备构建数学模型并引入阶梯式碳交易机制限制工业园区碳排放;其次,建立以工业园区综合能源系统运行成本和碳交易成本最小为目标的优化调度策略;最后,使用非支配排序的蜣螂算法对模型进行优化求解。仿真结果表明:所提模型进一步降低了碳交易成本及系统运行成本。

关键词：综合能源系统阶梯式碳交易蜣螂算法冷热电联产机组

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综合能源背景下的配电网多场景规划

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中国电力 2021年第4期54卷 175-184页

作者：胡源薛松杨素唐程辉梁才熊天军国网能源研究院有限公司北京102209 河北沧州供电公司河北沧州061001

随着能源利用设备的发展,综合能源系统成为能源供应的一个重要发展方向。与单一形式的能源供应相比,综合能源供应系统可以为用户提供更加经济、高效、多样化的能源供应。其中,包含冷热电联产机组(CCHP)、电制冷等设备的配电网是综合能... 详细信息

随着能源利用设备的发展,综合能源系统成为能源供应的一个重要发展方向。与单一形式的能源供应相比,综合能源供应系统可以为用户提供更加经济、高效、多样化的能源供应。其中,包含冷热电联产机组(CCHP)、电制冷等设备的配电网是综合能源系统的主要物理载体。基于此,提出考虑新能源、电、热、冷负荷不确定性的综合能源系统设备和配电网变电站容量协同规划的多场景规划方法,实现电、气、热能源的高效、可靠供应。首先,根据CCHP机组、电制冷装置、燃气热水锅炉的物理特性,建立相应能量转化的数学模型。考虑综合能源系统中诸多元件对配电网节点电压的影响,采用Distflow模型建立交流潮流模型。其次,针对新能源出力和电、气、热负荷需求的不确定性对规划结果的影响,采用典型场景来描述电、气、热负荷的季节特性和新能源出力的波动性,进而建立基于多场景的综合能源系统和配电网协同规划模型。对改造的IEEE 33节点配电网系统进行规划计算,算例结果验证了所提规划方法的有效性及合理性。

关键词：综合能源系统配电网规划冷热电联产机组交流潮流混合整数二阶锥问题

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计及变工况特性的园区综合能源系统规划研究

计及变工况特性的园区综合能源系统规划研究

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作者：伊放华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

当今世界愈发严峻的能源危机给全球各国的经济社会发展带来了深刻的影响,综合能源系统作为解决能源问题的重要可行方案,逐渐受到人们的关注。综合能源系统可以将不同形式能量的生产、输送、转换和消费环节进行耦合,实现能源的梯级利用,... 详细信息

当今世界愈发严峻的能源危机给全球各国的经济社会发展带来了深刻的影响,综合能源系统作为解决能源问题的重要可行方案,逐渐受到人们的关注。综合能源系统可以将不同形式能量的生产、输送、转换和消费环节进行耦合,实现能源的梯级利用,提高综合能源利用率,将成为未来主流供能模式。为进一步提高综合能源系统运行效率,并保证综合供能充裕性,本文提出了一种计及变工况特性的综合能源系统中冷热电联产系统（Combined Cooling Heating and Power System,CCHP）设备与电能转换设备互补优化配置的方法。具体研究内容如下:首先,本文提出了以CCHP机组为核心,电能转换设备协同配置的综合能源系统结构,并基于综合能源系统能量耦合矩阵,建立了系统多能流模型。分析了CCHP机组设备的变工况运行特性,给出了综合能源系统主要能量生产和转换设备的变工况特性模型和定效率模型,确定了综合能源系统的效率矩阵。最后进行了负荷波动和峰谷电价场景下的系统供能策略分析,为后续综合能源系统运行和规划研究奠定了基础。其次,以年总成本最低为目标函数,建立了计及设备变工况特性和供能充裕性的综合能源系统运行-规划双层模型。给出了上下层模型间的传递关系。考虑到模型为混合整数非线性规划模型的特点,本文选取了微分进化算法作为求解工具,详细介绍了微分进化算法的基本求解原理,并展示了运行-规划双层模型的求解流程。最后,以天津某园区为研究对象,设置了三个仿真算例。算例一验证了本文所提CCHP机组与电能转换设备联合配置方案的优越性与先进性,以及在设备规划中考虑其运行变工况特性的收益;算例二对比分析了基于变工况特性模型下和定效率模型下的系统运行策略的区别,验证了计及变工况特性的规划方法对运行经济性的计算更加精确,系统的运行更加灵活高效。算例三验证了能源价格和负荷场景是影响综合能源系统设备规划的主要因素,并通过计算给出了各类设备进行安装的边界条件。

关键词：综合能源系统冷热电联产机组变工况特性优化配置

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电-气-热-冷综合能源系统多能潮流计算

电-气-热-冷综合能源系统多能潮流计算

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作者：刘育杰吉林大学

学位级别：硕士

在能源发展与进化的过程中,传统的能源系统彼此独立,电力系统、天然气网络、热力系统、冷力系统等能源系统都以各自独立的方式进行管理和运营,没有耦合和互动的部分,这种特点使得能源系统结构无法合理优化,甚至造成能源的浪费。在构建... 详细信息

在能源发展与进化的过程中,传统的能源系统彼此独立,电力系统、天然气网络、热力系统、冷力系统等能源系统都以各自独立的方式进行管理和运营,没有耦合和互动的部分,这种特点使得能源系统结构无法合理优化,甚至造成能源的浪费。在构建综合能源系统的基础上,运用耦合系统或者耦合模块将原本独立运行的电、气、热、冷系统和分布式发电、储能等环节有机地组合起来,进行能源结构的优化分配和合理运行,可以达到风能、太阳能、电能、热能、冷能、潮汐能等多重能源品类综合利用率的有效提升,实现区域内的能源合理分配运行工作。本文以电-气-热-冷综合能源系统为研究对象,在考虑各个子系统独立运行特性的基础之上,还考虑了子系统间耦合环节运行特性、系统不同运行模式以及耦合后系统的运行特点,进行了建模仿真和潮流计算的分析工作。本文主要内容如下:(1)分析了综合能源系统多能潮流模式下,光伏发电模块、风力发电单元等单元级微电网发电系统、热力系统、冷力系统、天然气管道网络等能源环节的基础建模,分析了综合能源系统中所包含的各个独立运行的系统模式特点。(2)研究了综合能源系统耦合环节特性并建立了仿真模型。为了表达综合能源系统的耦合特性,建立了由微型燃气轮机、燃气锅炉、电转气(Power to Gas,P2G)设备等组成的电-气耦合环节,由电转热(Power to Heat,P2H)设备、余热锅炉等组成的电-热耦合环节、含压缩式制冷机组的电-冷耦合环节和含吸收式制冷机组的热-冷耦合环节组成的冷热电联产(Combined Cooling Heating and Power,CCHP)机组。对于电-气耦合环节的系统特性,设置了综合电力系统潮流特点和天然气管道网络制约条件的微型燃气轮机仿真模型,通过对仿真计算结果的分析得出了微型燃气轮机的电-气输入和电-热输出之间的能量关系,验证了耦合环节对能源子系统的影响、制约和分配作用,并搭建了基于Simulink的CCHP机组仿真模型。(3)进行了综合能源系统多能潮流计算。解析了区域综合能源系统电、气、热、冷多能潮流特点,根据电力网络、天然气网络、热力系统、冷力系统的特点建立了综合能源系统的多能潮流模型。针对多能潮流的计算方法,在现有算法的基础上,提出了对天然气网络稳态潮流求解的牛顿逆推法,提出了对供热和回热网络进行潮流计算的基于线性化法改进的牛拉法,之后运用交替迭代法对综合能源系统进行多能潮流计算。对于综合能源系统的以电定热(FEL)和以热定电(FTL)两种不同的潮流计算模式,研究了各个系统间的耦合特性和耦合环节对不同的独立能量运行系统之间的影响作用以及反馈作用,解决了综合能源系统多能潮流模型的求解问题,实现了综合能源多能潮流的交替迭代求解。(4)以43节点综合能源系统算例、改进的Powerworld 37节点算例和天津某示范区综合能源项目算例为例进行了电-气-热-冷综合能源系统的多能潮流计算,得到了各个子系统耦合运行后的多能潮流参数和不同运行模式下CCHP机组耦合环节的具体计算参数,运用MATLAB软件针对本文研究算例进行了仿真分析。与传统单一的供能模式数据相对比,电-气-热-冷综合能源系统表现了多种能源系统协调运行为用户负荷供能的合理性和高效性,实际算例验证了本文设计的潮流模型和多能潮流计算方法的有效性及可行性。

关键词：综合能源系统冷热电联产机组微型燃气轮机牛顿逆推法多能潮流计算 Simulink建模

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