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多能互补、集成优化能源系统关键技术及挑战

电力系统自动化 2018年第4期42卷 2-10,46页

作者：艾芊郝然上海交通大学电子信息与电气工程学院上海市200240

有效能源的获取、转换、控制和利用是现代人类文明的核心,能源互联网作为能源系统的新一步革新,将分布式能量转化、存储装置和各类型负荷构成的冷、热、电、气等能源节点连接起来,以实现多种能量双向互补与集成优化。文中选取能源互联... 详细信息

有效能源的获取、转换、控制和利用是现代人类文明的核心,能源互联网作为能源系统的新一步革新,将分布式能量转化、存储装置和各类型负荷构成的冷、热、电、气等能源节点连接起来,以实现多种能量双向互补与集成优化。文中选取能源互联网在多能互补集成优化方面的关键技术为研究对象。首先,总结了近年来能源互补集成的研究现状。然后,以多能流混合建模为基础,对多能系统规划、智能调控、协同控制与互动、综合评估、系统信息安全与通信及能源交易和商业服务运行模式等关键技术和挑战进行归纳。最后,对未来能源系统在多能互补优化方面的研究进行展望,以期为多能互补、集成优化提供部分研究思路。

关键词：多能互补集成优化协调互动区域综合能源系统

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多能互补智慧园区能源系统优化运行方法

高电压技术 2022年第7期48卷 2545-2553页

作者：吴笑民郭雨郑景文凌在汛国网湖北省电力有限公司电力科学研究院武汉430077

在当前面临能源转型、电力供应紧张以及“碳达峰、碳中和”目标背景下,构建以清洁能源为主的工业园区能源系统,具有节能减排、提高能效水平的重要意义。考虑多能互补和不同类型储能,提出一种智慧园区能源系统优化运行方法。分析工业园... 详细信息

在当前面临能源转型、电力供应紧张以及“碳达峰、碳中和”目标背景下,构建以清洁能源为主的工业园区能源系统,具有节能减排、提高能效水平的重要意义。考虑多能互补和不同类型储能,提出一种智慧园区能源系统优化运行方法。分析工业园区负荷特性与需求,结合不同类型的储能配置,建立工业园区能源系统模型;综合考虑园区能源系统投资成本、负荷需求、能源利用率、电/冷/热储能、季节性需求、分时电价构建优化目标,以年收益最大为目标,提出一种结合BP神经网络与分支定界法的优化运行模型。以某园区为验证对象,相比于传统的园区热电联产模式,提出的智慧园区能源系统优化运行方法能有效地提高清洁能源利用率8%,减少碳排放,提升能源系统的经济效益。

关键词：多能互补清洁能源储能配置节能减排智慧园区

多能互补发电系统储电和储热容量分层优化规划方法

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电网技术 2020年第9期44卷 3263-3271页

作者：史昭娣王伟胜黄越辉李湃董凌范越新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192 国网青海省电力公司青海省西宁市810008

随着风、光等新能源并网容量的不断增加,储能系统作为平抑功率波动的重要手段被广泛关注,是多能互补发电系统中的重要组成部分。当前电、热等储能系统均独立规划、各自设计,联合规划时系统规划模型维度高,求解困难。基于此,提出多能互... 详细信息

随着风、光等新能源并网容量的不断增加,储能系统作为平抑功率波动的重要手段被广泛关注,是多能互补发电系统中的重要组成部分。当前电、热等储能系统均独立规划、各自设计,联合规划时系统规划模型维度高,求解困难。基于此,提出多能互补发电系统储电和储热容量分层优化规划方法,上层模型以新能源全年时间序列出力为输入,基于储能能量型约束和功率型约束,建立时序生产模拟模型,确定所需储能系统的总容量。下层模型考虑成本来平衡各储能系统充放电功率,确定储电和储热系统容量。由于新能源出力具有不确定性,引入条件风险价值方法,考虑不确定性对储能容量规划结果的影响。案例测试结果验证了所提模型和方法的合理性和有效性。

关键词：多能互补储能时序生产模拟条件风险价值容量规划

多能互补条件下转轮优化对水轮机低负荷区稳定性能的影响

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农业工程学报 2023年第7期39卷 67-76页

作者：赵亚萍郑小波张欢郭鹏程西安理工大学水利水电学院西安710048 浙江富春江水电设备有限公司杭州311121

多能互补系统中新能源发电的不稳定性使得作为调能机组的水电机组频繁在水力效率低、振动剧烈的低负荷区运行,严重影响机组的寿命。该研究以多能互补系统中的混流式水轮机为研究对象,在前期考虑工况权重系数的转轮多工况优化设计结果基... 详细信息

多能互补系统中新能源发电的不稳定性使得作为调能机组的水电机组频繁在水力效率低、振动剧烈的低负荷区运行,严重影响机组的寿命。该研究以多能互补系统中的混流式水轮机为研究对象,在前期考虑工况权重系数的转轮多工况优化设计结果基础上,对比分析了优化前后转轮叶片的几何参数变化,不同负荷区的水轮机内部流动状态及压力脉动特征差异。研究结果表明:优化后叶片包角、安放角以及叶片长度均有所增加,叶片表面压力分布及转轮进出水边速度矩分布更加均匀,有助于改善水轮机低负荷区的空化性能、提高能量转换能力。转轮进出口安放角的增加很好地抑制了转轮进口背面脱流涡及出水边的脱流涡区,改善了尾水管的入流条件,使得尾水管涡带的强度和影响范围明显减小。叶片优化后,转轮内各频率的压力脉动幅值均有不同程度的降低,尾水管内压力脉动改善明显。尾水管内0.2f_(n)(f_(n)为转频)和14f_(n)压力脉动在低负荷工况(OP1)幅值降幅分别为45%和40%,额定工况(OP4)尾水管内0.2f_(n)压力脉动基本消除,14f_(n)压力脉动幅值降幅为31%。本文所得研究结果对多能互补系统中水轮机转轮的设计优化及运行具有参考意义。

关键词：水力发电混流式水轮机压力脉动多能互补低负荷工况涡带

多能互补型农业废弃物厌氧发酵系统能量流动过程研究

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太阳能学报 2019年第4期40卷 936-941页

作者：杨雪梅张志萍王艳锦张寰贺超张全国黄河科技学院现代农业工程研究院郑州450063 河南农业大学农业部可再生能源新材料与装备重点实验室郑州450002

主要研究多能互补型农业废弃物厌氧发酵系统的能量流动过程特征及其影响因素之间的相关关系,依据太阳能、生物能及余热能等多能互补原理将整个农业废弃物厌氧发酵系统装置建在太阳能温室内,优化农业废弃物厌氧发酵系统的高效低耗保温技... 详细信息

主要研究多能互补型农业废弃物厌氧发酵系统的能量流动过程特征及其影响因素之间的相关关系,依据太阳能、生物能及余热能等多能互补原理将整个农业废弃物厌氧发酵系统装置建在太阳能温室内,优化农业废弃物厌氧发酵系统的高效低耗保温技术。实验研究结果表明,通过温室能量流动过程的分析和计算,沼气排出带走的热量是造成热量流失的主要部分,占总热损失的43.09%,污水排放携带走的热量次之,占总热损失的36.05%,地面传热造成的热损最少,占总热损失的0.59%,旨在为提高多能互补型农业废弃物厌氧发酵系统高效低耗稳定运行性及其经济环境效益,对进一步完善农业废弃物多联产资源化理论与技术具有重要的科学意义。

关键词：农业废弃物厌氧发酵能量流动多能互补

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多能互补协同蓄能系统热力学分析与运行优化

化工学报 2021年第5期72卷 2474-2483,F0004页

作者：王宇波全贞花靖赫然王林成赵耀华北京工业大学绿色建筑环境与节能技术北京市重点实验室北京100124

提出了一种多能互补协同蓄能建筑供能系统,该系统将空气源热泵、水源热泵、太阳能热电联产组件以及蓄能技术(蓄冷、蓄热)有效结合,实现了可再生能源的高效利用与建筑的经济供能,利用热力学分析方法对该供能系统进行性能分析与运行优化... 详细信息

提出了一种多能互补协同蓄能建筑供能系统,该系统将空气源热泵、水源热泵、太阳能热电联产组件以及蓄能技术(蓄冷、蓄热)有效结合,实现了可再生能源的高效利用与建筑的经济供能,利用热力学分析方法对该供能系统进行性能分析与运行优化研究。首先,通过能源监控平台收集该供能系统的实际运行数据建立了系统[火用]分析模型,并对冬季典型日工况进行了系统性能分析,结果表明系统运行稳定,其夜间蓄能平均COP和[火用]效率分别为2和32.24%,均高于常规系统。接着,通过分析系统冬季实际运行数据,总结出了各蓄能工况的运行规律,并制定了系统优化运行策略。最后,对该多能互补系统进行了热经济学评价,本系统单位面积供热费用仅为12.5 CNY/m^(2),年单位[火用]成本为2.16 CNY/kWh,且相较于常规空气源热泵直供系统和燃气热水锅炉供暖系统,本系统的动态回收期分别为3.66年和2.47年,经济效益优势明显,是值得推广的供能系统形式。

关键词：多能互补热力学再生能源优化热泵热经济学

多能互补复合电站的优化配置及其在系统电源规划中的应用

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电网技术 2021年第8期45卷 3006-3014页

作者：刘树桦王建学李清涛王秀丽刘子拓王学斌王若谷陕西省智能电网重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 国网陕西省电力公司电力科学研究院陕西省西安市710049 国网青海省电力公司电力科学研究院青海省西宁市810008

能源基地集中发展单一类型新能源会带来能源损失、设备利用率低等多种问题。随着各类电源技术的成熟,利用资源互补特性来优化配置和协同开发多类型电源是解决这些问题的有效途径。首先基于各类电源的互补特性提出了多能互补复合电站的概... 详细信息

能源基地集中发展单一类型新能源会带来能源损失、设备利用率低等多种问题。随着各类电源技术的成熟,利用资源互补特性来优化配置和协同开发多类型电源是解决这些问题的有效途径。首先基于各类电源的互补特性提出了多能互补复合电站的概念,研究了复合电站的互补机制及其面向规划的外部特性;其次,建立了综合考虑系统多能互补特性及外部规划需求的能源基地优化配置方法,进而在规划方案的三层运行模拟校核迭代机制中,设计了融合复合电站的电源优化规划技术路线。最后,通过算例验证了所提的复合电站配置模型和规划方法的合理性,可以为能源基地电源配置提供理论指导和技术支撑。

关键词：多能互补复合电站优化配置电源规划

多能互补提供频率支撑的储能容量分布鲁棒规划方法

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电网技术 2024年第1期48卷 282-290页

作者：付文龙卓庆澳吴月超方念张海荣陈曦三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江省杭州市311122 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司浙江省宁波市315000 智慧长江与水电科学湖北省重点实验室湖北省宜昌市443133

随着具有不确定性的新能源大规模并网,电力系统的频率安全面临严峻挑战,而合理规划储能是维持电力系统稳定运行和应对可再生能源不确定性的重要手段。为此,针对高可再生能源渗透率系统的储能容量规划问题,提出了一种考虑多能互补提供频... 详细信息

随着具有不确定性的新能源大规模并网,电力系统的频率安全面临严峻挑战,而合理规划储能是维持电力系统稳定运行和应对可再生能源不确定性的重要手段。为此,针对高可再生能源渗透率系统的储能容量规划问题,提出了一种考虑多能互补提供频率支撑的储能容量分布鲁棒规划方法。首先,建立了多能互补提供频率支撑的频率安全模型,并将其线性化后嵌入到典型日运行中,以维护电力系统频率的稳定性。其次,采用基于生成对抗网络的分布鲁棒优化,实现在新能源出力最劣概率分布下的储能容量规划,以应对新能源出力的不确定性。最后,基于IEEE 39节点系统进行算例分析,验证了所提方法可在保证电力系统频率安全的同时,具有较好的经济性和鲁棒性。

关键词：电力系统储能规划频率支撑多能互补分布鲁棒优化生成对抗网络

多能互补视角下抽水蓄能电站运营管理的影响因素分析——以辽宁清原抽水蓄能电站为例

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第5期60卷 917-926页

作者：孟祥鑫李芍毅胡森昶唐文哲清华大学水利水电工程系水圈科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

以辽宁省抚顺市清原抽水蓄能电站为研究案例,提出基于多能互补视角的抽水蓄能电站运营管理框架,并设计问卷,通过实地考察和发放问卷,调研多能互补视角下抽水蓄能电站运营管理的影响因素。均值分析结果表明,多能互补视角下抽水蓄能电站... 详细信息

以辽宁省抚顺市清原抽水蓄能电站为研究案例,提出基于多能互补视角的抽水蓄能电站运营管理框架,并设计问卷,通过实地考察和发放问卷,调研多能互补视角下抽水蓄能电站运营管理的影响因素。均值分析结果表明,多能互补视角下抽水蓄能电站运营管理的主要影响因素为电价机制的确定、参与方责权利分配以及缺少数字化管理技术的应用。通过系统聚类方法,将影响因素分为政策支持、电力市场需求、先进的技术和设备、激励机制与收益分配、多能互补智慧管理以及“源网荷储”共赢六大类,并提出多能互补视角下抽水蓄能电站运营管理体系,构建多能互补视角下抽水蓄能电站相关方管理组织架构。最后,提出多能互补视角下抽水蓄能电站管理策略、抽水蓄能电站电网调节与新能源消纳综合管理策略以及“源网荷储”一体化管理系统搭建策略。

关键词：多能互补源网荷储抽水蓄能电站运营管理