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多能流能量管理研究:挑战与展望

电力系统自动化 2016年第15期40卷 1-8+16页

作者：孙宏斌潘昭光郭庆来清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室清华大学

多能流耦合是能源互联网和综合能源系统区别于智能电网的关键特征之一。多能流能量管理面临三方面挑战:多能流耦合、多时间尺度和多管理主体。总结了国内外的研究现状,展望了多能流能量管理的研究趋势和重点:多能流实时建模与状态估计;... 详细信息

多能流耦合是能源互联网和综合能源系统区别于智能电网的关键特征之一。多能流能量管理面临三方面挑战:多能流耦合、多时间尺度和多管理主体。总结了国内外的研究现状,展望了多能流能量管理的研究趋势和重点:多能流实时建模与状态估计;多能流多时间尺度安全分析与安全控制;多能流混合时间尺度优化调度;多能流能量管理系统设计、开发和验证。

关键词：能源互联网综合能源系统多能流能量管理系统

多能流分布式综合能源系统容量匹配优化与调度研究

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电网技术 2018年第11期42卷 3504-3511页

作者：任娜王雅倩徐宗磊华秀文丁涛别朝红张兄文热流科学与工程教育部重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

综合能源系统可以实现电、热、气等多种能源形式的互补供能和满足负荷需求的多能调度,从而促进可再生能源消纳能力,提高能源综合利用率。针对含电、热、气并相互耦合的分布式多能流综合能源系统的设备容量匹配优化问题,建立以系统各能... 详细信息

综合能源系统可以实现电、热、气等多种能源形式的互补供能和满足负荷需求的多能调度,从而促进可再生能源消纳能力,提高能源综合利用率。针对含电、热、气并相互耦合的分布式多能流综合能源系统的设备容量匹配优化问题,建立以系统各能量成本最低为目标,以能量平衡和设备工作特性为约束的优化模型,采用一种区域收缩算法加速寻优收敛速度。以西安市某厂房办公楼为例,采用所建模型和所提算法得到综合能源系统最小能量成本下的最优容量匹配和调度策略。结果表明,通过系统的容量匹配优化可以大大减少电、热、气的单位价格,降低多级储热器、可逆固体氧化物燃料电池的设备成本,提高太阳能电池的利用率,可有效提高系统经济性。

关键词：多能流综合能源系统容量匹配优化调度能量成本

第5代区域供热供冷驱动的产消型综合能源系统多能流分析

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电力系统自动化 2023年第4期47卷 78-90页

作者：刘学智张沛超严正上海交通大学电子信息与电气工程学院上海市200240 上海非碳基能源转换与利用研究院上海市200240

第5代区域供热供冷(5GDHC)与主动配电网构成电-热-冷强耦合、热产消者、双向传输的复杂新场景。为此,文中基于传统综合能源网模型,通过对比5GDHC与传统第1至4代区域供热网的不同特征,提出了与5GDHC热产消者相兼容的多能流网络模型。该... 详细信息

第5代区域供热供冷(5GDHC)与主动配电网构成电-热-冷强耦合、热产消者、双向传输的复杂新场景。为此,文中基于传统综合能源网模型,通过对比5GDHC与传统第1至4代区域供热网的不同特征,提出了与5GDHC热产消者相兼容的多能流网络模型。该模型系统地集成了热力共享的产消者模型、冷热负荷重叠系数、管网温度的热泵模型以及双向水流引起的复杂水力交汇等特征,描述了各产消者在时空上共享互补的冷热功率。最后,采用15节点配电网、36节点供热网算例验证了所提模型与方法的有效性。计算结果包括状态变量的时域仿真(电压、电/热/冷功率、温度、流量、压力等)、与冷热未互补系统运行成本的对比以及蓄热与热泵的联合运行等。

关键词：综合能源系统区域供热供冷网热泵热产消者多能流能源总线

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先进绝热压缩空气储能多能流优化调度模型

电工技术学报 2022年第23期37卷 5944-5955页

作者：徐卫君张伟胡宇涛尹俊杰王建华国网江苏省电力有限公司常州市金坛区供电分公司常州213164 国网江苏省电力有限公司常州市供电分公司常州213164 东南大学软件学院苏州215000 东南大学电气工程学院南京210000

先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)是一种可实现大容量和长时间电能存储的电力储能系统,其储能的过程中会伴随产生额外的多种能流,若将运行中产生的额外能流收集起来,AA-CAES可作为微型综合能源系统进行使用。该文通过基于能源集线器(EH)... 详细信息

先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)是一种可实现大容量和长时间电能存储的电力储能系统,其储能的过程中会伴随产生额外的多种能流,若将运行中产生的额外能流收集起来,AA-CAES可作为微型综合能源系统进行使用。该文通过基于能源集线器(EH)构建通用能量交换分析模型,针对AA-CAES内部组件压缩机、透平机、换热器等部件进行模块化矩阵建模,分析其热力学特性和能流产生效率,研究AA-CAES的多能流联供调度策略。以最大化经济性运行为目标,提出了一种基于能源集线器矩阵化建模的AA-CAES多能流优化调度模型,并采用典型的压缩空气储能系统设备数据,进行仿真验证。仿真结果表明,AA-CAES作为微型综合能源系统具有较好的经济性,并且可以实现日常的热电联供,减少或降低其他供热系统的能耗,提高区域的能量利用效率。

关键词：微型综合能源系统先进绝热压缩空气储能(AA-CAES) 能源集线器(EH) 矩阵化多能流

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电–热–气综合能源系统多能流计算方法

电网技术 2016年第10期40卷 2942-2950页

作者：王英瑞曾博郭经史佳琪张建华新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

为缓解环境污染,提高终端用能效率,综合能源系统(integrated energy system,IES)已成为我国能源结构调整的重要方向。在IES框架下,传统以电力系统为对象的潮流计算方法将难以满足对互相耦合的能量流分析的需求。提出了一种适用于含电、... 详细信息

为缓解环境污染,提高终端用能效率,综合能源系统(integrated energy system,IES)已成为我国能源结构调整的重要方向。在IES框架下,传统以电力系统为对象的潮流计算方法将难以满足对互相耦合的能量流分析的需求。提出了一种适用于含电、热、气的IES的扩展Newton-Raphson多能流计算方法。首先,分别建立了IES中电力、热力和天然气网络的数学模型;针对现有方法对含压缩机的天然气网络建模的繁冗性问题,计及不同的控制方式,提出了改进的实用化处理方法;在此基础上,进一步构建了IES多能流计算模型,考虑IES中电力系统并网和孤岛2种运行方式,推导并得出了反映多能源耦合关系的雅可比矩阵。算例验证了该方法在不同运行场景下对多能流进行计算和互动特性分析的有效性。

关键词：综合能源系统热电联产多能流扩展牛顿?拉夫逊法压缩机

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综合能源系统多能流准稳态分析与计算

电力自动化设备 2019年第8期39卷 22-30页

作者：钟俊杰李勇曾子龙曹一家湖南大学电气与信息工程学院

多能流计算及互动分析是综合能源系统的重要基础,分析多能流交互机制,建立由电、气、热网和耦合元件组成的综合能源系统模型,提出针对多能流计算的分解法和统一法的求解框架和求解方法。针对目前基于牛顿法的多能流算法对初值较为敏感... 详细信息

多能流计算及互动分析是综合能源系统的重要基础,分析多能流交互机制,建立由电、气、热网和耦合元件组成的综合能源系统模型,提出针对多能流计算的分解法和统一法的求解框架和求解方法。针对目前基于牛顿法的多能流算法对初值较为敏感的不足,提出基于自适应步长因子的改进统一法,对比分析3种算法的准确性、收敛性和收敛时间。考虑扰动后的过渡过程和网络间的多时间尺度特性,将综合能源系统交互过程划分为4个准稳态阶段,分析基于准稳态多能流的交互作用。最后,基于一个双向耦合的综合能源系统,以电网支路开断为例对系统进行分析,验证了所提算法和准稳态分析的有效性。

关键词：综合能源系统多能流改进统一法互动分析准稳态分析

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智慧社区多能流随机响应面模型预测控制方法

电力系统自动化 2018年第4期42卷 121-127页

作者：马瑞王京生长沙理工大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410114

提出一种智慧社区多能流随机响应面模型预测控制方法。采用随机响应面法获取分布式风电和光伏出力、负荷需求以及实时电价等预测误差分布特性,得到预测误差概率密度分布曲线并将其离散化,利用轮盘赌算法生成初始场景集并采用最近邻聚类... 详细信息

提出一种智慧社区多能流随机响应面模型预测控制方法。采用随机响应面法获取分布式风电和光伏出力、负荷需求以及实时电价等预测误差分布特性,得到预测误差概率密度分布曲线并将其离散化,利用轮盘赌算法生成初始场景集并采用最近邻聚类法进行场景削减。考虑冷热电联供、电动汽车、储能设备等的技术经济特性,构建了兼顾经济性和环保性的多能流多目标优化调度模型,并利用随机模型预测控制方法对多能流调度模型进行在线滚动优化,从而实现日前优化和实时滚动优化的有效统一。算例结果验证了文中所提出方法的有效性和优越性。

关键词：智慧社区多能流随机响应面法场景法随机模型预测控制

多场景适配的多能流在线状态估计功能研发与应用

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中国电机工程学报 2020年第21期40卷 6794-6804页

作者：尹冠雄王彬孙宏斌郭庆来潘昭光电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机工程与应用电子技术系)

多能流在线状态估计是多能流综合能量管理系统的基础模块,为后续安全分析和优化调控提供实时、可靠、一致、完整的网络状态信息,主要面临3方面挑战:不同多能流系统场景的通用性、不同能流网络时间尺度的差异性、低冗余量测配置下的可观... 详细信息

多能流在线状态估计是多能流综合能量管理系统的基础模块,为后续安全分析和优化调控提供实时、可靠、一致、完整的网络状态信息,主要面临3方面挑战:不同多能流系统场景的通用性、不同能流网络时间尺度的差异性、低冗余量测配置下的可观性。针对上述挑战,该文设计多场景适配的多能流在线状态估计功能框架,研究并提出多源量测融合下的综合可观测分析、多能流网络模块化建模、稳态状态估计实用化模型、动态状态估计实用化模型和管网储能状态实时估算等多项实用化关键技术,开发多能流在线状态估计模块并在多个现场运行,证明所开发功能对各种场景较灵活的适应性和实用性。

关键词：状态估计多能流能量管理系统热动态储能

面向能源互联网的多能流综合能量管理系统:设计与应用

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电力系统自动化 2019年第12期43卷 122-128+171页

作者：孙宏斌郭庆来吴文传王彬夏天张伯明清华大学电机与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室清华大学

能源互联网是当前国内外学术界和产业界关注的热点和创新方向,其中一个焦点是研制多能流综合能量管理系统(IEMS)。在简要回顾能量管理系统(EMS)发展历程的基础上,设计并研制了面向能源互联网的IEMS,通过多能互补和源网荷储协同,实现安... 详细信息

能源互联网是当前国内外学术界和产业界关注的热点和创新方向,其中一个焦点是研制多能流综合能量管理系统(IEMS)。在简要回顾能量管理系统(EMS)发展历程的基础上,设计并研制了面向能源互联网的IEMS,通过多能互补和源网荷储协同,实现安全供能前提下的效益最大化。阐述了所研制的IEMS的主要功能,并通过示例展现了其应用效果,该IEMS系统已经在几个能源互联网的示范项目中得到现场应用。

关键词：能源互联网综合能源系统多能流综合能量管理系统系统研制