登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
图1 多能协调运行问题研究关系图
1.1 能量枢纽建模与分析
能量枢纽(energy hub,EH)又称为能量集线器、能量转换中心,是由苏黎世联邦理工学院于2007年首次提出的概念,被视为能够实现多能互补转化与存储的虚拟实体,一般可用耦合矩阵的形式加以描述。
式中:η=(ηij)为效率矩阵,其中的每个元素ηijηij为效率因子;N=(υij)为分配矩阵,相应元素υij为分配因子。可以看出,能量枢纽是一多输入-多输出端口模型,第i种形式的能源输出量与第j种输入能源用于该种形式输出的分配比例和转化效率成正比。
基于此,研究人员建立并完善了考虑储能设备、需求侧响应、电动汽车、新能源并网的能量枢纽静态数学模型,并提出将多能量枢纽网络中的能量传导器视为特殊的“能量枢纽”进行网络综合建模分析[9-10]。文献[11]在热电联产(combined heat and power,CHP)机组热电比可调的运行模式下建立了能量枢纽的动态扩展模型。文献[12]建立了包括CHP、插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)、蓄热室、太阳能电池板和普通家用电器的住宅区能量枢纽模型。对具有相似特性或功能的系统元件可以由已知元件的模型进行类比处理,如电动汽车停车场的集聚模型可视为额定充放电功率与容量随机波动的动态储能模型[13];冷热电三联产系统问题中冷负荷可等效为负值的热负荷,考虑将吸收式制冷机的工作特性类比CHP系统进行建模[14]。
然而现有研究对能量枢纽中各元件的动态过程考虑较少,如未计及气热转化中的时延特性等,且缺乏对各环节中存在不确定性的考虑,在复杂系统分析中还需对能量枢纽模型做进一步完善。此外,随着能源互联网中不同能源在转换、传输、分配、存储等各个环节的融合深度逐渐提高,能量枢纽数学模型可能难以用公式直接表达,可考虑利用数据挖掘技术识别和获取能量枢纽的关键参数,对其中相应的输入输出量进行关联分析,这也是能量枢纽智能自动化建模的下一步研究方向之一。
1.2 多能流网络建模与求解
考虑多种能源网络的交互与融合,多能流网络建模与混合潮流计算成为能源互联网稳态分析的核心问题[15-16]。包含电能、天然气、热能的多能源网络稳态混合潮流模型的一般表述形式为
式中:F代表电力系统潮流方程;G为天然气系统代数方程,包括支路流量方程、压力回路方程、压力损失方程等;H表示由支路水力方程、压力回路方程、节点工质混合方程等组成的热力系统能流方程;CEH为能量枢纽的输入输出耦合方程;xe,xg,xh,xeh分别代表电力系统、天然气系统、热力系统以及能量枢纽的相关变量。对于含多个能量枢纽的多能源系统,各能量枢纽与传输网络间的功率流向关系也可用矩阵的形式进行表述
式中:Piα(i=0,⋯,m)为与载能体α相连的第i个能量枢纽的对应输入功率Tjα(j=0,⋯,n)为含有载能体α的第j条传输通道;m、n分别为能量枢纽与传输通道的数量;Hα=γij为α的网络连接矩阵,由{01-1}3种元素构成,0表示对应EH与传输通道不存在α的功率交互,1、-1分别表示对应EH中载能体α的流入和流出。
注意到电、热、气3种能源网络均遵循基尔霍夫第一、第二定律,有学者提出对多能流网络进行“同质化”耦合建模,并引入了“热阻”的概念类比电网模型对热力系统进行分析[17]。但由于电流、热流、气流在传输过程中遵循的物理机理不尽相同,热力网模型中的支路水力方程、支路热力方程和节点工质混合方程以及天然气网模型中的支路流量方程在电网模型中均无法找到类似表述,故在能源互联网短期优化调度和超短期精确控制中的应用存在较大难度。
在混合潮流的求解方法上,现有研究主要可分为统一求解法与解耦求解法两类。采用统一求解法时需要将不同能源网络方程联立进行统一迭代求解,导致非线性方程的维数和决策变量个数大幅增加,对求解过程要求较高,可采用扩展Newton-Raphson法或其他迭代算法[18]。而解耦求解法则是通过对能源耦合部分的能量作等值处理将混合潮流方程分配到不同的能源网络独立求解,从而降低了问题难度[19]。但解耦求解法存在不同能源网络的求解顺序问题,可能出现后求解的系统潮流不收敛的情况,需要对已求解的系统调整参数进行重新计算直到所有系统潮流均收敛为止。在功率流的优化计算方面,可以将求解过程分为配电网三相潮流计算、燃气管网潮流计算及EH潮流计算、系统优化计算3个模块进行[20],从而提高计算效率。也有学者将TLBO (teaching-learning-based optimization)优化算法应用于求解多能源系统的最优功率流问题,并综合考虑了能源与环境效益[21]。
以上研究主要基于电-气-热系统的稳态能量流模型,未考虑天然气网和热力网的慢动态特性,可能导致计算结果脱离实际。因此,在能源互联网运行规划与实时调度中需要计及多能源系统传输过程存在的不同时间尺度的影响,引入天然气网与热力网的暂态能量流模型作进一步完善。对于天然气网,其暂态模型主要考虑能量守恒、质量守恒及牛顿第二定律在天然气管道流量方程中的偏微分表述形式,而在气体流量温度与环境温度相同时可忽略能量守恒公式[22]。具体描述为
式中:l为管道长度;t为时间;ρ为天然气密度;v为天然气轴向流速;Pgas为天然气压力;G为重力加速度;H为高程;F为摩擦因子;D为管道内径。热力网的暂态模型主要考虑热流体温度在管网、换热器、散热器处的动态变化[23],如管网支路中的热流体温度可简单表示为关于时间t和空间位置x的函数T(t,x),相应关系式为
式中α为管道的热损耗系数。总的来说,天然气网和热力网的动态工况模型因系统连接方式、用户使用习惯及运行控制水平的不同而变化,在能源互联网多时间尺度混合潮流模型中可根据实际情况进行适当简化。
此外,由于能源互联网中可再生能源的高渗透率以及高比例柔性负荷的参与,上述混合潮流模型中还需要考虑不确定因素在不同能源网络间的传播问题。但目前这方面的研究成果较少,如何类比电力系统随机潮流建立能源互联网随机混合功率流模型进行分析计算将是接下来的研究重点之一。
1.3 优化运行策略
基于上述能量枢纽和多能流网络的建模方法与分析,可将能源互联网中的优化运行问题分为2层:第1层是以多能源最优混合潮流为核心的跨区级和区域级的能量优化调度[15];第2层是根据某一能量枢纽内的设备配置及系统约束决定各时段该能量枢纽内部的能源分配、转化与存储策略等[24]。
单个能量枢纽的运行优化问题由于不需要考虑混合潮流计算,使其相较于跨区级和区域级的能源互联网优化调度更容易求解。优化模型中通常将能量枢纽与其连接的分布式电源和负荷等视为一个整体进行分析,选取能量枢纽运行成本最低、能效最高、碳排放量最少等为目标函数[11],能源分配系数、CHP热电比、需求响应(demand response,DR)功率等为决策变量[25]。约束条件包括能量平衡约束、能源网络输入功率限制与机组出力限制等技术条件约束,发电机与储能设备等运行特性约束以及需求响应约束等。相应优化问题的一般建模思路如图2所示。
图2 优化运行问题建模思路
考虑到热电负荷、市场价格和风速等系统的不确定性,可采用随机规划方法研究能源市场环境下的能量枢纽最优运行问题[26]。对于计及CHP机组运行约束及储能元件寿命等因素所带来的优化模型非凸性,运用混合整数线性规划方法建模分析并利用数值方法与人工智能算法相结合的手段进行求解是解决该问题的有效途径[27-28]。但现有研究对多能源系统中包含用户进行用能形式切换的综合能源需求响应考虑还不够充分。同时,由于能源互联网支持分布式设备即插即用的特点,如何在能量枢纽优化建模中考虑其组成元件及拓扑结构变化造成的影响是一个亟待解决的问题。
对于跨区级和区域级的能源互联网,多个能量枢纽以虚拟节点的形式接入电网、热网、燃气网等多能源网络,其整体的优化调度就需要研究多能源最优混合潮流问题[29]。结合式(3)所示的多能源网络稳态混合潮流方程建立的能源互联网优化调度模型[14]为
式中:x为状态变量,包括电力系统中的电压、电流,天然气系统的气压、流量,热力系统的热媒温度、流量[30],能量枢纽的交换功率等;u为控制变量,包括电力系统发电单元出力,天然气系统压缩机变比,热力系统的热源出力,能量枢纽分配系数等。目标函数f(x,u)的选取通常要考虑能源互联网的经济效益和环境效益。等式约束h(x,u)=0主要包括网络混合潮流平衡方程、能量枢纽内部能量方程、网络与能量枢纽耦合方程;不等式约束g(x,u)≤0主要包括技术约束、系统运行约束、能量枢纽自身约束等。
上述模型主要适用于区域能源互联网稳态运行模式下的长时间尺度优化调度方案,而对于能源互联网的故障状态或异常状态,则需要采用自适应的协调优化模型,计及线路、设备故障等突发因素对能源互联网运行的影响[31]。另一方面,主干电网作为能源互联网的核心支撑网架,各区域综合能源系统在实现自治多能协调优化的同时应保证电网的电压质量和稳定性。此外,考虑到大规模可再生能源接入等不确定因素影响下广域多能源系统的复杂性与随机性,多能协调运行策略由集中式优化向分布式优化的转变已成为一种必然趋势。在能源互联网的分层分布式控制结构下采用分布自治的运行调控模式可降低优化模型的求解难度,该部分内容将在下一节中详细介绍。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
2025年6月10-13日,全球光储行业年度盛会——SNECPVES第十八届(2025)国际太阳能光伏和智慧能源储能及电池技术与装备(上海)大会暨展览会(简称2025SNECPVES国际光伏储能两会)即将震撼开幕!会议时间:2025年6月10-12日会议地点:国家会展中心上海洲际酒店(上海市诸光路1700号)展览时间:2025年6月11-
北极星储能网获悉,6月6日,阳泉市能源局印发《阳泉市能源领域碳达峰实施方案》,提到,鼓励大数据中心、电动汽车充(换)电站、虚拟电厂运营商以及储能运营商作为市场主体参与用户侧储能项目建设。积极构建多层次智能电力系统调度体系,提高电网调度智能化水平。到2025年,全市实现快速灵活的需求侧响
在推动新能源上网电价全面由市场形成的同时,行业面临两大挑战:顶层机制层面,需优化新能源与火电、新型经营主体同台竞价的制度设计;底层技术层面,亟待攻克海量市场主体参与下的优化决策难题。(来源:微信公众号《能源评论》杂志文/钟海旺杨迎作者分别供职于清华大学电机工程与应用电子技术系、清
5月30日,工业和信息化部关于印发《算力互联互通行动计划》的通知,其中提出,推动算力互联在算力资源服务、任务调度、市场交易、开源社区运营等新业态场景应用。推动算力互联在人工智能、科学计算、智能制造、远程医疗、视联网等企业级场景,以及智能驾驶、云渲染、云电脑、云游戏等消费级场景应用。
当前,我国新型电力系统加快建设,新能源逐步向主体电源演进,终端消费电气化水平不断提升,电力远距离配置能力不断增强,新时代电力发展成效显著。与此同时,电力供需平衡压力叠加系统安全稳定风险,电网转型发展问题亟待破解。新时代电网发展要统筹把握好网架结构与支撑电源、新能源与传统机组、交流
5月28日上午,全球能源互联网发展合作组织秘书长伍萱一行到访山东大学,常务副校长吴臻参加会见,共商能源互联网领域产学研协同创新与国际合作新路径。双方就能源政策研究、行业标准建设、复合型人才培养等议题达成多项共识,为推动全球能源可持续发展注入新动能。吴臻系统介绍了山东大学的历史发展、
2021年,美国得克萨斯州遭遇百年一遇的极寒天气,电力系统几近崩溃,近500万人陷入无电可用的困境。这场灾难暴露了高比例新能源系统在极端天气下的脆弱性。在中国西北的风光资源富集区,另一类矛盾同样尖锐。全国新能源消纳监测预警中心数据显示,2025年一季度青海、甘肃、新疆等省的风光发电利用率在9
在全球能源变革的十字路口,中国正以“三场替代战役”与“四大突破”为战略支点,开启一场颠覆传统能源格局的深刻变革。这场变革不仅关乎2030碳达峰、2060碳中和的承诺兑现,更将重塑全球新能源产业链的竞争规则。当欧美国家还在能源转型的十字路口徘徊时,中国已用特高压电网贯通山河,以光伏矩阵点亮
当前,我国虚拟电厂发展在各地“多点开花”。以长三角负荷中心为例,浙江组织虚拟电厂多次参与夏季冬季用电高峰期保供,江苏通过空调、热水器等家电聚合形成“虚拟能量池”,上海市聚合的可调节资源最大调节容量等效于一台大型火电机组,虚拟电厂发展逐步由试点示范向规模化发展过渡。然而,虚拟电厂技
习近平总书记强调指出:“加快发展新一代人工智能是我们赢得全球科技竞争主动权的重要战略抓手,是推动我国科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的重要战略资源。”所谓人工智能(Artificialintelligence,AI),指的是类人智能,主要研究用于模拟和扩展人的智能的理论和方法、技术和应用系统的一
2025年5月13日,中国—拉美和加勒比国家共同体论坛第四届部长级会议在北京举行。习近平主席在会议开幕式上发表重要讲话,指出中方愿同拉方携手启动五大工程,共谋发展振兴,共建中拉命运共同体。中拉双方要加强发展战略对接,拓展清洁能源等新兴领域合作。站在新的历史起点上,中拉清洁能源合作迎来更
北极星电力网整理了2025年6月3日至2025年6月6日一周火电项目,涉及项目的核准、开工、投运等。宁夏电投石嘴山2×660MW超超临界热电项目初步设计通过审查5月29日至30日,宁夏电投石嘴山2×660MW超超临界热电项目召开外部评审会,初步设计文件顺利通过审查。详情点击榆神榆横2×350MW热电联产工程1号机组
北极星电力网整理了2025年6月3日至2025年6月6日一周电力项目:涉及火电、水电、核电项目的核准、开工、并网等。火电项目宁夏电投石嘴山2×660MW超超临界热电项目初步设计通过审查5月29日至30日,宁夏电投石嘴山2×660MW超超临界热电项目召开外部评审会,初步设计文件顺利通过审查。详情点击榆神榆横2×
6月5日,宁夏银川市人民政府办公室关于印发《银川高新区高质量发展实施方案(2025—2027年)》的通知。文件指出,积极招引动力电池、风机叶片、光伏组件等“新三样”及算力服务器等拆解回收利用项目,鼓励发展“互联网+回收”模式,强化全链条数字化监管,推进循环经济产业与合规化、标准化服务体系深
北极星储能网获悉,6月6日,阳泉市能源局印发《阳泉市能源领域碳达峰实施方案》,提到,鼓励大数据中心、电动汽车充(换)电站、虚拟电厂运营商以及储能运营商作为市场主体参与用户侧储能项目建设。积极构建多层次智能电力系统调度体系,提高电网调度智能化水平。到2025年,全市实现快速灵活的需求侧响
目前,华能集团共5家上市公司,分别是:华能国际、内蒙华电、华能水电、新能泰山、长城证券。一、华能国际华能国际是中国最大的上市发电公司之一,截至2024年底,华能国际发电装机超1.45亿千瓦,其中风电装机1810.9万千瓦、太阳能装机1983.6万千瓦、水电装机37万千瓦、天然气发电装机1350.8万千瓦、生
6月5日,银川市人民政府关于印发《苏银产业园高质量发展实施方案(2025-2027年)》的通知,通知指出,聚焦硅基、碳基材料,高性能纤维材料等领域,依托20GW异质结单晶材料智慧工厂等项目,加速布局新一代异质结专用切片、电池、组件、钙钛矿等光伏材料产业。原文如下:银川市人民政府办公室关于印发《苏
6月5日,汉中市发改委发布汉中市电力高质量发展实施意见(草稿),文件指出,鼓励屋顶分布式项目开发,推动工商业屋顶分布式光伏发展,支持优先采用“自发自用”建设模式,鼓励分布式光伏项目配置储能设施,减小公共电网运行压力。住房城乡建设、发展改革、自然资源、财政、机关事务管理等部门,应当共
6月5日,国新办举行新闻发布会,介绍“深化提升‘获得电力’服务水平全面打造现代化用电营商环境”有关情况。有记者提问“当前供电服务还存在一些薄弱的区域和环节,比如农村偏远地区、孤岛等供电末梢,这些都是供电服务的堵点难点所在。请问,电网企业将采取哪些措施解决这类问题?”,中国南方电网有
6月5日,国新办举行新闻发布会,介绍“深化提升‘获得电力’服务水平全面打造现代化用电营商环境”有关情况。国家能源局副局长宋宏坤在回答记者提问时表示,近年来,中国可再生能源总体保持了高速度发展、高比例利用、高质量消纳的良好态势,为保障电力供应、促进能源转型发挥了重要作用。截至今年4月
北极星售电网获悉,6月5日,宁夏银川市人民政府办公室关于印发《苏银产业园高质量发展实施方案(2025-2027年)》(以下简称《方案》)的通知。《方案》指出,以新能源开发利用为牵引,以绿电园区建设为支撑,积极推进源网荷储、分布式微能网、虚拟电厂等新型电力系统建设,构建绿电直供、绿色算力、绿色
6月5日,国务院新闻办举行新闻发布会,介绍《关于深化提升“获得电力”服务水平全面打造现代化用电营商环境的意见》有关情况并答记者问,国家能源局副局长宋宏坤、国家电网有限公司总经理庞骁刚、中国南方电网有限责任公司总经理钱朝阳、国家能源局市场监管司司长郝瑞锋等出席会议。文字实录如下:国家
近期,多座储能电站获最新进展,北极星储能网特将2025年6月3日-2025年6月6日期间发布的储能项目动态整理如下:180MW/720MWh!国家电投黄河水电最大储能电站并网投产!5月30日,青海海南州塔拉滩上捷报传来,黄河公司建设的贡玛储能电站正式并网,标志着公司目前最大容量集中式储能电站建成投运。至此,
2025年1月20日,特朗普正式就任美国第47任总统。上任后特朗普政府大幅调整拜登政府的气候及能源政策,不仅对美国自身能源、环境、经济、社会等诸多层面造成冲击,而且在国际范围产生广泛影响。本文系统梳理本届特朗普政府自上任以来的能源政策动向及全球影响,分析我国应如何有效对冲特朗普政府能源政
以绿色之名,汇智启程。6月11日至13日,全球瞩目的清洁能源盛会——SNECPV+第十八届(2025)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会暨展览会将在上海国家会展中心隆重举办。本届SNEC展布展规模达38万平米,来自全球95个国家和地区共3600余家企业参展,其中国际展商比例占30%。正泰以“绿源+智网共建新型
近日,思格新能源携手保加利亚可再生能源企业TrakiaMT,成功完成保加利亚南部MalkoTarnovo镇20MWh大型地面光伏储能项目建设。项目坐落于保加利亚与土耳其交界的群山之间,随着光储项目的建成运行,不仅实现了清洁电力在山区的稳定输出,也为提升区域能源独立性和用能安全奠定了坚实基础。拥有“玫瑰之
北极星储能网获悉,6月6日,阳泉市能源局印发《阳泉市能源领域碳达峰实施方案》,提到,鼓励大数据中心、电动汽车充(换)电站、虚拟电厂运营商以及储能运营商作为市场主体参与用户侧储能项目建设。积极构建多层次智能电力系统调度体系,提高电网调度智能化水平。到2025年,全市实现快速灵活的需求侧响
6月6日,北极星太阳能光伏网发布一周要闻回顾(2025年6月2日-6月6日)。政策篇国家能源局:分布式光伏等,豁免电力业务许可证6月3日,国家能源局关于进一步深化电力业务资质许可管理更好服务新型电力系统建设的实施意见发布。文件提到,优化资质许可管理制度。支持电力领域新模式、新业态创新发展,除
在推进新能源占比不断提升的新型电力系统构建进程中,煤电正经历着历史性的角色嬗变。今年,国家发展改革委、国家能源局联合印发《新一代煤电升级专项行动实施方案(2025#x2014;2027年)》(以下简称《实施方案》),新一代煤电升级专项行动正式启动,旨在推动传统煤电向“清洁降碳、安全可靠、高效调
近日,继英国宣布第七轮差价合约拍卖将于8月启动后,欧洲多个国家推动大规模海上风电发展计划,总规模近100GW。包括:丹麦能源署推动3GW基于CfD的海上风电招标并展开市场磋商;荷兰风电行业敦促政府通过差价合约和工业电气化等措施,确保荷兰海上风电建设达到21GW规模;爱尔兰启动海上风电发展评估,预
6月5日,汉中市发改委发布汉中市电力高质量发展实施意见(草稿),文件指出,鼓励屋顶分布式项目开发,推动工商业屋顶分布式光伏发展,支持优先采用“自发自用”建设模式,鼓励分布式光伏项目配置储能设施,减小公共电网运行压力。住房城乡建设、发展改革、自然资源、财政、机关事务管理等部门,应当共
近日,丹麦能源署批准将总装机容量23MW的萨姆索(Sams)海上风电场的电力生产许可证延长10年,这是丹麦首次对老式海上风电场进行延寿许可。萨姆索海上风电场建于2002年,是世界上最古老的海上风电场之一,由十台2.3MW的风电机组构成,总装机容量为23MW。其中一台风电机组曾于2015年坠入海中,随后该机
北极星储能网获悉,6月2日,瓦锡兰发布消息,宣布扩大与法国电力集团(EDF)可再生能源英国和爱尔兰公司的长期合作伙伴关系,以加速推动英国2030年前实现清洁能源的目标。瓦锡兰将为EDF可再生能源公司交付8个储能项目站点,2个项目的建设已经开始,现增加6个储能项目共将为EDF提供8个站点,共计404.5MW
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!