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。
北极星售电网获悉,6月25日,山东烟台市发展改革委发布第144320号:关于“维护碧海蓝天倡议减少碳排放”建议的答复。答复文件提出,加快构建新型能源体系,以总投资超过7000亿元的“千万千瓦级核电基地”“千万千瓦级风电基地”“千万千瓦级光伏基地”“千万吨级LNG基地”建设为引领,高效推进核电机组
北极星售电网获悉,6月25日,山东烟台市发展改革委发布第144322号:关于“高质量推进烟台实施绿色低碳转型”建议的答复。答复提出,能源结构优化方面。一是打造清洁能源示范高地,全国首个大规模近海桩基固定式海上光伏项目成功并网发电,实现山东海上光伏发电零突破,4大核电基地建设梯次推进,222万
进入智能化时代,当每度电都学会“思考”,能源系统的变革才真正开始。今天,在全球能源结构与电力系统转型的浪潮中,人工智能(AI)技术正成为不可或缺的关键“破局者”,让能源系统迎来前所未有的“数字觉醒”。6月20-21日,以“人工智能深化协同,能源科技求索创新”为主题的2025国家能源互联网大会
近日,由清华大学、国家电网公司联合主办的“2025国家能源互联网大会”在杭州圆满落幕。大会以“人工智能深化协同,能源科技求索创新”为主题,聚焦人工智能与能源科技深度协同,汇聚全球能源领域政企领袖、学术权威、技术先锋,共探零碳转型路径,共同研讨绘制数字能源时代的“中国方案”。国能日新作
2025开年以来,国家发改委与能源局连发两道政策“组合拳”,深刻改写储能行业的发展逻辑。2月出台的“136号文”明确不得将储能配置作为新能源项目核准的前置条件,终结了持续8年的“强制配储”模式,4月落地的“394号文”明确要求2025年底前基本实现电力现货市场全覆盖。即将到来的电力市场格局变化,
作为中国电气工程教育的顶尖学府和重要源头、“电气工程及其自动化”专业常年全国第一或A+的清华大学电机工程与应用电子技术系(电机系),承载着近一个世纪的荣光与使命,涌现出了以国家最高科技奖获得者金怡濂院士、“八一勋章”获得者马伟明院士、国家电网公司首任总经理赵希正为杰出代表的一大批学
能源与产业协同转型推进中国式现代化全球能源互联网发展合作组织副秘书长周原冰在全面推进中国式现代化的新征程上,能源与产业转型升级已成为落实“双碳”目标、实现高质量发展、打造国际竞争新优势的关键抓手。今年是“十四五”规划收官之年,也是“十五五”规划谋篇布局之年,值此承前启后的关键节点
近日,辽宁鞍山市人民政府发布关于加强协作合力推进全市电网建设的通知(鞍政办发〔2025〕4号)。其中明确,进一步强化电网建设的规划管理。电网企业要聚焦全市经济社会发展目标,围绕新能源发展、需求预测、电源布局、大电网安全、智慧能源系统建设等电网发展重大问题和能源互联网发展、数字化转型、
6月20日,在2025年国家能源互联网大会上,国网杭州供电公司发布全国首个基于人工智能的配网终端。该配网融合终端硬件上采用小尺寸芯片,支持即插即用,每小时功耗仅7瓦,拥有每秒7万亿次的超强算力。终端以“国网光明大模型”和“DeepSeek”为技术底座,融合自然语言识别模型,具备语音自动转换、知识
2025年6月20日-21日,2025国家能源互联网大会在杭州国际博览中心成功举办。本届大会由清华大学、国家电网公司联合主办,清华大学能源互联网创新研究院、杭州市萧山区人民政府、国网浙江省电力有限公司杭州供电公司、中国能源研究会承办,清华四川能源互联网研究院、清华大学碳中和研究院、清华大学国家
6月20日,清华大学电机系长聘教授、青海大学副校长梅生伟在2025国家能源互联网大会上作《人工智能赋能新型电力系统的探索》的主题演讲,演讲从数学角度出发,讲述了深度学习在电力系统中的应用,分享了数字电力系统的概念及其在电力系统中的应用等。他认为,新型电力系统作为国家战略,其核心特征体现
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23日-2025年6月27日期间发布的储能项目动态整理如下:国内首座大型锂钠混合储能站黑启动试验成功近日,南方电网公司在位于文山壮族苗族自治州的国内首座大型锂钠混合储能站——丘北县宝池储能站圆满完成国内规模最大、电压等级最高的构网型储
北极星碳管家网获悉,6月26日,工信部办公厅印发《关于深入推进工业和信息化绿色低碳标准化工作的实施方案》的通知。要点内容提炼如下:总体要求指导思想:以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻党的二十大和相关全会精神,贯彻新发展理念,落实中央经济工作会议和全国新型工业化推进大
6月24日,公司党委副书记(主持工作)、董事(法定代表人、代行董事长职责)张玮与中煤新疆公司党委书记、董事李明镜座谈,并见签党委“联合共建”合作协议。中煤新疆公司党委副书记、总经理赵忠证,党委副书记、纪委书记王华党,党委委员、副总经理郑亮,公司党委委员、纪委书记李明宇,党委委员、副
6月26日,浙江省丽水市景宁畲族自治县发展和改革局等4部门发布关于印发《景宁畲族自治县电力负荷管控措施和绿电近零碳微电网群建设补贴实施办法》的通知,对2025年至2028年迎峰度夏(冬)期间,注册地在景宁县,企业有效参与由供电公司发起的移峰填谷、集中检修且拥有独立用电户号、满足计量采集要求的
北极星售电网获悉,6月26日,工业和信息化部办公厅印发《关于深入推进工业和信息化绿色低碳标准化工作的实施方案》的通知。文件提出,加强绿色低碳产业培育标准引领。加快工业绿色微电网、工业领域清洁低碳氢应用、中低温余热余能高效利用、超长寿命高安全性储能电池等多能互补利用标准制修订,加大工
各地氢能发展虽然已取得一定进展,但仍面临一些问题和挑战,涉及基础设施、成本、技术等多个方面,这些方面往往相互交织,有时互为因果。来源:电联新媒作者:郑平近年来,国内多地将发展氢能作为促进产业发展和实现碳达峰、碳中和目标的重要抓手,推出不同层面的氢能发展规划,并投入大量资源推动具体
日前,安阳市生态环境局印发《安阳市“无废城市”建设实施方案(2025—2027年)》(征求意见稿)。文件提出,到2027年底,安阳市“无废城市”制度、市场、技术、监管体系基本完善,主要指标达到省内先进水平,减污降碳协同增效作用初显;安阳市固体废物智慧监管信息平台上线运营,实现五大领域固体废物
6月24日,公司党委副书记(主持工作)、董事(法定代表人、代行董事长职责)张玮与中煤新疆公司党委书记、董事李明镜座谈,并见签党委“联合共建”合作协议。中煤新疆公司党委副书记、总经理赵忠证,党委副书记、纪委书记王华党,党委委员、副总经理郑亮,公司党委委员、纪委书记李明宇,党委委员、副
北极星售电网获悉,6月25日,浙江省发展和改革委员会发布省发展改革委关于省十四届人大三次会议舟40号建议的答复。就建议省发改委、省经信厅、省大数据局等部门,统筹全省数据中心发展需求和新能源资源禀赋,支持普陀建设双循环多能互补绿色算力中心试点项目,并争取进入国家算力大通道。同时,支持普
6月24日上午,国家电投甘肃公司清水绿华50兆瓦风储一体化发电项目全面开工。该项目是国家电投甘肃公司积极践行集团“均衡增长战略”,构建“双碳”绿色产业体系的重要实践成果。作为2025年该公司首个开工建设的新能源项目,该项目实现了产业发展与生态环境的和谐共生,标志着该公司在风、光、储一体化
6月25日,大唐抚州电厂2×1000MW扩建工程项目顺利完成首罐混凝土浇筑,标志着该项目如期进入开工建设阶段。作为国家支持浙闽粤原中央苏区和革命老区振兴发展重点项目以及国家能源局“十四五”电力规划重点项目和江西省重点能源工程。大唐江西分公司瞄准新一代煤电机组发展需求,全力打造“和谐生态、高
北极星风力发电网讯:6月26日,全球风能理事会(GWEC)20周年庆典在葡萄牙里斯本举行。远景能源凭借在再生能源领域持续的创新、卓越的全球市场领导力及对全球零碳转型的坚定承诺,荣获GWEC“行业领军者”大奖(SegmentChampionsAward)。这一殊荣不仅是对远景能源技术实力的有力认可,更是对其推动全球
为进一步贯彻落实《氢能产业发展中长期规划》要求,引导行业健康有序发展,国家能源局组织行业相关机构和专家编制了《中国氢能发展报告(2025)》(以下简称《报告》)。4月28日,国家能源局能源节约和科技装备司副司长徐继林在解读《报告》时称,发展氢能产业对加快规划建设新型能源体系,实现碳达峰
北极星氢能网获悉,6月18日,龙海区人民政府与厦门大学嘉庚创新实验室就“海上未来能源科学中心——厦漳海岛绿氢科研示范工程”进行签约,双方将打造可再生能源与氢能全方位综合利用解决方案和示范场景,共同开展关键技术攻关、高层次复合型人才培养和产业应用示范推广工作。据悉,该项目选址落地龙海
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23日-2025年6月27日期间发布的储能项目动态整理如下:国内首座大型锂钠混合储能站黑启动试验成功近日,南方电网公司在位于文山壮族苗族自治州的国内首座大型锂钠混合储能站——丘北县宝池储能站圆满完成国内规模最大、电压等级最高的构网型储
6月26日,由中国国家能源局、浙江省人民政府联合举办的上海合作组织能源部长会及配套活动在浙江宁波举办。会上发布的《中国—上海合作组织可再生能源合作报告2024》显示,截至2024年底,上合组织国家可再生能源发电装机达23.1亿千瓦,约占全球的一半,能源转型步伐不断加快。中国与上合组织国家可再生
6月20日,北极星太阳能光伏网发布一周要闻回顾(2025年6月23日-6月27日)。政策篇新疆136号文承接方案:增量电价0.15-0.262元/kWh、存量0.25-0.262元/kWh6月25日,新疆发改委官网发布文章《深化新能源上网电价市场化改革助力新能源高质量发展》及《自治区贯彻落实深化新能源上网电价市场化改革实施方案
贸易战背景下,中越地理位置可能成为深层次能源合作的基础。(来源:微信公众号“能源新媒”作者:罗佐县)中越两国山水相邻,双方经济社会联系交往紧密,有着深厚的历史渊源。近年越南通过大力推动对外开放、依托人口红利和接纳产业转移等手段成功实现了经济腾飞,成为东南亚乃至全球经济增长最快的经
北极星碳管家网获悉,6月26日,工信部办公厅印发《关于深入推进工业和信息化绿色低碳标准化工作的实施方案》的通知。要点内容提炼如下:总体要求指导思想:以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻党的二十大和相关全会精神,贯彻新发展理念,落实中央经济工作会议和全国新型工业化推进大
6月24日,法国参议院投票否决了一项拟暂停新建风能和太阳能项目的提案,为该国可再生能源行业带来暂时缓解。据法国可再生能源工会(SER)表示,这一决定表明风电与光伏技术仍获得法国社会的广泛支持。国会两院意见分歧,能源政策博弈持续该提案此前已获得下议院(国民议会)通过,若参议院亦通过,法国
2005年前后,SmartGrid概念出现,欧美的SmartGrid选择了配网智能化、微电网、分布式电源、虚拟电厂的路径。中国的SmartGrid更强调集中投资,集中管理,特高压+风光大基地。路径没有对错,中国和欧美选择了当时各自合适的发展路线。时过境迁,新型电力系统的挑战,不仅来自“双高”,也就是高比例可再生
准确把握有利条件和战略任务加快构建新发展格局国家发展改革委党组面对国际国内形势深刻复杂变化,习近平总书记高瞻远瞩、审时度势提出构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局,并作出系列重要论述。习近平总书记关于构建新发展格局的重要论述高屋建瓴、思想深邃、博大精深,是习
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!