半月刊

ISSN 1000-1026

CN 32-1180/TP

+高级检索 English
  • 综合能源系统
    全 选
    显示方式: |
    • 双碳目标下低碳综合能源系统规划关键技术及挑战

      2022, 46(8):189-207. DOI: 10.7500/AEPS20210703002

      摘要 (626) HTML (1145) PDF 2.59 M (853) 评论 (0) 收藏

      摘要:双碳目标下,能源系统深度脱碳势在必行。低碳综合能源系统是通过集成碳捕集技术、提高非碳能源比例、充分调动源-网-荷-储各能源环节灵活性资源等方法,主动或被动降低碳排放的多能源系统形态。文中对低碳综合能源系统规划关键技术进行了评述和展望。首先,梳理了现阶段能源转型目标和路径优化方法;然后,从碳捕集和可再生能源消纳两方面对低碳综合能源系统关键要素建模方法进行总结;在此基础上,根据不同低碳综合能源系统层级的特点,分别评述了集成碳捕集技术和高比例清洁能源的跨区级低碳综合能源系统规划方法、考虑多类型分布式清洁能源和灵活性资源的区域级低碳综合能源系统规划方法、计及用户用能及建筑特性的用户级低碳综合能源系统规划方法;最后,对不同层级低碳综合能源系统规划面临的挑战进行了展望。

    • 面向综合能源系统的㶲流机理与分析方法

      2022, 46(12):163-173. DOI: 10.7500/AEPS20211029002

      摘要 (318) HTML (258) PDF 851.04 K (763) 评论 (0) 收藏

      摘要:综合能源系统涉及多种不同能源形式,㶲可作为衡量能源品质的一种量度。基于“流”的思路,提出了综合能源系统网络㶲流机理建模方法。首先,基于能流界定了㶲流分析范围,分析了热力系统的㶲流机理,定义了㶲势、㶲势差等概念,建立了热力系统㶲流机理模型;然后,将相关规律拓展到其他能源网络,提出了电力、天然气系统的㶲势概念以及㶲流机理模型,将能源站等效为㶲损节点,通过各环节㶲平衡分析验证㶲流机理模型的优越性;最后,通过算例直观展示了综合能源系统㶲流分布,分析各个环节㶲损情况,通过分析整体和局部的㶲平衡关系,验证了㶲流机理模型相比于传统黑箱模型更具优越性,并探讨了㶲流理论在高品质能源系统中的应用优势。

    • 综合能源系统灵活性:基本内涵、数学模型与研究框架

      2022, 46(17):16-43. DOI: 10.7500/AEPS20220414004

      摘要 (620) HTML (649) PDF 3.16 M (1142) 评论 (0) 收藏

      摘要:综合能源系统(IES)灵活性可服务于高比例可再生能源下电力系统可调节能力的提升。然而,IES灵活性机理复杂、内涵丰富,尚缺乏统一认识与系统化阐述。首先,从灵活性导向的规划设计、运行调控、市场机制以及量化与评估方法等角度全面综述了电力系统灵活性和IES灵活性的国内外研究现状,并归纳分析了电力系统灵活性和IES灵活性的联系与区别。其次,指出了高比例可再生能源背景下研究IES灵活性的必要性,进而从定义、基本要素和测度体系等角度揭示了IES灵活性的基本内涵。然后,定义了IES灵活性数学模型的通用形式,并结合示例给出具体阐述。再次,从物理机理、提升途径以及建模、量化与评估方法3个方面构建了IES灵活性的研究框架。最后,总结展望了IES灵活性研究在内涵层面、机理层面和提升路径等方面的关键难题。

    • 基于数据包络分析法的城市综合能源系统分环节能效评价

      2022, 46(17):132-141. DOI: 10.7500/AEPS20211218003

      摘要 (155) HTML (143) PDF 1.86 M (829) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市综合能源系统的多能耦合特性能够有效提升系统能源利用效率。为了辨识不同运行场景下城市综合能源系统能源利用效率的薄弱环节,提出了一种基于数据包络分析法的城市综合能源系统分环节能效评价方法。首先,考虑不同供能形式的品位差异,围绕能源消耗总量、能量梯级利用、清洁能源出力情况等角度构建了城市综合能源系统能效评价指标体系;然后,计及系统多种能源流动情况,提出了基于关联网络数据包络分析模型的系统分环节能效分解方法;最后,根据城市综合能源系统经济运行结果,得到系统能效指标体系中各指标数值,进一步计算出城市综合能源系统各环节的能效评价结果。算例结果证明,该评价方法能够有效比较不同用能需求、不同运行方式的城市综合能源系统相对能效情况,确定不同运行场景下的系统重点提升能效环节,为综合能源系统高效降碳和精准提效奠定基础。

    • 面向能源转型的高㶲综合能源系统理论与应用

      2022, 46(17):114-131. DOI: 10.7500/AEPS20220331003

      摘要 (499) HTML (533) PDF 4.73 M (855) 评论 (0) 收藏

      摘要:构建量质协同发展的综合能源系统是推动能源转型的重要举措之一。传统能流和能效研究只关注能量的“数量”,而忽视不同能量的“质”的差异,无法完全体现能量的价值,应用中存在局限性。提出高㶲综合能源系统的概念,重点关注综合能源系统中有效能的输送能力提升问题。基于综合能源系统㶲流机理模型以及系统能源品质核心参数,探讨了电力、天然气、热力系统、能源站和可再生能源的㶲流模型,随后深入剖析了高㶲综合能源系统在规划、运行优化和能量调度、㶲交易和市场化机制等方面的核心理论框架,并建立典型数学模型示例,同时对未来高㶲综合能源系统的相关研究方向做出展望。

    • 基于博弈均衡多学科协同理论的城市综合能源系统优化与评估

      2022, 46(17):102-113. DOI: 10.7500/AEPS20220115003

      摘要 (319) HTML (218) PDF 1.95 M (821) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着新能源不断接入,城市综合能源系统呈现高耦合、高自由度特性。利用不同形式能源间的相互转化关系,可实现多能流协同调整并提高能源利用效率。以总运行成本最小为系统目标函数,综合考虑以电网为枢纽平台的城市综合能源系统网络构架和运行方式,建立了分布式能源单元、冷热电三联供系统、天然气网、城市配电网联合优化运行模型。以多能流控制自由度作为城市综合能源系统多能流灵活性评估指标,采用博弈均衡多学科协同优化理论设立不同考虑角度下的并行子学科对模型进行求解。该方法在多学科协同理论的基础上实现对一致性约束和子学科目标改进,克服了多学科协同优化理论收敛慢、局部最优的问题。通过4节点分布式能源单元、6节点冷热电三联供系统接入33节点城市片区配电网并耦合7节点天然气系统的算例验证了所提模型和算法的可行性与有效性。

    • 基于复合能源管道供能的区域综合能源系统优化运行

      2022, 46(17):91-101. DOI: 10.7500/AEPS20220227011

      摘要 (449) HTML (207) PDF 2.53 M (797) 评论 (0) 收藏

      摘要:“双碳”背景下,大规模开发利用低碳和清洁能源是中国能源转型过程的必经之路。复合能源管道(CEP)实现了电能与液化天然气的同时输送,其传输损耗低,是当前能源传输的重要发展方向。针对中心城市等负荷集中区域能源密集程度和耦合程度显著提升等问题,构建了基于CEP供能的新型区域综合能源系统。该系统考虑了CEP冷能的梯级利用,实现了电、气、冷、热等多能耦合互补,提高了系统能源利用率。为提升系统运行的经济性,以系统购能成本、运维成本为目标,建立了考虑系统电-气综合需求响应的优化调度模型。最后,通过算例仿真,对比分析了不同场景下系统能流的优化调度结果,验证了所提系统和优化模型的可行性与经济性。

    • 电热综合能源网的强耦合路径研究与展望

      2022, 46(13):204-215. DOI: 10.7500/AEPS20210429008

      摘要 (167) HTML (908) PDF 832.31 K (650) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前电热综合能源网研究大多基于传统热网,并局限于由少量热电联供机组构成的弱耦合网络。第5代区域供热供冷系统驱动的能源元胞可通过热泵池实现高密度网状融合的电热网,改变电热网交互形态。论述了第5代区域供热供冷系统给综合能源电热耦合网统一建模理论带来的重大机遇和挑战,以及基于第5代区域供热供冷系统的能源元胞灵活性聚合的广阔应用前景。进一步,综述了第5代区域供热供冷系统的研究现状、电热耦合网多能流建模理论及分布式资源的灵活性聚合方法。针对能源元胞利用热泵池与热网热惯性提升电网灵活性的契机,提出第5代区域供热供冷系统驱动的能源元胞网络流理论与灵活性聚合方法的研究思路:热动态从热泵池到配电网的交互机理与可行域分析、异质性智慧能源元胞互联的灵活性聚合与分配的分层级协调优化方法。

    • 电-热-气混联综合能源系统状态估计研究综述与展望

      2022, 46(7):187-199. DOI: 10.7500/AEPS20210609003

      摘要 (403) HTML (771) PDF 754.74 K (865) 评论 (0) 收藏

      摘要:综合能源系统的发展在提高能源效率、减少碳排放及增加可再生能源渗透率等方面起到了巨大的推动作用,面对耦合日益紧密的电-热、电-气互联综合能源系统,现有的能量管理模式和调度手段难以充分发挥其应有的优势。因此,实现综合能源系统协同一体、高效准确的状态估计,可以为后续协同调度、安全运行提供可靠的数据支撑。鉴于此,简要概述碳中和背景下综合能源系统状态估计研究,回顾综合能源系统状态估计理论的发展历程及难点;并从模型、数据、时间尺度3个层面分析电-热、电-气综合能源系统状态估计研究的总体思路。最后,对未来综合能源系统状态估计可深入研究的方向进行了展望。

    • 综合能源系统多时间尺度动态时域仿真关键技术

      2022, 46(10):97-110. DOI: 10.7500/AEPS20201203007

      摘要 (345) HTML (550) PDF 823.74 K (991) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,为实现多种能源互补共济与高效利用,集电、热、气于一体的综合能源系统在世界范围内得到了广泛的关注。高效、精确的多时间尺度动态时域仿真是支撑综合能源系统运行和控制的关键技术。文中以综合能源系统动态建模仿真为研究对象,首先介绍了典型综合能源系统的结构与动态过程。然后,从基础模型、仿真技术、数值计算3个关键点介绍了综合能源系统动态建模仿真技术所取得的研究进展,主要包括多能耦合通用建模理论、分区多速率仿真技术、异质能源网络高效数值计算实现方法。在此基础上,讨论了现有研究中仍需解决的关键难题,如变工况动态建模、多速率分区接口处理、数值求解格式选取等问题。最后,对未来综合能源系统动态建模仿真关键技术的研究方向与应用前景进行了展望。

    • 计及运行灵活性约束的综合能源系统优化调度

      2022, 46(16):84-94. DOI: 10.7500/AEPS20211010003

      摘要 (428) HTML (545) PDF 1.68 M (977) 评论 (0) 收藏

      摘要:电-气-热互联的综合能源系统(IES)在能量传输过程中具有多时间尺度特征,且气-热网络动态特性蕴含着丰富的灵活性容量,充分挖掘IES潜在的灵活性可有效提高可再生能源的消纳水平。为此,提出了一种计及次小时尺度运行灵活性的IES优化调度模型。在分析净负荷变化区间内系统运行规律的基础上,推导了电力系统的灵活性需求和资源的数学表达。然后,分析气网和热网的动态特性,并分别建立了气网和热网提供运行灵活性的数学模型。基于此,构建了计及次小时尺度运行灵活性约束的综合能源系统优化调度模型,并将模型中的非线性项进行了线性化处理。最后,采用电-气-热IES 24-20-16系统进行算例分析,结果表明,气-热网络动态特性在短时间尺度内能够提高系统的灵活性,进而显著提升系统运行的经济性。