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当前日益严峻的环境污染问题与能源短缺危机推动了新一轮能源革命的开启,促使人们对电、气、冷、热等多种能源形式的综合利用展开研究,构建多能源系统(Multiple Energy Systems, MES)将极大提高能源系统运行效率和能源利用效率。同时,需求侧负荷需求量大、负荷特性复杂、不同能源间的耦合关系加强、需求响应机制不断发展给多能源系统协同运行带来了新的机遇和挑战。
在此背景下,本文围绕计及需求响应的多能源系统运行机制开展了相关研究工作,主要工作包括:
(1)构建能源枢纽系统模型。以能源枢纽这一抽象模型作为研究多能源系统运行机制的切入点,从能源枢纽中负责生产、转换、存储的设备单元出发,介绍各典型能量设备的特性,构建各设备的数学模型。以能源服务商为多能源系统运行主体,构建枢纽内部优化运行模型,为后续研究搭建物理框架及模型基础。
(2)提出一种考虑基于需求价格弹性理论需求响应的多能源系统优化运行模型。运用需求价格弹性理论构建针对弹性电、热、冷负荷的价格型需求响应模型,描述能源枢纽内部用户的互动潜力。以能源服务商为能源枢纽的运行主体,构建以能源服务商运行净收益最大为目标的优化运行模型,分析弹性负荷响应及储能设备对多能源系统运行的影响。算例结果表明,所提出的考虑需求响应的多能源系统优化运行模型能够提高能源服务商的运行收益,缓解电网峰时供电压力。
(3)拓展综合需求响应模型。以能源枢纽中的冷热电负荷为负荷研究对象,从多能源负荷的响应特性角度出发,将冷热电负荷分为即时可调节负荷、限时可转移负荷以及非限时可转移负荷三类,并分别建立精细化的负荷响应模型和负荷响应成本函数模型。
(4)提出一种考虑基于多能负荷响应特性的多能源系统双层优化运行模型。以能源枢纽系统模型和多能源负荷响应模型为基础,以零售价格为引导手段,分别从能源服务商和用户的角度出发,最大化能源服务商运行净收益的同时最小化用户用能成本。且考虑批发侧电价不确定性对运行经济性的影响,应用鲁棒优化,将含有不确定性参数的上层模型转化为鲁棒对等模型,并利用商业化求解器GAMS/CPLEX对双层模型进行迭代求解。算例结果表明,所提出的双层优化运行模型在提高能源服务商运行收益、缓解电网峰时供电压力的同时,保证了参与需求响应用户的利益。
在此背景下,本文围绕计及需求响应的多能源系统运行机制开展了相关研究工作,主要工作包括:
(1)构建能源枢纽系统模型。以能源枢纽这一抽象模型作为研究多能源系统运行机制的切入点,从能源枢纽中负责生产、转换、存储的设备单元出发,介绍各典型能量设备的特性,构建各设备的数学模型。以能源服务商为多能源系统运行主体,构建枢纽内部优化运行模型,为后续研究搭建物理框架及模型基础。
(2)提出一种考虑基于需求价格弹性理论需求响应的多能源系统优化运行模型。运用需求价格弹性理论构建针对弹性电、热、冷负荷的价格型需求响应模型,描述能源枢纽内部用户的互动潜力。以能源服务商为能源枢纽的运行主体,构建以能源服务商运行净收益最大为目标的优化运行模型,分析弹性负荷响应及储能设备对多能源系统运行的影响。算例结果表明,所提出的考虑需求响应的多能源系统优化运行模型能够提高能源服务商的运行收益,缓解电网峰时供电压力。
(3)拓展综合需求响应模型。以能源枢纽中的冷热电负荷为负荷研究对象,从多能源负荷的响应特性角度出发,将冷热电负荷分为即时可调节负荷、限时可转移负荷以及非限时可转移负荷三类,并分别建立精细化的负荷响应模型和负荷响应成本函数模型。
(4)提出一种考虑基于多能负荷响应特性的多能源系统双层优化运行模型。以能源枢纽系统模型和多能源负荷响应模型为基础,以零售价格为引导手段,分别从能源服务商和用户的角度出发,最大化能源服务商运行净收益的同时最小化用户用能成本。且考虑批发侧电价不确定性对运行经济性的影响,应用鲁棒优化,将含有不确定性参数的上层模型转化为鲁棒对等模型,并利用商业化求解器GAMS/CPLEX对双层模型进行迭代求解。算例结果表明,所提出的双层优化运行模型在提高能源服务商运行收益、缓解电网峰时供电压力的同时,保证了参与需求响应用户的利益。