综合能源配电系统多能流建模与最优经济调度算法研究

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近年来,“互联网+”智慧能源(能源互联网)、综合能源系统等理念的推广,促进了电力、天然气、热力等能源的深度耦合,能源系统不再彼此孤立运行;在此背景下,综合能源配电系统的概念应运而生,它以配电系统为核心,通过综合利用多能流互补互济特性,并与“源-网-荷-储”各环节协同优化,可实现系统稳定运行、能效提升等目标,可视为未来配电系统一种可行的发展形态。本文围绕综合能源配电系统多能流建模与最优经济调度等内容开展研究,主要工作包括:1)针对综合能源配电系统中存在不同能量环节相互影响的问题,提出了一种研究天然气网络状态变化对综合能源配电系统影响的分析方法。天然气气质改变、负荷调节与注气点引入不同,这些变化通过能量交互可影响与其耦合的能源子系统。为此,通过构建能量流综合求解框架,结合天然气负荷-压力灵敏度分析方法,对关键运行变量的传递关系进行量化分析。经算例验证,对这种变化过程的合理利用,将有助于改善综合能源配电系统的供能水平。2)针对综合能源配电系统多能流系统互补互济特性,提出了一种考虑运行约束的综合能源配电系统多能流优化分析方法。基于能源集线器对区域混合能源站进行建模,通过设置运行约束(包括能量流约束与能源站约束),构建了多能流优化调度求解框架,引导用户合理用能。算例结果表明,对运行约束的合理设置,可使系统在满足经济最优目标的同时,系统可转移至更安全稳定的运行状态。3)为充分挖掘综合能源配电系统需求侧资源在优化调度中的可调潜力,提出了一种风氢耦合型综合能源配电系统可控负荷集群控制与优化调度研方法。通过对电解氢集群负荷施加基于最优能量状态调节的需求响应控制策略,在满足系统运行约束与用能需求的基础上,构造了能效电厂模型。进而使其参与到系统的经济优化调度中,其提供的系统备用容量促进了可再生能源的消纳,也改变了高碳排放源与低碳排放源的出力比例,达到很好的效果。4)针对现有储能技术在成本与功能等方面的局限性,结合综合能源配电系统的结构与功能特点,综合利用传统储能资源、基于多能流转换与分配的储能资源以及基于需求响应的储能资源,构建了广义多源储能系统模型;考虑到预测误差的存在,提出了一种包含日前、日间、超短期调度环节的分层优化调度框架及其求解算法,应用该框架,促进系统经济稳定运行。
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