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【参考】含储能系统的模块化区域用户级综合能源系统投资方案

1.研究背景 

分布式电源、储能和电动汽车的大规模接入为配电网提出了新的挑战,区域综合能源电力系统(IEPS)为应对挑战提供了重要的技术选择,它打破了现有的电,热,气独立供应模式,成为现代能源开发利用模式,提高了综合能效。一方面,能源和设备类型的多样性、用户定位和专业服务需求、 IEPS的复杂性对规划方法的通用性和有效性提出了更高的要求;另一方面,设备和系统的建模是IEPS规划的基础,但现有的建模方法不能有效地反映多种能源之间的差异传输特性和网络损耗。因此,需要对IEPS建模和规划进行全面而深入的研究。

2主要创新点和先进部分

(1)主要创新点

本文介绍了由仿真模型和优化模型组成的双模块优化规划模型,主要贡献如下:

1) 建立了由仿真模型和优化模型组成的双模块优化规划模型;

2) 引入了双层扩展总线结构,其中内部总线考虑复杂的能量流,例如功率/热量关系;

3) 采用改进的自适应遗传算法,优化交叉和变异率,避免了传统遗传算法的不足。

3研究内容

区别于传统的单母线结构,双母线结构在考虑各能源系统连接方式和耦合关系的基础上,考虑了各个能源系统内部的网络约束,该结构能够充分反映综合能源系统的运行特性。

【参考】含储能系统的模块化区域用户级综合能源系统投资方案
【参考】含储能系统的模块化区域用户级综合能源系统投资方案
综合能源系统的优化配置问题是多因素、多维和非线性的问题,难以解决。 本文提出了结合仿真模型和优化模型的框架,降低了优化问题的复杂性。

基于热电解耦进行单独建模和迭代求解,使热/电系统可以根据自己的特点单独建模。 同时,解耦方法可以有效地反映热传导特性和电传输特性之间的差异,可以有效地降低系统仿真的尺寸和复杂性。

【参考】含储能系统的模块化区域用户级综合能源系统投资方案
【参考】含储能系统的模块化区域用户级综合能源系统投资方案
4结果

为验证本文提出优化框架和双总线结构的正确性,一个实际的IEPS作为算例进行验证,基于不同容量、类型的设备,分别以投资费用、运行费用和总费用最小为目标函数进行优化。结果表明:本文建立的优化规划模型能够有效的解决IEPS规划问题,也可以应用于具有大规模电/热网络的复杂IEPS。

【参考】含储能系统的模块化区域用户级综合能源系统投资方案
5结论及后续研究

1)在本文中,建立了区域用户级IEPS的模块化规划框架,仿真和优化模型依次进行,以实现最优解。

2)提出了一种双层总线结构仿真方法,可以分别保证电网的快速动态和热网的动态缓慢。 通过充分考虑不同设备之间的耦合关系,还保持了系统组成的灵活性和模拟计算的准确性。

但是本文仍存在问题,需进一步研究,如天然气网络和天然气负荷的不同特性同样会对IEPS的配置产生影响。

(文章来源:中国电机工程学报  作者:洪博文,陈健,张维桐,时智勇,李俊杰,苗伟威)

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