2023年 第45卷 第10期    刊出日期：2023-10-25

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优化与运行控制

计及设备变工况能效非线性的综合能源系统精细化协同优化运行方法

赵慧荣, 李天晨, 周全, 彭道刚

2023, 45(10):  1-9.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.10.001

摘要 ( 123 )   HTML ( 6 )   PDF (1253KB) ( 153 )  

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含冷热电气多能源耦合的综合能源系统涉及能源转换设备、能源运输设备等，这些设备具有非线性变工况特性，易导致较大的供需匹配偏差，需优化分配多台同种设备变工况运行时出力。为此提出了计及设备变工况能效非线性的综合能源系统精细化协同优化运行方法。建立系统内各类设备非线性变工况运行特性的协同优化运行架构，对非线性变工况设备运行特性曲线进行分段线性化处理；增加泵的能耗计算与管道流量平衡约束等，以提高综合能源系统的供需平衡与运行可靠性；以日运行成本最小为优化目标，建立优化配置模型。以某综合能源系统为例，设计多个场景进行仿真验证，仿真结果表明，考虑多台同种设备变工况特性可有效降低系统运行成本，减小供需偏差。

计及双重不确定性的综合能源系统运行优化模型研究

喻小宝, 赵雯婧, 孙艺新

2023, 45(10):  10-17.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.10.002

摘要 ( 110 )   HTML ( 2 )   PDF (1448KB) ( 123 )  

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可再生能源的大规模应用是解决温室效应的重要途径，综合能源系统的开发是提高能源利用率的重要方向，但分布式能源出力随机性会引发系统的安全运行。通过对分布式能源不确定性和能源价格不确定性进行分析，并以清洁能源消纳率最大和系统运行成本最低作为系统优化目标，构建了考虑双重不确定性的综合能源系统优化模型。通过选取长三角地区某综合能源系统示范基地进行算例分析，有效验证了提出模型的可行性，为碳中和目标的实现奠定了基础。

综合能源系统多场景优化运行模式综合评估方法研究

钟永洁, 纪陵, 李靖霞, 檀庭方, 范仲鸣, 李昊航

2023, 45(10):  18-24.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.10.003

摘要 ( 127 )   HTML ( 8 )   PDF (1083KB) ( 209 )  

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综合能源系统通过合理优化调度、分配异质能源，可实现多能源的耦合与联合供应，提高能源综合利用效率，有效提升可再生能源消纳能力及供能可靠性。提出了一种基于层次分析法（AHP）的综合能源系统多场景优化运行模式综合评估方法。首先，构建综合能源系统评价指标，包括节能率、能量损失、新能源占比、新能源消纳率、运行维护成本；然后，建立综合能源系统多场景优化运行模式模型，包括经济型优化运行模式、环保型优化运行模式及节能型优化运行模式模型；最后，基于AHP建立综合能源系统层次结构模型，构造综合能源系统综合评价判断矩阵，进行层次单排序及其一致性检验以及层次总排序及其一致性检验，以综合评估综合能源系统多场景优化运行模式。算例分析表明，该评估方法可有效地对综合能源系统多场景优化运行模式进行综合评估。

考虑负载响应特性的数据中心综合能源系统优化调度研究

余文昶, 陈永刚, 曹俊波, 左鹿原, 张相寅, 杨秀

2023, 45(10):  25-34.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.10.004

摘要 ( 134 )   HTML ( 6 )   PDF (1418KB) ( 296 )  

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为实现碳达峰、碳中和目标下的“算力+电力”协同，数据中心作为一种增长迅速、耗电量大的新型负载进行节能降碳，充分挖掘其调节潜力具有重大意义。为充分发挥数据中心负载灵活性，提出一种考虑负载响应特性的数据中心综合能源系统优化调度的方法。首先，建立了数据中心综合能源系统优化调度框架，对数据中心的负载响应特性和能耗设备进行建模，对数据中心冷、热、电3种负荷展开研究；其次，确定目标函数和约束条件，以数据中心能源系统运行成本最低为目标建立优化模型；最后，以某数据中心为例进行仿真分析，通过对算例进行不同场景对比分析发现，最佳策略能够有效降低系统成本和能耗，实现工作负载的最佳分配。

基于改进概率规划算法的农业园区综合能源系统优化调度

刘彦茹, 张蕊萍, 董海鹰

2023, 45(10):  35-43.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.10.005

摘要 ( 95 )   HTML ( 5 )   PDF (1274KB) ( 158 )  

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针对农业园区综合能源系统能耗成本高和可再生能源消纳率低的问题，提出了一种基于改进概率规划算法的农业园区综合能源系统优化运行方法。首先，针对农业园区能源多元化的特点，构建农业园区综合能源系统整体架构；然后，基于农业园区负荷的可调节特性，以系统运行经济最优为目标函数建立农业园区综合能源系统优化运行模型；最后，对概率规划算法进行改进，用高斯概率分布代替三角概率分布，将不确定性最佳化问题转换为确定性最佳化问题。以西北某农业园区为例进行算例分析，结果表明，使用改进的概率规划算法对农业园区综合能源系统优化可降低园区的综合运行成本，夏季典型日系统运行成本减少了45.52%，新能源消纳率提高了35.57百分点；冬季典型日系统运行成本减少了37.42%，新能源消纳率提高了26.25百分点。

考虑气热惯性的综合能源系统优化配置研究

缪蔡然, 朱姚培, 王琦

2023, 45(10):  44-52.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.10.006

摘要 ( 98 )   HTML ( 2 )   PDF (1199KB) ( 172 )  

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电、气、热耦合的综合能源系统中蕴藏着丰富的灵活惯性资源。由于热力系统和天然气系统均具有相似的慢动态特性，都可以针对外界功率波动提供缓冲空间以缓解外部的能量冲击，在电力系统功率缺额场景下协同利用综合能源系统气热惯性，为电网故障提供功率支撑。基于综合能源系统的气热惯性特性分别建立相应的数学模型，提出了考虑气热惯性的综合能源系统运行策略；以运行经济性最优为目标建立了考虑气热惯性的综合能源系统应对功率缺额优化模型，通过实际场景验证了所提策略的可行性。算例结果结合实际运行条件，给出了不同情况下综合能源系统园区气热惯性资源与配置的经济最优解。

新能源与智能算法

基于改进原子轨道搜索算法优化随机森林分类器的光伏系统故障诊断

杨晓燕, 谢满承, 郭小璇, 赵岩, 陈翀旻, 陈子民, 廖卓颖

2023, 45(10):  53-60.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.10.007

摘要 ( 84 )   HTML ( 1 )   PDF (1937KB) ( 138 )  

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针对光伏系统故障难以被准确高效地诊断和分类的问题，提出了一种基于改进原子轨道搜索优化的随机森林（IAOS-RF）算法。此算法在光子的发射和吸收部分引入了自适应权重机制和反向学习机制，用于更新电子的位置，能有效加强算法在搜索空间的全面勘探和开发能力。基于一组并网光伏系统故障数据进行算例分析，对比了IAOS-RF算法和几类基准算法的性能差异，结果显示，IAOS-RF算法故障分类准确率最高并且可达到98％，其诊断结果趋于稳定所需的迭代次数最小，具有较快的收敛速度。最后针对该算法存在的一些局限性和改进空间，提出未来需要进一步研究和探讨的问题。

基于Transformer算法的园区综合能源需求预测

尹宇晨, 刘宇杭, 马愿谦, 雷一

2023, 45(10):  61-69.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.10.008

摘要 ( 110 )   HTML ( 6 )   PDF (1287KB) ( 180 )  

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准确的综合能源需求预测是区域综合能源系统调度和能效评估的基础。在综合能源需求预测方面，影响因素众多、设计参数复杂、计算效率较低，且在长序列预测上仍有较大优化空间，因此提出了一种基于Transformer算法的园区综合能源需求预测方法。建立了园区冷热电负荷影响因素的筛选模型，为数据预处理后筛选适当的影响因素提供基础；建立了基于欧氏距离的综合相似度的相似日选取方法，为综合能源的预测奠定了基础；建立了基于Transformer算法的冷热电负荷预测模型，以实现园区综合能源需求预测；以中国东部某园区为对象进行算例分析，预测园区综合能源需求。结果表明，所提预测方法能有效提高预测精度，具有较高的准确度和实用性。

市场研究与潮流分析

综合能源系统潮流分析模型与方法的研究综述

邬东烨, 杨迪, 金旭, 洪文鹏, 叶绍义, 赵晓明

2023, 45(10):  70-81.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.10.009

摘要 ( 139 )   HTML ( 10 )   PDF (1074KB) ( 184 )  

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多能流潮流分析是研究综合能源系统（IES）状态估计、安全分析与优化控制的重要基础工作。为方便以潮流分析方法研究电、气、热（冷）等能源间的相互转化与耦合联供，综合分析了IES潮流分析的2个主要研究方向，其一为在某确定工况下根据已知参数计算系统的运行状态，包括稳态和动态潮流；其二为在前者基础上考虑系统不确定性参数对系统运行影响的不确定性潮流，并主要以概率潮流解法进行讨论，指出目前多能流混合潮流的研究进展与解耦方法与局限性，总结了最优潮流的求解方式和应用现状。结果表明，目前多能流稳态计算已较为成熟；动态潮流模型多以差分法求解，但准确度和求解效率仍有待提高；不确定性潮流对数据要求较高，无法兼顾计算精度和效率；最优潮流研究多集中于单一目标优化，较少涉及多目标并考虑不确定因素约束的复杂模型。最后，提出目前混合能源潮流计算在模型约束和算法难度等方面的局限性与未来发展前景。

面向综合能源系统的辅助服务市场与多类型市场耦合关系分析

王家豪, 马恒瑞, 王波, 李笑竹, 秦立栋, 王港飞, 武世东

2023, 45(10):  82-92.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.10.010

摘要 ( 88 )   HTML ( 4 )   PDF (1229KB) ( 155 )  

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综合能源系统对我国“双碳”目标下的能源产业发展有重要作用。随着电力市场改革的推进，研究辅助服务市场与碳市场、绿证市场和绿电市场的耦合机制可以帮助综合能源系统更好地参与能源市场体系建设，推动新能源的消纳和规模化开发。总结了以美国、欧洲能源市场为代表的能源市场建设和发展经验，梳理了国内能源市场发展的现状，并结合我国能源相关市场特点分析了辅助服务市场进行市场耦合的可行性。通过市场价格、发展、作用以及政策背景等重叠部分分析了辅助服务市场与各能源市场协同运作的机理，在此基础上对辅助服务市场与不同市场之间耦合机制设计中的交易、规则和目标提出了要点分析和建议。