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    1. 储能技术类型及其应用发展综述
    薛福, 马晓明, 游焰军
    综合智慧能源    2023, 45 (9): 48-58.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.007
    摘要1159)   HTML49)    PDF (929KB)(3208)   

    储能是能源革命的关键性支撑技术。在碳中和背景下,储能技术快速发展,其作用和价值也日益凸显。对现有储能技术的类型和发展状况进行全面分析和总结,着重分析了不同储能技术的特点及差异性,并对其应用场景及经济性做了综合比较。分析认为,电池储能的研究重点是引入新储能材料,解决非传统电化学问题。热化学储能由于过程可逆性能耗小,适合长期存储,但需注重循环动态特性、建模、控制造价成本等。抽水蓄能和压缩空气储能技术成熟、储能容量高,适合大规模储能容量开发,但面临选址受地形限制、前期基建成本高、运维成本差异性大等问题。飞轮储能适用于频繁启动和储能释能周期短的场合,研究关键是如何减少转化过程中能量损耗。氢能应用则受存储运输环节及能源转换效率偏低等因素制约。分析可为储能领域相关研究工作的开展和政策的制定提供一定参考。

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    2. 熔盐储热技术的应用现状与研究进展
    张钟平, 刘亨, 谢玉荣, 赵大周, 牟敏, 陈桥
    综合智慧能源    2023, 45 (9): 40-47.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.006
    摘要973)   HTML42)    PDF (2330KB)(1367)   

    熔盐是一种理想的储热介质,具有黏度低、蒸汽压低、热稳定性高、储热密度高等优点,因此熔盐储热技术可以广泛应用于太阳能光热发电、火力发电机组的调峰调频、供暖与余热回收利用等领域。目前对熔盐储热关键技术的研究普遍以太阳能光热发电为中心展开,针对其他场景的研究与应用不够充分。在不同的应用场景下,熔盐的工作温度区间、加热方式、关键部件的选择和系统流程的布置都有区别。概述了熔盐储热技术的优势特点与技术关键,总结了在不同场景下的研究现状和最新的应用示范,分析了目前熔盐储热技术需要加强研究的关键方面,并提出了未来的发展趋势与目标。

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    3. 压缩空气储能技术研究进展及未来展望
    万明忠, 王元媛, 李峻, 鹿院卫, 赵甜, 吴玉庭
    综合智慧能源    2023, 45 (9): 26-31.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.004
    摘要880)   HTML28)    PDF (1004KB)(1343)   

    储能是实现“2030年碳达峰、2060年碳中和”的关键技术,压缩空气储能具有储能容量大、系统效率高和运行寿命长等优点,是一种适合大范围推广的规模化电力储能技术,也是电网侧规模化消纳可再生能源发电的重要手段。通过对压缩空气储能技术的发展过程进行综述,全面阐述不同形式压缩空气储能系统的工作原理、研究现状以及目前所面临的挑战,从压缩热储存角度分析压缩空气储能未来发展趋势,为压缩空气储能系统的设计提供参考。研究结果显示,随着高温储热技术的发展,高温绝热压缩空气储能技术因其效率优势成为未来压缩空气储能技术发展的热门方向。使用低熔点熔盐作为压缩空气储能系统中储存高温压缩机压缩热的储热介质,可以将压力水的储存温度降低,显著降低压缩空气储能系统的初投资成本。

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    4. 碳中和背景下综合智慧能源的发展现状及关键技术分析
    滕佳伦, 李宏仲
    综合智慧能源    2023, 45 (8): 53-63.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.08.007
    摘要575)   HTML28)    PDF (1233KB)(1144)   

    综合智慧能源是一种综合利用信息通信、能源、智能制造等技术手段来实现能源生产、传输、储存、消费和管理的智能化、高效化、绿色化和安全化的能源系统。它不仅是一种技术革命,更是能源行业的革命,推进了传统能源系统向智慧化、综合化和绿色化转型。综合智慧能源系统通过采集、传输、处理和利用能源信息,实现能源的优化分配和精细管理,提高能源的利用效率、降低能源的消耗及排放,从而实现可持续发展。为了分析在碳中和背景下综合智慧能源的关键技术以及未来的发展方向,介绍了国内外综合智慧能源的发展状况,阐述了综合智慧能源的内涵及技术架构,并将其关键技术归纳为能源生产、能源输送、能源存储、能源消费、能源智慧化和多能协同优化等6个方面的技术。对各技术的发展现状和核心问题进行了分析总结。提出了4点建议:推动智能化的电力市场建设,提升能源数据管理能力,推进以电能为基础的客户端供电业务的发展,以及要推进我国自主研发的核心技术和装备。

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    5. 虚拟电厂关键技术及其建设实践
    刘健, 刘雨鑫, 庄涵羽
    综合智慧能源    2023, 45 (6): 59-65.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.06.008
    摘要526)   HTML18)    PDF (1216KB)(981)   

    在碳达峰、碳中和及构建以新能源为主体的新型电力系统的背景下,虚拟电厂因其对分布式能源的灵活有效管理成为智能电网和能源互联网中的重要组成形式,虚拟电厂通过先进的控制、计量、通信、优化等技术聚合分布式能源资源(可调节负荷、可中断负荷、储能等),实现源、网、荷、储的友好互动和优化运行,有利于资源的合理优化配置及利用。介绍了接入调度系统的虚拟电厂系统结构、网络拓扑、控制策略等关键技术,在虚拟电厂建设过程中的保护配置、信息通信、智能终端等方面存在的问题,提出改进措施,可供同类工程建设项目参考。

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    6. 综合能源系统能量枢纽多样性建模和典型适用性研究
    李宜哲, 王丹, 贾宏杰, 周天烁, 曹逸滔, 张帅, 刘佳委
    综合智慧能源    2023, 45 (7): 22-29.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.07.003
    摘要270)   HTML3)    PDF (1429KB)(976)   

    在“双碳”背景下,综合能源系统(IES)的规划和运行对有效能利用率、能量不可用性、碳排放水平等多种评价指标提出新的要求。选择适当的分析要素并建立机理模型成为IES研究的一项重要任务。能量枢纽在IES中扮演着能量传输和转换的关键角色,决定着能量的转化和分配过程,并深刻地影响多维评价视角下的系统供能水平。因此,如何通过多样性的建模方法构建能量枢纽多要素模型成为IES分析的关键。梳理和分析了基于4种要素的能量枢纽建模方法,总结其内在机理以及匹配能源系统发展需求的适用性,为理论研究和实际应用提供参考依据。

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    7. 面向新型电力系统的异常数据检测方法
    王亮, 邓松
    综合智慧能源    2024, 46 (5): 12-19.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.002
    摘要289)   HTML10)    PDF (1719KB)(923)   

    随着新型电力系统的快速发展,电力系统产生的数据数量不断增值、种类也愈发多样。复杂化的数据环境为电力系统异常数据诊断带来了新的挑战。对目前电力系统中常用的异常数据检测方法进行总结,介绍了基于传统技术、机器学习、深度学习的检测方法,并分析了3类算法的检测原理、特点以及不足。最后,对新型电力系统中异常数据检测会遇到的挑战以及发展趋势进行了展望。

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    8. 电力数据共享安全防护与隐私保护综述
    邢汇笛, 龚钢军, 翟明岳, 刘雪松, 王浩淼, 扬爽
    综合智慧能源    2024, 46 (5): 30-40.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.004
    摘要346)   HTML10)    PDF (1839KB)(857)   

    电力数据能够反映社会的发展状况,具有巨大的开放及融合应用价值。为创造和释放电力数据的价值,需要构建一个面向全社会各行业的数据共享服务体系。然而在电力数据共享过程中存在隐私泄露、数据篡改、缺乏数据安全聚合方法等安全问题。目前,主要采用区块链、隐私计算、脱敏等技术来解决上述安全问题。通过梳理相关文献,构建出电力数据共享安全需求模型及隐私保护框架;介绍了3个电力数据共享安全防护技术,并详细分析对比了不同技术的融合和使用场景,描绘出电力数据共享安全防护与隐私保护的技术方法体系,为电力数据开放共享的安全保障提供参考。

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    9. 多模态知识图谱在电力运检中的应用与展望
    蔺家骏, 闫玮丹, 胡俊华, 郑一鸣, 邵先军, 郭炳延
    综合智慧能源    2024, 46 (1): 65-74.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.01.008
    摘要287)   HTML18)    PDF (3326KB)(839)   

    在构建以新能源为主体的新型电力系统背景下,知识图谱(KG)作为可视化的大型语义网络在电力运检中的应用处于快速发展阶段。近年来,KG在电力运检的应用主要集中在语义信息方面,然而电网运行中会产生大量异构数据,足以支撑构建多模态知识图谱(MMKG),为多种下游任务提供数据支持。从电力运检的功能需求出发提出引入MMKG解决综合智能问答系统和故障处置问题,重点介绍了针对电力运检数据的MMKG构建技术,总结了MMKG能够发挥作用的电力运检功能场景,并对未来发展方向做出展望,最后深入分析了发展MMKG会面临的挑战,为电力运检智能化发展与建设提供参考。

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    10. 新型主动配电网智能规划与决策技术研究综述
    吴雪琼, 夏栋
    综合智慧能源    2023, 45 (11): 20-26.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.11.003
    摘要307)   HTML9)    PDF (921KB)(777)   

    随着新型电力系统加速构建,主动可再生分布式能源日益普及,无源配电网正迅速转变为有源配电网,但可再生电源具有间歇性和不可控性,大量可再生能源的渗透给网络的安全可靠运行带来了严重问题。主动配电网作为解决大规模分布式能源接入及配网优化运行问题的有效解决方案,为了保持电网的最佳运行状态,大量学者围绕主动配电网管理这一主题进行了广泛研究。从主动配电网智能规划技术、主动配电网智能决策与控制技术、主动配电网供电恢复技术与主动配电网负荷管理技术等相关重点领域出发,分析了主动配电网关键技术的研究现状,阐述了国内外主动配电网的研究进展,指出未来的研究方向主要是考虑各种不确定性及其时间和空间相关性的鲁棒规划等。

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    11. 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
    综合智慧能源    2023, 45 (10): 25-34.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.10.004
    摘要250)   HTML10)    PDF (1418KB)(753)   

    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。

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    12. 基于DDPG算法的离网型可再生能源大规模制氢系统优化调度
    郑庆明, 井延伟, 梁涛, 柴露露, 吕梁年
    综合智慧能源    2024, 46 (6): 35-43.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.06.005
    摘要193)   HTML3)    PDF (3212KB)(750)   

    为提高可再生能源消纳能力,减少整流和并网等设备的投资成本,降低电解水制氢系统成本,实现可再生能源大规模制氢,构建了一个孤岛型可再生能源大规模制氢系统。该系统通过智慧能量管理,实现了提高系统经济性与安全性的目标。首先建立可再生能源大规模制氢系统的仿真模型,制定控制策略;其次,提出一种基于深度确定性策略梯度(DDPG)的能量优化调度策略。通过大量长期的训练,使用DDPG算法得到的智能体能够实现智能化的动态能量优化调度。将该策略与深度Q网络、粒子群优化和传统控制方法在经济性和安全性方面进行比较,结果表明DDPG算法在能量优化管理中可实现更高的经济收益,更好地利用可再生资源,并确保系统的安全运行。

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    13. 基于多维数据与深度学习的区域发电碳排放因子预测研究
    李方一, 李楠, 周琰, 谢武
    综合智慧能源    2023, 45 (8): 11-17.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.08.002
    摘要202)   HTML7)    PDF (1277KB)(744)   

    在碳交易背景下,对电力企业进行实时、准确、全面的碳排放计量是开展发电结构调整、技术创新、供需联动、碳交易等工作的基础。受制于数据采集与传输系统的限制,动态碳排放因子的测算与预测目前仍难以完全实现。采用深度学习方法,将双重注意力机制与传统的门控循环单元(GRU)神经网络融合,构建了GRU-Attention预测模型。以合肥市2022年的电力数据为样本,结合合肥市平均气象数据,对GRU模型、长短时记忆(LSTM)模型、基于双重注意力机制的LSTM-Attention模型和GRU-Attention模型进行训练,以实现小时级别的碳排放因子预测。利用不同的评价指标对4种预测模型进行对比,与GRU,LSTM,LSTM-Attention模型相比,GRU-Attention模型预测精度更高,有助于实现发电碳排放因子的中长期预测。

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    14. 基于MADDPG算法的建筑群柔性负荷优化调控方法
    包义辛, 徐椤赟, 杨强
    综合智慧能源    2023, 45 (7): 61-69.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.07.007
    摘要227)   HTML4)    PDF (1734KB)(662)   

    随着电网调度环境和信息整理环境日趋复杂,电网调控的难度也随之增加。针对深度强化学习技术具有有效感知复杂系统运行状态、适应性强、可扩展性好等特点,提出了基于深度强化学习的配网优化调度方法。构建了考虑源-网-荷-储的模拟建筑体配网模型,从原理出发对多智能体深度确定性策略梯度(MADDPG)算法进行静态优化,将模型与真实数据导入适用于电网级目标的多智能体强化学习框架中,尝试用优化后的算法对配网系统进行电压调控。结果表明,所用算法基本消除了配网系统的违规峰值电压,降低了总体电压偏差;优化后的多目标导向算法在保持电压稳定的同时减小了负载-发电功率差,使负载功率损耗维持较低水平,表明基于深度强化学习的建筑群柔性负荷优化调控方法具有一定有效性。

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    15. 基于工业余热的高温空气源耦合热泵循环性能分析
    孙健, 秦宇, 郝俊红, 杨勇平
    综合智慧能源    2023, 45 (7): 40-47.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.07.005
    摘要187)   HTML4)    PDF (1319KB)(641)   

    工业余热的温度分布范围广,常规余热利用方式难以对中低温余热进行有效回收利用,热泵用于回收中低温工业余热具有效率高、能耗低、安全环保等优点。传统的吸收式热泵与压缩式热泵由于热力学循环、工作介质热力性以及压缩机耐温耐压程度的限制导致其只能在窄温域内工作,无法满足工业余热回收背景下的“高制热温度”“宽温域换热”需求。为解决上述问题,提出一种基于吸收-压缩式耦合循环的超高温空气源热泵机组,回收工业废蒸汽(120 ℃)和空气热量,制取160 ℃热水(蒸汽)。通过使用工程方程求解器软件(EES)对提出的新型耦合循环进行数学建模和仿真分析,结果表明:最优工况为制取热水温度130 ℃,室外环境温度30 ℃时热泵机组热泵性能系数(COP)达到最大值1.600。在制取热水温度160 ℃下,热泵机组COP最高达1.400。研究的结果拓宽了热泵的工作温度范围,提高了热泵的制热温度。研究结果对热泵用于工业余热回收领域具有一定参考价值,对于提高工业领域一次能源利用率具有重要的研究意义。

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    16. 基于预测负荷的暖通空调系统优化调度
    孙健, 张云帆, 蔡潇龙, 刘鼎群
    综合智慧能源    2024, 46 (3): 12-19.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.03.002
    摘要250)   HTML6)    PDF (969KB)(620)   

    随着我国“双碳”目标的提出,公共建筑能耗低碳化成为重点研究领域,其中基于冷热负荷预测结果优化供能系统调度策略是实现“按需供能”的有效技术手段。针对公共建筑,基于热阻法构建了冷热负荷预测模型,根据负荷预测结果,采用改进粒子群优化(PSO)算法对复合冷热源供能系统的负载、水网供回水温度和流量、阀门开度以及泵组启用台数进行迭代寻优,以供能系统运行成本、机组寿命和环保性为优化目标提出全工况最佳运行策略。基于研究成果对某公共建筑冬季供热系统进行节能改造,可在满足建筑热负荷、平衡水力工况和延长机组运行寿命的同时,分别实现降低泵组功耗10.66%、系统运行成本21.52%。结果符合理论实际,证明了所提方法的可行性与有效性,为公共建筑的按需供热、节能运行提供了有效参考。

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    17. 基于深度强化学习的区域综合能源定价策略研究
    胡泽, 朱子晴, 卜思齐, 陈家荣, 魏翔
    综合智慧能源    2023, 45 (7): 87-96.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.07.010
    摘要190)   HTML7)    PDF (1378KB)(604)   

    为整合多类能源交易并促进能源的有效利用,综合能源市场(IEM)正在逐步建立并取代传统能源市场。作为连接能源供给侧与需求侧的重要组成部分,区域综合能源市场(DIEM)中的能源交易与定价对综合能源系统运行有着直接影响与重要意义。提出了DIEM交易框架,并建立了综合能源服务商(IESP)与综合能源用户(IEC)的双层定价决策-需求响应问题。在双层决策问题中考虑了能源需求弹性,新能源出力不确定性与隐私保护,最终采用深度确定性策略梯度下降算法(DDPG)对IESP的优化定价问题进行求解,并在一个模拟算例当中将其与深度Q学习(DQN)所生成的定价策略进行比对。仿真结果具体分析了DIEM中能源价格的耦合关系以及综合能源定价与需求弹性之间的互相影响,提出的基于DDPG所产生的定价策略的总收益高于DQN算法6.8%。

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    18. 基于自适应控制参数整定的虚拟同步发电机控制策略
    丁乐言, 柯松, 杨军, 施兴烨
    综合智慧能源    2024, 46 (3): 35-44.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.03.005
    摘要153)   HTML0)    PDF (1093KB)(592)   

    以新能源为主体的新型电力系统呈现“低惯量,低阻尼”特性,而虚拟同步发电机(VSG)控制策略可以通过模拟同步发电机机械运动方程和电磁特性,使得分布式逆变电源具备同步发电机的惯性与阻尼特性来增强系统的稳定性,但是也会牺牲一定的动态调节性能。提出了一种基于自适应控制参数整定的虚拟同步发电机控制策略,通过建立的虚拟同步发电机小信号模型,分析转动惯量与阻尼系数对暂态过程中系统频率与输出功率的影响;通过同步发电机功角和频率振荡曲线分析自适应转动惯量和角速度变化率以及角速度偏移量、自适应阻尼系数和角速度偏移量之间的关联性,得到不同区间内转动惯量与阻尼系数的选定原则,基于此设计了自适应转动惯量与阻尼系数的计算式以及触发阈值,进一步,加入基于调频功率上下限的自适应下垂系数,提出了一种基于自适应控制参数整定的VSG控制策略;通过在Matlab/Simulink搭建的离网情况下VSG仿真模型中进行仿真与分析,验证了所提控制策略能减小频率的偏移量,提高系统的频率稳定性和动态调节能力。

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    19. 基于改进鲸鱼优化算法的共享储能优化配置研究
    栗庆根, 孙娜, 董海鹰
    综合智慧能源    2023, 45 (9): 65-76.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.009
    摘要168)   HTML3)    PDF (1727KB)(588)   

    针对新能源消纳场景中储能资源闲置和商业模式缺乏的现象,在保证储能功率容量和消纳目标相匹配的基础上,提出了一种基于改进鲸鱼优化算法(WOA)的共享储能优化配置方法。该方法基于发电侧共享储能运行模式,考虑储能电站运行状态、并网功率需求约束下储能在新能源消纳场景的投资运维成本和效益。建立以共享储能系统收益最大为目标的优化配置模型,结合新能源出力及并网功率需求,使用改进WOA对模型进行求解。通过算例对比分析表明:配置共享储能后提升了新能源消纳率,提高了共享储能的投资回报率,与独立储能相比较,储能利用率、消纳调节能力和经济性都得到了大幅提高,能有效弥补因新能源出力不足导致的并网功率缺额,有利于共享储能大规模投资建设。

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    20. 云储能模式下用户侧储能协调优化调度机制研究
    崔金栋, 汪羽晴
    综合智慧能源    2023, 45 (9): 18-25.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.003
    摘要165)   HTML2)    PDF (1287KB)(561)   

    随着国家“双碳”政策的持续推进,储能应用场景层出不穷。用户侧小型储能具有体积小、部署方便、应用灵活等优点,但是过于随机的调度模式也给电网运行带来隐患。用云储能理念入手,实现用户侧小储能装置的互联互通,提出了云储能服务系统架构及运营模式,并设计了云储能模式下小型储能装置的集群调度策略。通过设计具体仿真算例验证方法的可行性。验证结果显示所提出的运行模式和优化调度方案可落地、易实施、有成效,是对储能应用新场景的一种有益探索。

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