2024年 第46卷 第4期    刊出日期：2024-04-25

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综合能源系统优化调度

基于NSGA-Ⅱ-WPA的综合能源系统多目标优化调度

李云, 周世杰, 胡哲千, 梁均原, 肖雷鸣

2024, 46(4):  1-9.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.04.001

摘要 ( 274 )   HTML ( 12 )   PDF (1132KB) ( 264 )  

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针对复杂多能流综合能源系统（IES）运行调控难以兼顾经济性与低碳性的问题，提出了结合非支配遗传算法Ⅱ（NSGA-Ⅱ）与狼群算法（WPA）的NSGA-Ⅱ-WPA算法，以实现IES在多目标条件下的优化调度。首先依据IES多能流的系统特性建立具有强耦合关系的运行调度模型，主要包括电能供应子系统、热能供应子系统以及制冷供应子系统；其次，构建IES的多目标运行策略，包括实时电价下的电池储能运行策略、分层能源供应策略以及碳排放权交易策略，以实现多目标因素影响下的IES协同运行控制调度优化模型；最后，提出了基于NSGA-Ⅱ-WPA的多目标优化求解算法，实现对多能流IES的优化调度。通过仿真试验对IES运行成本以及碳排放量进行评估，试验结果证明该算法能切实提高IES的综合能效，并且结果优于一般的NSGA-Ⅱ算法。

交直流电力系统与供热系统联合经济调度

史明明, 朱睿, 刘瑞煌

2024, 46(4):  10-16.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.04.002

摘要 ( 156 )   HTML ( 3 )   PDF (1029KB) ( 161 )  

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随着热电联产等技术的广泛应用，电力系统和供热系统耦合日益紧密，电热联合调度得到了广泛的关注，但现有电热联合调度忽略了热网供电来源的多样性，由此提出了交直流电力系统与供热系统联合经济调度方法。首先，建立交直流电力系统模型，并提出一种线性近似方法对电压源变换器模型所带来的强非线性进行处理；然后，以运行成本最低为目标，建立考虑热网热惯性的交直流电力系统与供热系统联合调度模型，该模型中供热系统通过热电联产机组和交流电锅炉与交流电网耦合，通过直流电锅炉与直流电网耦合；最后，通过算例仿真验证了所提方法的有效性并说明了在电热联合调度中考虑交直流电源的必要性。

基于光伏出力特性的分布式光储系统优化调度策略

董强, 徐君, 方东平, 方丽娟, 陈妍琼

2024, 46(4):  17-23.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.04.003

摘要 ( 339 )   HTML ( 14 )   PDF (1052KB) ( 394 )  

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随着我国能源结构的转型升级，太阳能发电愈发受到重视。然而，大规模分布式光伏并网会引起电网的功率波动。储能的介入有助于系统调峰/调频。基于此，提出一种分布式光储系统联合优化调度方法。首先，从经济性和技术性角度构建分布式光储系统优化调度模型，以有功功率波动方差最小为目标，对储能模组的充放电功率进行优化。其次，基于光伏出力预测提出实时调度策略，提升分布式光储系统并网的有序性，有助于平抑电网负荷波动以及调节负荷峰谷差。最后，通过设计具体仿真算例验证了方法的可行性。

综合能源系统资源规划

基于场景扩充的低碳综合能源系统高可靠性容量规划方法

陈勇, 肖雷鸣, 王井南, 吴健

2024, 46(4):  24-33.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.04.004

摘要 ( 156 )   HTML ( 1 )   PDF (1440KB) ( 117 )  

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为应对全球极端天气的增多以及低碳供能的迫切需求，协同本地多种供能资源的综合能源系统（IES）被认为是提高能源效率和减少碳排放的有效范式。由于IES中风、光等可再生能源出力和冷、热、电多元供能需求的不确定性以及碳排放的限制，提出了一种综合考虑系统经济成本、本地供能可靠性和碳排放成本的IES容量规划优化方法，该方法结合数据驱动的去噪扩散模型对IES运行场景进行扩充，提升了优化模型在不确定条件下求解的可靠性。实际案例数据的仿真结果表明，与传统的规划方法相比，所提出规划方案的运行成本降低了34.5%，碳排放减少了39.4%。

光伏/光热耦合空气源热泵系统性能优化

汤梓涵, 王帅杰, 鞠振河, 雷志奇

2024, 46(4):  34-41.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.04.005

摘要 ( 219 )   HTML ( 5 )   PDF (1915KB) ( 348 )  

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为探究某地区光伏/光热耦合空气源热泵供暖系统的运行性能，采用实测与建立模型数值分析相结合的方法，对冬季供暖系统在典型日运行下发电量、耗电量、供暖效果以及总投资费用进行分析和讨论。首先，建立Trnsys仿真模型，利用该模型对供暖季进行模拟计算及实例验证；其次，利用非支配排序遗传算法，将光伏/光热组件倾角、光伏组件与光伏/光热组件面积、空气源热泵制热量、储热水箱温度、蓄电池容积作为优化变量，以光伏系统发电量最高、供暖系统耗电量最低、系统初始投资最低为目标，在JEplus软件内进行多目标优化，提高该系统的运行性能。最优目标下的配置方案表明，在系统初始投资增加0.97万元的基础上，光伏发电总量增长了117.40%，系统耗电量降低了38.76%。

考虑多重不确定性的电-热-气综合能源系统协同优化方法

王京龙, 王晖, 杨野, 郑颖颖

2024, 46(4):  42-51.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.04.006

摘要 ( 213 )   HTML ( 6 )   PDF (1274KB) ( 285 )  

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综合能源系统（IES）中风-光出力和负荷不确定性对系统的运行安全和规划提出了挑战。以包含光伏、生物质气化热电联产等设备的IES调度过程为例，提出一种集成随机规划-信息间隙决策理论（IGDT）的方法应对系统优化运行过程中源-荷侧的多重不确定性。随机规划方法处理光伏出力不确定性，并将优化结果作为IGDT处理负荷不确定性的基准值。其中，IGDT中的风险规避和风险寻求策略反映了系统管理者面对不确定性带来运行风险时的态度。结果表明，风险规避策略下生物质气化热电联产日电能输出总量高于风险寻求策略下生物质气化热电联产日电能输出总量的50%。不同策略下的调度结果差异性为系统管理者提供了灵活的选择。

计及多时段尺度与地域分层的多能互补系统经济调度

钟永洁, 王紫东, 左建勋, 王常青, 李靖霞, 纪陵

2024, 46(4):  52-59.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.04.007

摘要 ( 159 )   HTML ( 7 )   PDF (1087KB) ( 165 )  

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在考虑电热能源互联基础上，提出了计及多时段尺度与地域分层的电热多能互补系统经济调度策略，该策略从单时段和多时段角度出发，综合考虑局域级和区域级的能量平衡关系，以实现电热多能互补系统经济调度为目标。首先，在采集局域级各类能源资源数据与信息的基础上建立母线式电、热能平衡模型；然后，提出区域级能量平衡公共母线式模型，并采用小容量机组等效思想来等效聚合同类型机组；其次，建立典型局域级电热互联能源系统模型；最后，对电热多能互补系统经济调度求解，并输出经济调度结果信息。对电热多能互补系统的经济调度的有效性与合理性通过仿真算例已经得到验证，为区域级电热多能互补系统多能互补利用、资源协调配合、经济高效运行及分析提供参考与理论指导。

新能源并网控制

基于Informer的负荷及光伏出力系数预测

缪月森, 夏红军, 黄宁洁, 李云, 周世杰

2024, 46(4):  60-67.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.04.008

摘要 ( 231 )   HTML ( 7 )   PDF (2142KB) ( 305 )  

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为了支持可再生能源的布局及装机容量规划，长时间序列的电力负荷和光伏出力系数预测至关重要。光伏出力系数反映了光伏发电系统实际运行中的发电效率，但由于难以准确预测来年的气象信息，每日最大光伏出力系数的预测具有挑战性。为了克服这个限制，提出了利用每7 d计算1次的每日最大光伏出力系数的最大值和最小值构建一个包络线，通过预测该包络线的上限和下限，提供每日最大光伏出力系数可能的区间。这种包络线建模方式有助于在克服气象信息不确定性的同时提供更为鲁棒和可靠的预测结果。选用Informer模型作为预测框架，并与Transformer，LSTM和RNN模型进行了比较。基于实际电力负荷数据序列和光伏出力系数包络线上、下限数据序列进行仿真试验，验证了Informer模型的可行性和良好的预测精度。

一种基于变压器的多路径均衡拓扑结构研究

陈洋, 翁伟杰, 黄江东, 邹涛, 姜伟

2024, 46(4):  68-77.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.04.009

摘要 ( 150 )   HTML ( 1 )   PDF (1595KB) ( 142 )  

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随着储能系统电压、功率等级不断提升，串联电池组电池数量增加，电池组之间失衡情况愈加复杂。为此，提出了一种基于变压器的多路径串联电池组直接均衡拓扑结构。该拓扑结构以变压器作为能量转移载体，能够在Buck-Boost和反激模式切换工作，通过控制低导通双向开关阵列，实现任意电池单元之间的均衡。该拓扑结构具有多种均衡模式、灵活的均衡路径和更快的均衡速度。为了实现有效的能量分配，提高均衡效率，设计了一种以荷电状态（SOC）为均衡指标的模糊控制策略。最后，在不同工况下通过一系列仿真试验验证了所提拓扑结构及其控制策略的有效性。结果显示，所提均衡拓扑及控制策略对于改善电池组内单体不一致问题具备良好效能；对于改善电池组单体间容量差异、提高储能系统容量利用率和延长电池组使用寿命等具有重要意义。

面向区块链技术应用的能源交易系统效果评价

王永利, 王亚楠, 马子奔, 秦雨萌, 陈锡昌, 滕越

2024, 46(4):  78-84.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2024.04.010

摘要 ( 160 )   HTML ( 4 )   PDF (995KB) ( 153 )  

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随着我国能源体系的转型发展与新型电力系统的建设，以清洁能源为主的分布式能源成为重要供能方式。传统能源市场交易方式单一，大多采用集中化的运营管理方式，无法解决分散式能源系统的交易需求。区块链技术作为新兴技术手段，其去中心化、不可篡改等技术特点与分布式能源系统相契合，能够解决新型能源交易现存的一些问题。基于此，提出一种基于区块链技术的新型能源交易流程，给出智慧能源一体化、智慧能源托管、区域共享能源3种商业模式，并将能源交易服务业务划分为运维管理服务、系统改造服务以及市场交易服务，构建区块链能源交易系统效果评价指标体系。应用层次分析-模糊综合评价方法进行评价，通过算例仿真分析，证明基于区块链技术的能源交易系统效果评价指标体系的有效性。