登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
多能源系统是指冷、热、电、气等多种能源系统在能源生产、传输、使用等环节耦合而形成的一种新的能源系统观。多能源系统充分利用不同形式能源的互济与互补,提高系统经济性,提升系统灵活性,增加系统可靠性,挖掘系统互补性。目前对多能源系统的研究主要集中在优化规划和运行等方面。
电力系统计算机标准化建模是电力系统自动化的重要基础,同样地,多能源系统计算机标准化建模是未来多能源系统自动化的重要基础。能量枢纽是多能源系统的重要组成部分。本文提出了一种能量枢纽标准化建模方法,对能量枢纽元件、拓扑关系进行抽象,构建相应的矩阵,进而为多能源系统灵活性分析、优化运行和优化规划提供新的视角。
1 基于能量枢纽的多能源系统建模
能量枢纽是对多能源系统的抽象:认为多能源系统是一个多种形式能源输入Vin,多能能源输出Vout的双端口网络,中间的能量转换环节由耦合矩阵C表示:
Vin=CVout
图1所示是一个由热电联产机组和吸收式制冷剂构成的冷热电三联供多能源系统。其能源输入和输出向量分别为:
图1 冷热电三联供多能源系统
其耦合矩阵为(主要有调度因子和能量转换效率构成):
能量枢纽由两部分构成:①能量转换元件(如CHP机组);②元件的拓扑连接关系,如图2所示,本文试图利用图论中的一些基本概念,对能量枢纽中的元件和拓扑关系进行定义:
图2 基于图论的能量枢纽中基本要素的定义
2 若干关键矩阵定义
在支路、节点、端口等基本定义的基础上,我们可以进一步定义端口-支路关联矢量(矩阵)用以描述能量转换器件之间的拓扑链接关系:
端口-支路关联矢量Mg,k (port-branch incidence vector)用来表示第g个节点的第k个端口与所有支路的连接关系,若支路连接到输入端口为1,连接到输出端口为-1,没有连接则为0。第g个节点所有端口的关联矢量构成端口-支路关联矩阵Ag:
还可以定义能量转换特性矩阵Hg(converter acteristic matrix)用以描述不同类型能量转换设备本身的转换特性,不同转换元件对应不同的矩阵,具体见全文。
进一步定义能量转换矩阵Zg(Energy Conversion Matrices)用以描述某一能量转换设备的能量转换方程:
Zg=HgAg
所有元件的能量转换矩阵Zg可以构成系统的能量转换矩阵Z:
从而可以推导出能量枢纽的能量转换方程(类似于电力系统中的KCL):
ZV=0
再定义输入关联矩阵X和输出关联矩阵Y用以描述能量枢纽输入输出对应的支路,进而得到最终的综合能量流方程:
以图1所示冷热电三联供系统为例,其综合能量流方程为:
对于综合能量流方程,可以进行高斯消元的到Vin和Vout的关系:
在高斯消元过程中需要对矩阵的秩进行分析,从而可以定义多能源系统的灵活性,具体的矩阵定义和相关推导参见原文。
3 面向综合需求响应和储能元件的拓展
综合需求响应是在需求侧的虚拟能量转换,可以等效为一个具有一定特性的能量转换元件:
图3 综合需求响应等效
储能出了充放能行为外,还包括state of ge(SOC)的变化,不满足能量转换方程(类似于电力系统中的KCL),需要引入虚拟支路。
图4 含储能的多能源系统
4 算例分析
图5所示为一个有CHP机组,吸收式制冷机,储热,气热锅炉,电热锅炉构成的冷热电三联供多能源系统。
图5 三联供多能源系统
可以得到相应的综合能量流方程:
进一步的,构建能量枢纽的优化运行模型,需要强调的是,仅考虑能量转换关系情况下,本文提出的标准化建模给出的是一个线性优化问题,而传统的能量枢纽因为引入调度因子,而使模型变成非线性。设置了四组算例:
#1:考虑储热和综合需求响应
#2:不考虑储热
#3:不考虑综合需求响应
#4:不考虑储热和综合需求响应
下表给出了四组算例下,本文提出方法和传统能量枢纽建模方法的结果:
可以看出系统增加储热装置和实施综合需求响应的经济性以及本文所提建模方法的优越性。
5 未来展望
本文主要是对局部多能源系统(能量枢纽)的规范化建模,没有充分考虑电网、气网和热网等能量传输网络的非线性,如何将这些网络纳入标准化建模中去,如何处理其带来的非线性性是未来研究的方向。
主要作者及团队介绍
王毅,清华大学博士研究生,主要研究方向:电力大数据、能源互联网、负荷预测等。
张宁,清华大学讲师,主要研究方向:新能源、电力系统规划及运行、多能源系统。
康重庆,清华大学电机系教授、党委书记;IEEE Fellow,IET Fellow, 中国电机工程学会高级会员。国家杰出青年科学基金获得者,国家“万人计划”科技创新领军人才。主持国家自然科学基金9项,其中3项被评为优秀结题项目。2016年作为项目负责人获批国家重点研发计划“高比例可再生能源并网的电力系统规划与运行基础理论”1项。担任国际SCI期刊International Transactions on Electrical Energy Systems共同主编,担任IEEE Transactions on Power Systems、EPSR等多家国际杂志编委;担任Journal of Modern Power Systems and Clean Energy (MPCE)等多家国内期刊编委。专著3部,论文350余篇,其中SCI收录90余篇(含IEEE Transactions文章40余篇)。获得2016年第44届日内瓦国际发明展金奖1项、银奖1项;2014年获国家级教学成果二等奖(第1完成人)。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星售电网获悉,4月25日,云南省能源局发布关于印发2024年云南省电力需求响应方案的通知,方案提到,交易品种分为邀约型削峰、实时型(可中断)削峰、邀约型填谷、实时型填谷。需求响应原则上每天不多于3次,每次不超过3小时。其中实时型削峰价格0~21元/千瓦·次,最高7元/千瓦时;实时型填谷响应价
北极星储能网获悉,江苏省发展改革委4月22日发布《江苏省电力需求响应实施细则(修订征求意见稿)》。文件明确,需求响应实施补贴标准。其中0.5-1小时的,度电补贴最高,为4.8元/kWh。0.5小时以下的实时需求响应,既有度电补贴元2.4/kWh又有容量补贴10元/kW。详情如下:(1)削峰需求响应按竞价形成的
北极星售电网获悉,江苏省发展改革委发布关于征求《江苏省电力需求响应实施细则(修订征求意见稿)》意见建议的公告,征求意见反馈截止时间为2024年5月22日。其中提到,需求响应参与主体包括电力用户、负荷聚合商、虚拟电厂等。负荷聚合商、虚拟电厂视为单个用户参与响应,负荷聚合商与电力用户的补贴
经常有朋友聊天,主题是:虚拟电厂该怎么投资,怎么建设,回报率是多少。把虚拟电厂看成了实体电厂,这是电力行业长期重资产投资的惯性思维所导致。也不排除一些企业以虚拟电厂的名义,去争取光伏、储能、充电桩和微电网项目投资机会。(来源:鱼眼看电改作者:俞庆)个人认为,虚拟电厂是一种资源运营
北极星储能网获悉,4月17日,江苏宿迁市人民政府发布《关于做好2024年电力负荷管理工作的通知》,文件提出,当出现电力缺口时,在所有负荷管理措施中首先启动市场化的需求响应予以应对。鼓励各县区(功能区)政府在约定需求地方补贴的基础上,出台“容量补贴+响应补贴”两部制电价补贴政策,提升全市快
2023年11月以来,我省先后经历两轮低温寒潮天气,在用电负荷和管输天然气日消费量分别有23次和39次突破历史峰值、“12·18积石山地震”影响部分能源设施正常运行等情况下,省发展改革委、省能源局深入贯彻习近平总书记对低温雨雪冰冻灾害防范应对工作的重要指示精神,认真落实党中央、国务院关于能源保
3月28日,云南省能源局印发2024年云南省电力需求响应方案(征求意见稿)。方案提出,原则上优先启动邀约型需求响应,紧急情况下可启动实时型(可中断)需求响应。电力缺口在执行日(D日)前一天(D-1日)10:00前发布的,组织邀约型削峰响应。电力缺口不满足在执行日(D日)前一天(D-1日)10:00前发布要
近日,安徽省发展改革委联合该省能源局、省工业和信息化厅、省市场监管局及国网安徽省电力有限公司发布关于支持新能源汽车与电网融合互动工作方案的通知。该通知旨在推动新能源汽车与电网融合互动,构建双向互动体系,巩固安徽省新能源汽车产业优势。根据通知,安徽省计划到2025年形成多项车网互动技术
2015年3月,国务院印发了《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》,开启了新一轮电力体制改革,值此电改九周年之际,我国电力市场建设业已取得长足进步。构建新型电力系统是电力行业实现“双碳”目标的必由之路。然而,新能源装机的快速增长对电力系统运行的稳定性和调节的灵活性提出了挑战,原先仅
北极星售电网获悉,广东电力交易中心发布关于征求《2024年广东省市场化需求响应代理合同范本》意见的通知。详情如下:关于征求《2024年广东省市场化需求响应代理合同范本》意见的通知各电力用户、售电公司:为推进广东电力需求响应交易市场建设,规范有序、高效灵活开展需求响应交易,做好需求响应结算
3月15日,在国家电网有限公司市场营销部的指导下,国网内蒙古东部电力有限公司供电服务监管中心正式上线应用“网上国网”APP负荷排查模块,进一步提高负荷资源信息排查效率,推进负荷资源管理工作精细化、常态化。该模块具备现场负荷录入、客户共享填报、信息互动、协议签订、图纸上传等功能,可与新型
北极星储能网获悉,1月14日,广西壮族自治区人民政府办公厅印发关于《广西新能源汽车产业发展“十四五”规划》(下称《规划》)的通知。《规划》提出统筹新能源汽车充换电、电力调度需求,综合运用峰谷电价、新能源汽车充电优惠等政策,推进车电互联技术示范应用;依托智能光伏产业在工业园区、交通、
北极星储能网获悉,日前广东珠海市农业局在回复人大代表《关于推广利用绿色能源,将绿色能源科技融入乡村振兴战略的建议》时表示,强力建议各区村庄推广户用太阳能热水器,因地制宜开发利用风电,推动风能与其他能源互补发电及储能系统示范应用。关于珠海市九届人大八次会议第20200005号代表建议答复的
北极星售电网获悉,近日,山西繁峙县印发《繁峙县2020年清洁取暖工作实施方案》,2020年计划实施“煤改电”2159户,集中供暖1050户,清洁取暖计划改造共3209户。积极推进清洁取暖“煤改电”供热。在热力管网覆盖不到的区域,推广使用具备蓄热功能的分散式电取暖设备供暖,积极推广2019年“煤改电”工作
今年大同市将聚焦“六新”,坚持“项目为王”,继续推进雄韬股份5万套氢燃料动力系统等项目建设,同时将规划建设一批大同制氢与储能综合能源互补等项目,推动氢能产业实现新发展。“大力加强科技创新,在新基建、新技术、新材料、新装备、新产品、新业态上不断取得突破。”习近平总书记5月11日至12日视
5月22日、6月3日,三峡集团云南分公司(云南能源投资有限公司)筹备组分别与中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司(以下简称“中能建云南院”)、中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司(以下简称“中电建昆明院”)进行座谈,并签署战略合作框架协议。三峡集团云南分公司将携手两家设计院,围
连日来,高温天气持续席卷我国多个地区,海南省共有12个市县出现了连续高温天气,全省共有54个乡镇最高气温在40以上;广西高温持续蔓延,百色地区40+的“炙烤模式”已持续5天;云南省气象台也继发布高温黄色预警,元江、元阳最高气温超过40。多地最高气温均突破当地5月历史同期极值。持续高温天气导致
4月16日上午,山西大同制氢与储能综合能源互补项目开工。副市长荆虎见证。据介绍,山西大同制氢与储能综合能源互补项目旨在利用山西大唐国际云冈热电有限责任公司的优质电源及水源供应,结合大同攸云企业管理有限公司成熟的制氢技术,以冷、热、电联产和储能技术等多种方式,向我市及周边地市提供清洁、经济
山西大唐国际云冈热电有限责任公司坚持在高质量发展上做文章,结合自身特点积极推进“光伏+制氢+储能”项目建设。今年年初,云冈热电公司与大同攸云企业管理有限公司签署山西省首座氢储能综合能源互补项目合作协议。该项目以云冈热电公司现有热电资源为基础,进行以氢为主的储能项目建设,充分消纳多余
山西大唐国际云冈热电有限责任公司坚持在高质量发展上做文章,结合自身特点积极推进“光伏+制氢+储能”项目建设。今年年初,云冈热电公司与大同攸云企业管理有限公司签署山西省首座氢储能综合能源互补项目合作协议。该项目以云冈热电公司现有热电资源为基础,进行以氢为主的储能项目建设,充分消纳多余
1月6日上午,山西首座氢储能综合能源互补项目正式签订,该项目一期主要建设6×25MW分布式光伏电站、100MW风电电站;二期项目预计建设1000MW光伏发电站,占地面积约4万亩,配套建设50MW电解水制氢液态储氢系统,建成后每天制取高纯度的氢气10000kg,可同时满足20座500kg加氢站的需求。该项目的正式签订
1月6日上午,山西首座氢储能综合能源互补项目正式签订,这标志着大同践行新发展理念,抢抓重大发展机遇,在发展清洁能源、加快氢能全产业链建设、构建大同新能源体系上迈上了新台阶,必将助力大同走出资源型经济转型发展新路。市委副书记、市长武宏文,副市长荆虎,大唐山西发电有限公司总经理王俊启,
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!