考虑源荷互动性的园区综合能源系统优化调度研究

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随着能源革命的进行,推进用能转型、发展能源互联网成为解决当前世界能源危机与环境恶化问题的重要解决途径。作为能源互联网的典型终端应用形式,园区型综合能源系统以电力系统为核心,以互联网及通信技术为基础,以分布式可再生能源为主要一次能源,与天然气网络、交通网络等其他系统紧密耦合而形成的多能网流系统。在此基础上,多种能源的相互耦合与替代也为供-需双侧提供了新的交互方式,综合需求响应(Integrated demand response,IDR)策略应运而生。其以电力、天然气等能源的市场化为依托,被认为是实现节能减排、提高能源利用效率、促进新能源就地消纳的有效途径,并逐渐成为当前能源市场环境下深入挖掘需求侧响应潜力、实现源-荷协同优化的关键策略。以上述背景为基础,本文从以下方面展开了研究工作:以园区型综合能源系统(Community integrated energy system,CIES)为研究对象,对其关键设备建立数学模型并采用能量母线结构建立CIES模型。针对CIES中电力与天然气负荷的可转移特性形成电、气需求响应模型,考虑CIES中建筑维护结构的储热特性以建立热能需求响应模型,进而建立电-气-热IDR策略,仿真分析各类负荷在能源价格信号的引导作用下的响应行为。引入综合能源服务商(Integrated energy services provider,IESP)模型,建立基于IESP价格信号引导的CIES源荷互动优化模型;以IESP代替能源网络引导多能协同灵活交易,综合考虑园区用能需求、响应反馈以及主网与园区联络线电交互功率变化情况优化电、气价格信号。提出邻域重心反向学习粒子群算法结合混合整数线性规划(Neighborhood Centroid Opposition-Based Particle Swarm Optimization and mixed integer linear programming,NCOPSO-MILP)的双层优化算法对上层服务商的价格信号及下层园区需求响应、经济调度等行为进行分层优化,模拟供需双侧的相互作用,通过循环迭代求解各方追求利益目标时的交互策略。算例仿真表明所提策略可在保障园区的参与满意度、用能经济性的基础上挖掘其响应潜力,对园区与主网间电交互功率进行“削峰填谷”,优化配置系统能源资源,提高系统整体经济性。
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