含多个能源站的区域综合能源系统建模及协同优化运行策略
多能互补综合能源系统运行优化建议
多能互补综合能源系统运行优化建议摘要：传统具有不可再生性的能源随着开采量与消耗量的日益增加，此类能源的存量也在与日俱减。
在新能源的确立之前，缓解逐渐增长的物资需求和能源短缺矛盾关系是必须面对与解决的问题，单一能源种类的利用与依赖容易产生资源大量消耗、自愈能力差、整体系统稳定性低下等相关问题。
本文以分布式能源为核心，采取多能互补理念，使用多能互补综合能源系统，对比传统分供系统的能源利用率更为优化，更好的减少能源供应成本。
关键词：多能互补；综合能源；系统运行；优化建议1 前言传统的冷、热、电等能源系统隶属于不同部门进行管理与运行，无法发挥协同潜力，抑制了能源利用率的提高和可再生能源的消纳。
具有多能协同特征的多能互补综合能源系统通过冷、热、电等多能流的综合规划、协调控制、智能调度与多元互动可显著提高能源供需协调能力，促进可再生能源消纳，是提高能源系统综合效率的重要抓手。
2多能互补综合能源系统分析2.1区域多能互补从整个能源系统出发，可以确定的是不同能源形式的耦合会对能效产生一定的影响，其中冗余能流路径提供的一定自由度为多能协同优化提供了空间。
构建不同能量系统之间的协调机制，可有效改善不同能源在不同供能背景下的时空间平衡，从而提高能源的综合利用率，降低系统运行成本，保证能源供应系统的稳定性。
其中，多能量载体的规模化和集成化管理可利用是实现区域多能互补的核心问题，也是近年来能源科学研究的重点问题。
2.2家庭式能源智能管理家庭式能源智能管理指的是从用户角度实现的多能互补方式，以家庭为例，家庭生产环境中需要运用到的能源形式有电气、冷、热、天然气，如果能够在用户端（用能端）实现多能源的交互和耦合，将极大地提高能源的利用效率，同时也为用户的能源利用提供了更多的可靠选择，这也推动了能量流、信息流、业务流等特性各异的物理对象的融合。
未来的综合能源系统不再是由供给侧到用户侧的单向能量传递，能源用户也由过去的能源使用者转换成能源消费者和服务商，传统能源系统中供给者、消费者的概念被淡化，取而代之的是综合能源系统供需双侧的智能交互。
新能源发电系统建模与优化策略
新能源发电系统建模与优化策略一、引言随着能源需求的不断增长，以及对环境污染和气候变化的关注，新能源已成为可持续发展的主要选择。
而新能源发电系统的建立和优化策略的制定，成为保持新能源发展良好态势的关键因素之一。
本文将探讨新能源发电系统的建模以及相应的优化策略。
二、新能源发电系统建模新能源发电系统的建模是指通过对组成新能源发电系统的各个组成部分进行数学建模，确定各个部分之间的关系和相互影响，以便确定系统的整体性能和优化方案。
1.风能发电系统建模风能发电系统是一种利用风能进行发电的系统，其组成部分包括风力发电机、叶片、轴和塔架等。
风力发电机是整个系统的核心部分，主要通过旋转叶片产生动力，进而驱动发电机发电。
风力发电机的转速、发电功率、电压等参数都需要进行建模。
2.太阳能发电系统建模太阳能发电系统是一种利用太阳能进行发电的系统，其组成部分包括太阳能电池组、电池组支架、电机、逆变器、电网接入和电池等。
太阳能电池组是整个系统的核心部分，主要将太阳能转化为直流电能，而逆变器则将直流电转化为交流电以实现接入电网。
同时，太阳能发电系统的电压等参数也需要进行建模。
3.生物质能发电系统建模生物质能发电系统是一种利用生物质能源进行发电的系统，其组成部分包括生物质燃烧炉、锅炉、蒸汽动力机和发电机等。
生物质燃烧炉是整个系统的核心部分，主要通过燃烧生物质产生高温高压的蒸汽，而动力机则将蒸汽转化为电能。
三、新能源发电系统优化策略新能源发电系统的优化策略是指通过建立数学模型，分析系统的性能瓶颈和运行状态，提出相应的优化方案以提高系统的整体性能和经济效益。
以下将对风能、太阳能和生物质能发电系统的优化策略进行探讨。
1.风能发电系统优化策略（1）风力发电机的优化设计：针对风力发电机的叶片、轴和塔架等部分进行优化设计，以提高发电效率和降低成本。
（2）风力发电机转速控制：通过控制风力发电机的转速，以使其在最优区间内运行，提高发电效率。
（3）光伏组件的优化设计：针对光伏组件的材料和结构，进行优化设计以提高光电转换效率。
可再生能源与天然气融合的多系统优化性能分析及协调运行控制
பைடு நூலகம் 图 3 基于多智能体的多级分散协调控制
图 4 天然气与可再生能源分布式能源网络系统协调控制框图
（3） 充分考虑分布式发电单元实际情况系统参数未知+信息传输中断与丢 包+控制输入时延 +外部噪声扰动与参数摄动 +各自系统单元结构不匹配 天然 气与可再生能源分布式能源网络系统混合协调控制 现有文献往往考虑的是理想情况， 而实际系统中往往会受到各种外界复杂环 境的作用，如子系统结构不同且未知、结构相同但部分参数未知、各子系统与邻 居系统信息传递时出现的时延与丢包、外界各类噪声及扰动等。上述因素对整个 系统的协调控制往往产生不利影响， 这也是理想条件下所设计控制器无法实现预 期目标的主要原因之一。因此，研究更为符合真实环境下的控制问题更有意义。 本部分的具体研究思路如图 4 所示。 （4） 新能源电力系统动态特性＋现代信号处理＋先进控制理论方法新能 源电力系统主动安全控制及保护技术 研究各类新能源电源在不同类型故障及故障切除时的电气量电磁暂态特征， 结合现代信号处理方法， 提出新能源电力接入系统的继电保护原理；揭示系统故 障特征与环境、系统模型与参数、运行水平及扰动等各种因素间的关联规律，建 立后备冗余保护理论与方法。 结合先进的信息处理理论， 研究基于响应的新能源电力系统动态模型与主导 动态参数的辨识方法， 利用多智能体系统所具有的通过局部信息实现全局协同控 制的特性， 构建图 5 所示的新能源电力系统多重保护机制，建立和发展基于系统 局部信息和广域信息的新能源电力系统多重容错控制理论和方法。
三、 研究方案及技术手段
本项目拟采取的具体技术路线如图 2-5 所示，其主要研究思路简述如下： （1）不确定性的建模理论与量化方法+外部环境因素分析模型降维降阶+ 图引导新能源与燃气网和电网相互作用机理的准确描述 由于天然气与可再生能源分布式能源网络系统具有非线性、不稳定性、不确 定性等特点，传统的预测控制方式都失去优势。因此，网络系统控制方式也必须 发生突破性的改变。通过信息流控制能量流，再通过能量流驱动物质流，最终实 现网络的协同控制和有序流动， 从而构建一个高效的分布式能源的网络系统。在 信息流网络中通过系统与外部环境信息交互， 依据外部环境和网络内部的周期性 涨落，利用分布式网络控制器构成的信息网络实现对能量的驱动、转换和控制， 从而实现对能量流网络流动的驱动和控制， 研究这种从信息到物质的立体网络系 统将从原理上解决复杂分布式能源的网络系统协同控制和有序化难题。 具体则采用参数依赖的概率密度函数研究描述和度量参数不确定性的方法， 定量刻画外部环境中驱动能量的随机性、 能量来源的分散性对新能源电力发电单 元及系统集总动力学特性的影响；基于动态聚合理论，结合主导尺度分离与次要 尺度融合的多尺度降维降阶方法， 研究规模化强波动新能源电源与燃气网和电网 之间的相互作用机理，建立相应动力学模型（基本建模思路如图 2 所示）。
能源管理系统中的建模与优化策略
能源管理系统中的建模与优化策略作为全球能源消耗不断增长的背景下，如何有效地管理和优化能源资源的使用成为了一个重要的课题。
能源管理系统在这个过程中起到了至关重要的作用。
本文将讨论能源管理系统中的建模与优化策略。
一、能源管理系统建模能源管理系统的建模是指将能源系统中的各个组件和变量抽象为数学模型，以便于进行系统分析和优化。
它是设计能源管理系统的基础，也是制定优化策略的前提。
1. 能源系统建模的目标能源系统建模的目标是准确描述能源系统中的各个组件之间的相互作用和能量流动关系，从而为系统运营和优化提供依据。
建模的过程主要包括确定系统的边界、定义系统状态变量、建立各个组件的数学模型。
2. 能源系统建模的方法能源系统建模可以采用物理模型、统计模型、经验模型等多种方法。
物理模型是基于能源系统中的物理原理，对各个组件进行建模。
统计模型是通过对历史能源数据的统计分析，推断出能源系统的模型。
经验模型则是基于对能源系统运行的经验总结而成。
二、能源管理系统的优化策略在建立了能源管理系统的模型之后，我们可以根据系统的特点和需求制定相应的优化策略，以实现能源的高效利用和成本的最小化。
1. 能源消耗预测与计划能源消耗预测是能源管理系统优化的重要一环。
通过分析历史能源数据和当前的能源需求，建立能源消耗的预测模型，以便合理地制定能源的采购计划和使用策略，减少能源的浪费。
2. 能源系统运行优化能源系统运行优化是指通过调整能源系统中各个组件的运行参数和控制策略，使得能源系统的运行达到最优状态。
这涉及到对能源系统模型和运行数据进行分析，采用优化算法（如线性规划、遗传算法等）来确定最佳的运行策略。
3. 能源供应链优化能源供应链的优化是指对能源的采购、储存、运输等环节进行优化，以减少能源的成本和损耗。
优化的策略包括选择合适的供应商、优化能源储存和运输方式、利用能源市场的机会等。
4. 能源管理信息系统能源管理信息系统是用于实时监测和控制能源系统的关键设施。
智能电网中分布式能源系统的建模与优化
智能电网中分布式能源系统的建模与优化随着能源需求的不断增长和对可持续发展的要求，智能电网的构建已成为当今能源领域的热门话题。
而分布式能源系统作为智能电网的重要组成部分，具有更高的可靠性和灵活性，能够更好地满足用户的需求和实现能源的协调利用。
本文将结合建模与优化的角度，探讨智能电网中分布式能源系统的相关问题。
一、分布式能源系统概述分布式能源系统（Distributed Energy System，简称DES）是指将多个小型的能源装置组合起来，形成一个整体能够提供可持续能源的系统。
在传统的集中式电网中，能源主要依靠大型发电厂输送至用户，存在能源传输损耗大、单一供能方式等问题。
而分布式能源系统通过将能源装置安装在用户侧或局部区域，实现近距离供能，提高了能源的有效利用率和可靠性。
二、分布式能源系统的建模建立分布式能源系统的合理模型是实现系统优化的重要前提。
建模的核心是将系统的各个组成部分和相互间的关系进行描述和抽象，以便进行后续的分析和优化。
1. 能源装置建模能源装置是分布式能源系统的核心组成部分，如风力发电机组、太阳能电池板等。
在建模过程中，需要考虑到能源装置的输出特性、发电效率以及不同天气条件下的变化规律等。
可以使用数学方程或者仿真软件对不同种类的能源装置进行建模，得到其效能和输出功率的函数关系。
2. 能源存储设备建模能源的稳定供应是分布式能源系统的一大挑战，而能源存储设备的合理利用可以有效解决此问题。
能源存储设备的建模需要考虑到储能效率、充放电速度和容量等指标，并将其与能源装置的输出功率进行匹配，以实现能源的平衡和调度。
3. 能源互联网建模分布式能源系统的关键特点之一是能源的互联互通。
建模能源互联网需要考虑到能源的传输、转换和分配等过程，并分析不同节点之间的能量流动和能源交换的效率。
通过建立能源互联网的模型，可以更好地实现能源的协同和共享。
三、分布式能源系统的优化分布式能源系统的优化是提高系统效率和可靠性的关键步骤，通过合理的规划和调度，将能源的供需平衡和系统的运行成本最小化。
多主体综合能源系统协同运行与机制设计
多主体综合能源系统协同运行与机制设计在当今这个能源日益紧张的时代，多主体综合能源系统的概念越来越受到关注。
说到这个，大家可能会问，什么是多主体综合能源系统呢？简单来说，就是把不同的能源来源、不同的消费主体结合起来，形成一个协同工作的整体。
想象一下，太阳能、风能、氢能和传统的火电就像是一支乐队，大家各自发挥特长，齐心协力演奏出美妙的交响乐。
嘿，不就是“众人拾柴火焰高”吗？这可是个好主意啊，能最大化地利用资源，减少浪费，真是一举多得。
在这个系统里，协同运行就是关键。
你想，光有好的乐器和演奏者，但如果大家各自为政，那这乐队可真是难以成型。
想象一下，太阳能发电的电流和风能发电的电流像两条河流，若不汇合在一起，最终只能各自流淌，效果可想而知。
对吧？所以，我们得想方设法把它们捏合在一起。
把不同的能源资源、用户需求和市场机制都整合起来，就能达到一种“1+1>2”的效果，这不就是最佳状态吗？更有趣的是，系统里的每一个主体都可以根据需求和资源情况灵活调整，犹如一位灵活的舞者，在舞台上随时应对不同的节奏，真是活力满满。
说到机制设计，那就得说说“规则”。
好的机制就像是比赛的裁判，保证每个参与者都能公平、公正地发挥作用。
这时候，咱们可得注意，不光要有规则，还得灵活调整，让每个参与者都能心甘情愿地融入这个大家庭。
想想看，如果系统里有个用户总是“吃独食”，那其他人可就得亏了。
每个主体都能在不同情况下找到最佳的配合方式，就像做菜时的调料，少了盐就没味儿，多了糖又甜腻，这可是一门艺术啊。
技术也扮演着重要的角色。
随着科技的进步，咱们能更加准确地预测能源的供需情况。
这种预测就像是天气预报，让我们提前做好准备，确保在大风天也能稳稳当当。
科技就像一把利器，帮助我们在复杂的能源市场中游刃有余。
尤其是大数据和人工智能的应用，简直就是如虎添翼。
这些技术能让我们更深入地挖掘能源使用中的潜在问题，找到更高效的解决方案，真是“未雨绸缪”的好帮手。
含多区域综合能源系统的主动配电网双层博弈优化调度策略
第50卷第1期电力系统保护与控制Vol.50 No.1 2022年1月1日Power System Protection and Control Jan. 1, 2022 DOI: 10.19783/ki.pspc.210303含多区域综合能源系统的主动配电网双层博弈优化调度策略李咸善，马凯琳，程 杉(梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学)，湖北 宜昌 443002)摘要：区域综合能源系统(Regional Integrated Energy System, RIES)通常经电气接口与主动配电网(Active Distribution Network, ADN)相连，参与ADN需求响应调度。
为了提高RIES与ADN的交互效益，提出了含多RIES的ADN 双层博弈优化调度策略。
在RIES内部，以RIES效益最大为目标，建立满足电-气-热负荷需求、响应ADN需求调度的RIES异质能优化协调调度策略。
在此基础上，建立ADN与多RIES联盟的双层博弈调度模型。
上层为ADN与RIES联盟的非合作博弈，ADN通过制定分时购售电价引导RIES联盟制定购售电策略。
下层为RIES联盟成员合作博弈，达到联盟出力在成员之间的最优分配，并基于Shapley值对联盟成员分摊合作利益。
采用粒子群算法求解博弈模型的纳什均衡点，得到最优电价策略及各RIES的最优购售电策略。
算例结果表明，所提策略能够提高ADN削峰填谷能力，保障RIES的经济性及ADN的可靠运行。
关键词：区域综合能源系统；主动配电网；双层博弈；优化调度Dispatching strategy of an active distribution network with multiple regional integrated energysystems based on two-level game optimizationLI Xianshan, MA Kailin, CHENG Shan(Hubei Provincial Key Laboratory of Operation and Control of Cascade Hydropower Stations,China Three Gorges University, Yichang 443002, China)Abstract: A regional integrated energy system (RIES) is usually connected with an active distribution network (ADN) through an electrical interface, and participates in the ADN demand response dispatch. To improve the interaction efficiency of RIES and ADN, a two-level game optimal scheduling strategy for ADN with multiple RIES is proposed. In RIES, a heterogeneous energy optimization and coordination scheduling strategy is established to meet the demands of electricity-gas-heat load of the RIES, and to respond to ADN electricity demand scheduling with the goal of maximizing RIES benefit. A two-layer game scheduling model of ADN and RIES-coalition is established. The upper layer is the non-cooperative game between ADN and RIES-coalition, and the ADN guides RIES-coalition to formulate power purchase and sale strategies responding to the ADN demand scheduling through a time-of-use purchase and sale price policy. The lower layer is RIES-coalition members’ cooperative game to achieve the optimal distribution of coalition trading power among members, and cooperation benefits are shared among coalition members based on the Shapley value.The particle swarm optimization algorithm is used to solve the Nash equilibrium point of the game model, and the optimal electricity price strategy and the optimal electricity purchase and sale strategy of each RIES are obtained. The results of a numerical example show that the proposed strategy can improve the peak shifting and valley filling capacity of ADN, ensure the economy of RIES and the reliable operation of the ADN.This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 51607105) and the Natural Science Foundation of Hubei Province (No. 2016CFA097).Key words: regional integrated energy system; active distribution network;two-level game; optimal scheduling0 引言随着化石能源供给匮乏的形势日益严峻，能源基金项目：国家自然科学基金项目资助(51607105)；湖北省自然科学基金项目资助(2016CFA097) 互联及能源高效利用成为当前研究的热点问题[1]。
综合能源系统的建模与优化
综合能源系统的建模与优化近年来，随着能源问题的愈发突出，如何高效利用能源资源，成为了各国政府和研究机构关注的焦点。
而综合能源系统的建模与优化，成为了解决能源问题的重要途径之一。
在这篇文章中，我们将探讨综合能源系统的建模方法以及优化算法。
综合能源系统，是指将不同形式的能源以及相应的输配技术相结合，形成一个互补和相互协调的能源系统。
在综合能源系统中，各种类型的能源如电力、热能、天然气等可以相互转化和利用，从而提高能源的利用效率。
而建模就是将这样一个复杂的系统抽象成数学模型，以便进行分析和优化。
在综合能源系统的建模过程中，首先需要收集和整理能源系统的各项参数和数据，例如能源供应和需求的情况、各个组成部分的技术指标等。
然后，根据系统的特点和目标，选择适当的建模方法。
常用的建模方法包括物理模型、数学模型和仿真模型等。
其中，物理模型是根据系统的物理特性和运行原理建立的，可以较为准确地描述系统的行为和性能。
而数学模型则是通过数学方程和统计学方法来描述系统和变量之间的关系，可以较为方便地进行数值计算和分析。
仿真模型则是通过计算机模拟来模拟综合能源系统的运行过程，可以更加直观地观察系统的动态变化和效果。
在综合能源系统的优化过程中，目标是通过调整系统的运行参数，使得系统的性能指标达到最优。
常见的性能指标包括能源利用效率、经济性、环境影响等。
为了实现优化，需要选择合适的优化算法。
常见的优化算法包括线性规划、整数规划、动态规划、遗传算法等。
其中，线性规划适用于目标函数和约束条件都为线性关系的问题，整数规划则适用于目标函数需要整数解的问题。
动态规划则是通过将大问题分解成小问题来求解，适用于多阶段、多决策的问题。
而遗传算法则是模拟进化过程，通过随机的选择和变异来搜索最优解。
综合能源系统的建模与优化在实际应用中具有广泛的前景。
首先，综合能源系统可以提高能源的利用效率，减少能源的浪费，从而降低能源消耗对环境的影响。
其次，综合能源系统可以提供更加稳定和可靠的能源供应，减少能源的中断和波动。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Key words：regional integrated energy system; multiple ener⁃
gy stations; network constraints; operation strategy
0 引言
当前生态环境问题突出、传统能源日益短缺， 天然气等清洁能源的高效利用受到越来越多的关 注。综合能源系统（integrated energy system, IES）将 电、气、冷、热等不同能源协调优化，通过能源梯级 利用来提高一次能源利用率，进而提高终端供能系 统的用能经济性和环保性。区域综合能源系统涉 及多种终端能源利用，系统设备繁多、结构复杂，研 究其优化运行对提高能源使用效率、降低终端用能 系统运行费用具有重要意义［1］。
收稿日期：2019-05-17；修回日期：2019-05-28 基金项目：国家电网公司科技项目“基于全能流模型的区 域多能源供给系统关键技术研究与应用” This work is supported by Science and Technology Project of State Grid Corporation“Research and development on key tech⁃ nology of universal energy flow model based regional multi⁃ener⁃ gy system”
能源站区域综合能源系统结构，构建了区域综合能源系统模 is the key point to ensure its economy. The structure of the regional
型。在此基础上，提出了一种以系统运行经济性为目标、包含 integrated energy system that consists of multiple energy stations is
摘要：区域综合能源系统通过统一调度不同能源设备，协
Abstract：Regional integrated energy system improves the
调优化电、气、冷、热多种能源系统来提高区域供能的经济性 economy and environment of energy supply viacollaborative opti⁃
文章编号：1009-1831（2019）04-0060-07
DOI:10. 3969 / j. issn. 1009-1831. 2019. 04. 013
含多个能源站的区域综合能源系统建模
及协同优化运行策略
朱少杰 1，刘皓明 1，唐 宇 1，王 鹤 2，汤江晖 2
（1. 河海大学 能源与电气学院，南京 211100； 2. 国网（北京）节能设计研究院有限公司，北京 100052）
（1. College of Energy and Electrical Engineering, Hohai University, Nanjing 211100, China; 2. State Grid（Beijing） Energy Conservation Design and Research Institute Co., Ltd., Beijing 100052, China）
Modeling and collaborative optimal operation strategy for multiple energy stations
of regional integrated energy system
ZHU Shaojie1, LIU Haoming1, TANG Yu1, WANG He2, TANG Jianghui2
能源系统运行的经济性。
tem with multiple energy stations is proposed, which aims at the
关键词：区域综合能源系统；多能源站；网络约束；运行 economic operation of the system. The simulation results of a prac⁃
多个能源站的区域综合能源系统协同优化调度方法。案例仿 analyzed. A practical model of the multi⁃energy station regional in⁃
真结果显示，多能源站协同优化运行可以大幅提高区域综合
tegrated energy system is established. On this basis, a collaborativer the regional integrated energy sys⁃
中图分类号：TK018；TM715 文献标志码：A
在区域综合能源系统建模方面，文献［2］进行了 区域电力、天然气、热力系统的综合建模，给出了区 域能源网络模型，并以此为基础进行多能流优化分 析；文献［3］基于电气热冷母线对区域综合能源系统 进行建模，但是对单个设备的模型缺乏考虑；文献 ［4］建立了区域综合能源系统的非线性时域模型，但 其仅考虑了燃气轮机和燃气锅炉等少数设备。
策略
tical case show that collaborative optimal operation for multiple en⁃
ergy stations can significantly improve the overall economy of the
regional integrated energy system.
和环保性。但是多种能源的耦合提高了系统运行的复杂性， mal operation of power, gas, cold and heat energy systems. Howev⁃
因此需要有效的优化方法来保证其运行经济性。通过分析多
er, the coupling of multiple energy sources increases the complexi⁃ ty of system operation. Reasonable operation optimization method