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“面向碳达峰、碳中和的综合能源系统”专题

特约主编:文福拴,鲁刚,黄杰
出版时间:2022-03-25
中国能源行业碳排放占全社会碳排放总量的80%左右,要实现“碳达峰、碳中和”目标,核心是推动能源低碳转型。中国的能源转型仍处于关键发力期,在能源供应方面,高比例风电、光伏的接入给电力系统的安全、稳定、经济运行带来挑战;在能源消费方面,数据中心、电动汽车等新形态负荷逐年增加,可挖掘的灵活性资源潜力巨大。处于演进过程的综合能源系统,持续推动了传统能源利用模式的变革;多种能源系统的协调规划和灵活调度,可有效提升能源利用效率,促进对可再生能源发电的消纳,降低用户用能成本,助力实现“碳达峰、碳中和”目标。
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  • 面向碳达峰、碳中和的综合能源系统

    2022,5(2): 116-117 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2022.02.002

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  • 电-气综合能源系统的综合灵敏度指标构建方法和应用研究

    2022,5(2): 118-126 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2022.02.003

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    燃气轮机和电转气(power-to-gas, P2G)技术的日益成熟逐渐加深电力系统和天然气系统的耦合程度。在电-气综合能源系统的联合运行中,子系统的扰动会通过耦合元件跨系统传播,从而影响整个系统的安全运行。为研究电-气综合能源系统中子系统间的相互影响,基于牛顿拉夫逊法建立了统一潮流模型并实现了联合求解,其中天然气系统的状态变量采用牛顿下山法更新,一定程度上避免了初值敏感性。随后,基于统一潮流模型构建了节点电压/节点气压-注入节点功率综合灵敏度指标,同时获取了规范化的电压/气压灵敏度矩阵,可以定量评估系统多种扰动的共同影响并分析耦合系统的相互作用机理。算例分析验证了潮流算法和所提指标的有效性,并讨论了燃气轮机和P2G装置耦合作用下子系统间的影响关系。

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  • 基于数据驱动的电-热综合能源系统两阶段鲁棒备用优化

    2022,5(2): 127-137 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2022.02.004

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    构建以多能耦合为特点的综合能源系统是增强能源系统运行灵活性、提升可再生能源消纳能力的有效途径。考虑到居民、工业用户的供热(冷)需求,电-热耦合已成为中国综合能源系统的主要形态之一。为应对新能源发电、负荷等不确定性,在制定调度计划时通常配置一定比例的备用容量,以提升电力系统运行灵活性。提出了一套面向电-热综合能源系统的两阶段鲁棒备用容量优化框架。构建适合的不确定性模型是电-热综合能源系统鲁棒备用优化的研究基础。相较于传统的鲁棒备用优化,构建了一种数据驱动的超平面不确定集合,可有效挖掘风电出力在时空维度的相关性,以降低运行决策保守性。考虑到超平面不确定集合边界动态变化特征,设计了改进列-约束生成(column-andconstraint generation, C&CG)算法。最后,在两个不同规模的测试系统中验证了所提方法的有效性。

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  • 储氢单元在天然气管网中的定容优化研究

    2022,5(2): 138-146 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2022.02.005

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    针对当前碳排放量过高的问题,在保证安全的前提下,将P2H装置制得的氢气掺混进入天然气管网进行运输,是当前降低碳排放的有效途径。文章建立了考虑储氢单元的天然气管网运行的混合整数线性规划模型,以最小化系统运行成本和最大化系统碳减排量为目标函数,考虑储氢单元、P2H制氢量和天然气管网运行约束,采用了ε约束法对多目标规划问题求解,确定了不同减排目标下电转氢气装置和储氢罐在天然气管网中的配置策略。考虑了天然气管网中含储氢单元和不含储氢单元两种运行场景,通过算例分析不同场景下的碳减排量和运行成本,验证所提模型能有效兼顾系统运行的低碳性和经济性。同时取不同的碳排放系数,会得到低碳性与经济性不同侧重的最优结果。

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  • 基于随机森林与长短期记忆网络的电力负荷预测方法

    2022,5(2): 147-156 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2022.02.006

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    电力负荷具有非线性和时序性的特点,为了深入研究各特征变量对于电力负荷预测的重要性,进而获得更高的电力负荷预测精度,提出了基于随机森林(random forest,RF)算法及长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)的混合负荷预测模型。首先根据时间日期因素及气候因素建立高维特征数据集作为随机森林模型的输入,通过随机森林算法筛选出重要特征量,并使其与历史负荷结合作为LSTM模型的输入,经过粒子群算法对LSTM模型进行参数寻优后得到RF-LSTM混合模型及负荷预测结果。使用该方法对河北电网某台区的电力负荷进行预测,结果表明该混合模型的预测精度比未经特征变量筛选的传统单一的随机森林算法、LSTM模型以及BP神经网络更为理想。

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  • 面向新能源多业务场景的大数据平台构建关键技术与应用

    2022,5(2): 157-165 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2022.02.007

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    随着风能、光能等可再生能源的大规模高比例接入,新能源数据呈现爆发式增长。电源侧、电网侧与监管侧都提出了基于新能源大数据融合的多业务场景需求,但新能源运行数据海量多源异构、数据孤岛、智能化水平不高,对跨部门应用提出了巨大挑战。在分析新能源大数据应用面临的技术挑战后,从数据融合、智能计算、应用服务三个方面阐述了新能源大数据平台的功能架构,提出了面向电网公司、新能源运营商等不同业务对象的关键技术,根据所提出平台架构与关键技术,构建了基于某区域新能源大数据的应用平台。实际应用效果表明:融合电网、新能源场站等各方数据,打破数据壁垒,可为电网、新能源运营商等不同业务对象提供服务,助力新能源产业的数字化转型发展及“双碳”目标的实现。

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