2017年, 第38卷, 第12期　
刊出日期：2017-12-01

  

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特约主编寄语
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   特约主编寄语

  王丹

  电力建设. 2017, 38(12): 1.

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仿真与建模
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   广义多源储能系统综合建模与能量优化分析

  刘柳, 王丹, 贾宏杰, 王伟亮, 智云强, 孟政吉, 周冰钰

  电力建设. 2017, 38(12): 2. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.001

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   摘  要： 综合能源配电系统(integrated energy distribution system, IEDS)中能量交互密切，能源耦合关系复杂，储能是其经济与稳定运行的关键环节。传统储能往往费用较高，且网络级大规模储能受限于地理环境、物理状态、经济条件等因素而未能广泛应用。针对上述问题，该文利用电力与天然气的灵活耦合与多能互补特性，通过对IEDS多能流优化调度与网络侧资源综合利用，提出了一种广义多源储能系统(generalized multi-source energy storage, GMSES)模型，可以在不改变IEDS网络结构、不新增储能设备的基础上，实现GMSES网络级储能充、放电功能与能量优化管理。在综合考虑能量流和设备约束的基础上，该文结合具体算例，探究了GMSES能量优化方法，验证了GMSES模型可有效提高系统经济性，并具有平抑可再生能源波动的潜力。

   
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   考虑冰蓄冷空调多模式的工厂综合能源系统多能协同优化模型

  孙可, 何德, 李春筱,董树锋, 徐航，何仲潇

  电力建设. 2017, 38(12): 12. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.002

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   摘  要： 综合能源系统(integrated energy system, IES)是实现多能耦合与能量梯度利用的关键技术。工厂是包含多种能源形式的复杂能源系统，存在较大的优化空间。文章针对工厂IES提出一种考虑冰蓄冷空调多种工作模式的多能协同优化模型。首先介绍工厂IES供能架构，并对IES中的各类设备进行建模。然后，以运行维护成本、购电成本、燃料成本和储能折旧成本构成的日运行费用最低为优化目标，在冷热电功率平衡约束以及设备物理约束下，采用混合整数线性规划法对模型进行求解。算例分析表明，多能协同优化策略能够有效减少工业用户的运行费用，设备的不同工作模式也将影响工厂的供能策略。优化模型可根据工厂设备工作模式不同，提供更加准确的优化策略，在工程实际中具有很好的参考价值。

   
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   园区型能源互联网的特征及其能量管理平台关键技术

  谭涛,史佳琪, 刘阳,张建华

  电力建设. 2017, 38(12): 20. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.003

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   摘  要： 为充分发挥园区型能源互联网在整合区域能源，实现横向多能互补，促进纵向“源-网-荷-储”协调运行方面的作用，文章在总结园区型能源互联网特征的基础上，研究了其能量管理关键技术。首先，阐述国内外能源互联网的产生背景、研究现状，分析能源市场环境下园区型能源互联网发展的必要性，并建立了能源互联网类型的细致划分模型；其次，立足能源领域供给侧改革和工业园区经济可持续发展的理念，强调了园区型能源互联网的概念，给出典型架构并分析了其相对于广义能源互联网的特征；最后分析了园区型能源互联网能量管理平台中信息感知、源-荷双端预测、多能源协调调度、高级应用服务等关键技术，并对园区型能源互联网的未来发展趋势提出了建议。

   
规划与设计
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   高温固体氧化物电池储能技术测试平台及流程设计

  牟树君，林今，邢学韬，周友，孙凯

  电力建设. 2017, 38(12): 31. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.004

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   摘  要：高温固体氧化物电池（solid oxide cell, SOC）储能技术，将电能转换为氢能进行存储。所得氢气一方面可以转换回电能，另一方面还可以通过加注天然气管道或应用于交通、化工行业等方式拓宽氢能的应用领域，实现超大容量储能，从而为水电、风电等可再生能源发电富余电能的消纳提供一种大规模的储能方式。目前，SOC储能技术研究尚处于起步阶段，该文首先提出了一种通用型SOC储能测试平台设计方案，既适用于电解水制氢的电解电池（solid oxide electrolysis cell, SOEC）运行模式，又适用于发电供热的燃料电池（solid oxide fuel cell, SOFC）运行模式。其次，设计了平台分别运行于SOFC、SOEC时的主要测试流程。最后，基于一个100 W电堆的测试结果，验证了平台设计方案及测试流程的可行性，同时验证了SOC储能技术的高效性。

   
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   离岸微型综合能量系统梯级余热发电优化设计

  贺兴容，张红，张安安，邱存勇

  电力建设. 2017, 38(12): 38. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.005

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   摘  要：以海洋平台为代表的离岸能量系统多使用燃气轮机发电，可回收利用的余热占总能的30%以上，因而余热潜力巨大。文章从微型综合能量系统梯级余热发电优化设计的角度，将余热分等级利用，用余热锅炉回收高温烟气，再利用有机朗肯发电技术回收热交换以后的中低温热源，实现余热的梯级利用。构建以工程年总成本最小，CO2年排放量最少为目标，以电负荷、热负荷平衡等为约束条件的多目标优化模型，通过典型海上油气工程设计方案的对比，验证了所提方法能够切实有效地实现成本控制与节能减排目标的协同优化。

   
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   考虑需求响应的CCHP系统中分布式电源的选址定容

  郭晔，石峻玮，毛安家

  电力建设. 2017, 38(12): 43. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.006

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   摘  要：以往对于冷/热/电联供(combined cooling heating and power, CCHP)系统的研究主要集中在其运行优化上，较少对系统中分布式电源(distributed generation, DG)的选址定容问题进行研究，更少有文献将基于价格与基于激励的需求响应(demand response, DR)综合考虑在系统中。该文利用CCHP系统的多能源互补特性，综合考虑基于价格与基于激励的需求响应，以分布式电源接入节点与接入容量为变量，提出了计及需求响应的分布式电源选址定容模型。首先，建立了CCHP系统热电耦合运行模型。其次，综合考虑负荷削减量、中断持续时间与中断时间因子等因素，提出了可中断负荷的单位电量补偿定价的方法。通过在目标函数中分析需求响应成本，使规划目标更为全面，从而节约投资。另外，综合基于激励与基于价格的需求响应作用，考虑用户对于电价、燃气价格、可中断负荷单位电量补偿定价的响应，定义了改进的价格弹性系数，并利用此系数对负荷预测进行修正。最后，通过基于邻域再搜索的改进粒子群算法(neighborhood re-dispatch particle swarm optimization，NR-PSO)对规划模型进行求解，并通过对某13节点综合园区系统的仿真分析，验证了所提模型及方法的有效性。

   
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   考虑典型日经济运行的综合能源系统容量配置

  刘泽健, 杨苹, 许志荣

  电力建设. 2017, 38(12): 51. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.007

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   摘  要：电、热、冷、气等能源供应网络耦合的综合能源系统通过多种能源优势互补，能够促进可再生能源就地消纳，实现资源的优化利用，提高综合能源利用率。针对区域内由电、热、冷、气多种能源耦合形成的综合能源系统，文章基于不同季节典型日光伏出力和负荷特性曲线，考虑典型日系统经济运行，建立计及投资成本与收益的经济-环境效益最大化的区域综合能源系统容量配置优化模型，并基于改进的自适应粒子群优化（particle swarm optimization,PSO）算法进行优化求解。最后，以深圳市某园区为实例，验证本模型和方法的有效性，实现综合能源系统的科学容量配置，为综合能源系统的规划设计提供理论依据和技术支撑。

   
运行与控制
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   能源互联微网需求侧气电协同优化策略

  赵娜，李翔宇，朱永强，贾利虎，夏瑞华

  电力建设. 2017, 38(12): 60. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.008

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   摘  要：能源互联网是社会发展和能源革命的产物。为对能源进行合理规划利用，提高能源互联微网系统的经济效益，文章给出了能源互联微网的基本框架，阐述了简单优化原理，构建了一种适用于能源互联微网气电网络规划的协同优化策略模型。将所提出的策略与权重改进的粒子群算法相结合应用于我国某典型能源互联微网系统中，结果表明通过对系统设备的装机数量、实际投入机组数量、出力效率进行调度优化，可达到降低系统成本的目的，提高系统的经济性。

   
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   基于需求侧响应的分布式冷热电联供系统能量管理策略

  景卫哲，刘洋，向月，张瑞

  电力建设. 2017, 38(12): 68. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.009

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   摘  要：分布式冷热电联供系统（distributed combined cooling, heating and power system，DCCHP）因其高效的能源利用率成为区域综合能源系统的有效实现形式，同时随着需求侧响应(demand response，DR)技术的发展，通过管控用户用能行为来提高能源系统性能成为目前研究的热点。基于此，文章建立了区域能量管理系统(regional energy management system，REMS)并提出了一种基于DR的DCCHP能量管理策略。在用户侧，对系统负荷进行分类并建立考虑用户满意度反馈及动态费用补偿的DR控制模型。REMS用能方式管控子系统，针对冷热电负荷各自的特点及组成，以DR补偿费用及负荷峰谷差最小为目标优化初始负荷曲线形态。在供能侧，将优化后的负荷数据输入REMS设备出力调度子系统，以DCCHP综合成本最小为目标经济管控系统设备出力。算例仿真结果证明所提策略可有效提高系统能源利用率、降低成本，实现供需双侧的共同优化。

   
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   基于负荷预测的园区供热系统运行2优化技术

  于波，卢欣，李浩，郑鑫，赵军，苏鹏伟

  电力建设. 2017, 38(12): 77. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.010

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   摘  要： 随着电能替代的不断深化，由“电采暖”引起的用电高峰时段电网负荷过高的问题逐步突显出来，能源系统用电负荷的预测显得尤为重要。同时，为了解决采用多阶段规划方法求解能源系统运行策略时耗时较多的问题，提出了基于负荷预测的园区供热系统运行优化技术。首先采用太阳辐射、室外温度与历史负荷作为输入参数的人工神经网络构建了热负荷预测模型；然后，通过将多阶段动态规划问题转化为线性规划问题，开发了供热系统运行优化方案快速求解方法；最后，使用该方法对北方某园区进行仿真验证，得到最优运行方案。结果显示，预测期内电采暖日运行费用可节约1.15万元，用电峰谷负荷差减小5 489 kW，所提出的优化方法可在短时间、较少的监测参数下得到可行的运行方案，适用于工程实际。

   
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   含分布式发电的热电联供系统负荷恢复策略

  周玲, 吕林，李婷，胥威汀，刘友波，唐虎

  电力建设. 2017, 38(12): 87. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.011

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   摘  要：近年来含分布式能源的热电联供系统在区域能源系统中得到了广泛应用，而传统故障分析仅针对供电系统进行决策，缺乏对综合能源系统的整体考虑。文章在热电联供能源系统供电中断情况下，研究综合能源系统供能恢复问题。引入换热站模型和高耗电、高产热的大型耗能用户模型描述热电耦合关系，对热-电系统间的能量生产、分配、转换以及不同等级负荷的供能恢复过程进行建模，考虑热惯性影响，利用供热量在空间和时间的弹性，构建热电联供系统负荷恢复策略模型，并用CPLEX求解器求解，得到故障后负荷综合损失最小的方案。利用某热电联供系统算例验证所提方法的有效性。

   
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   考虑设备全生命周期成本的工厂多能微网经济调度策略

  殷伟，童勤毅，徐洋，王亮，董树锋，何仲潇

  电力建设. 2017, 38(12): 97. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.012

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   摘  要：工厂是供能结构复杂的典型能源系统，生产过程中存在多能流耦合，优化空间大，是多能源系统的重点发展区域。同时，工厂中含大量的能源设备，各种能源设备的全生命周期成本会对工厂的用能策略产生较大影响。为此，文章针对同时考虑光伏、风机、储能、冰蓄冷空调、中央空调等多种能源设备的工厂多能微网模型，提出了一种考虑设备全生命周期成本的工厂多能微网经济调度策略。在考虑设备全生命周期成本的基础上，以工厂整体的运行费用最低为目标，建立工厂日前经济优化调度模型，并采用混合整数线性规划方法进行求解。算例结果表明，所提的优化策略使得多种能源进行协同互补，减小了能源转换和存储时的能量损耗，提升了能源利用效率。同时，在价格信号的激励下，充分发挥了需求侧设备的调节潜力，促进了可再生能源的消纳和电网的削峰填谷，并优化了能源消费结构。由于将设备的全生命周期成本考虑在内，在工程实际中具有更好的推广价值。

   
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   基于粒子群-内点混合优化算法的区域综合能源系统可靠性评估

  张弛，唐庆华，严玮，魏菊芳，侯恺，王越，何哲

  电力建设. 2017, 38(12): 104. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.013

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   摘  要：区域综合能源系统(integrated community energy system，ICES)的发展将电、气、热等能源联系得更加紧密。文章在能源集线器模型基础上，结合蒙特卡洛系统状态抽样方法，提出了一种基于粒子群-内点混合优化算法的区域综合能源系统可靠性评估算法。该算法通过结合粒子群算法和内点法的优劣势互补，可较准确计算目标区域综合能源系统可靠性量化指标。之后详细分析了可再生能源渗透率对区域综合能源系统可靠性的影响。

   
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   考虑电热混合储能与重构联合优化的配电网风电消纳策略

  倪伟，吕林,李婷，胥威汀，刘俊勇，许立雄

  电力建设. 2017, 38(12): 112. https://doi.org/DOI： 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.12.014

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   摘  要：可再生能源消纳是促进节能减排、建设低碳智能电网的重要内容之一。该文着眼于配电网运行环节，引入主动网络重构措施，协同电热混合储能管控，提出适用于配电网风电消纳的多能源优化消纳模型与求解策略。首先，对配电网各单元（如分布式风电系统、电热混合储能系统等）功率模型进行分析，在此基础上建立综合电热混合储能管控和网络重构的非线性混合整数数学优化模型，并采用二阶锥手段松弛线性化非线性约束，实现模型的快速求解。算例仿真验证并展示了电热混合储能管控和网络重构的联合优化策略对配电网促进风电消纳的影响。