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ORIGINAL RESEARCH ARTICLE | Capacity configuration optimization of standalone multi‐energy hub considering electricity, heat and hydrogen uncertainty
考虑不确定性的独立多能源枢纽容量优化配置
Hui Hou, Peng Liu, Zhenfeng Xiao, Xiangtian Deng, Liang Huang, Ruiming Zhang, Changjun Xie
1)提出了一种独立多能源枢纽(Standalone multi-energy hub, SMEH)架构。该枢纽集成光伏、风机、热电联产机组、燃气锅炉、电解池、甲烷化装置和储氢罐等设备,既能满足传统电能负荷需求,也同时满足热能及氢能负荷需求。
2)考虑电、热、氢等能量多重不确定性,建立了典型的源荷场景,进而提出一种综合考虑经济性、高效性和可靠性等指标的多目标容量配置模型。
3)仿真分析结果表明了本文所提多目标规划模型能够使规划结果满足经济性、高效性和可靠性的要求。在可接受的经济成本范围内,可再生能源利用率和能源供应可靠性均有显著提高。
与传统独立运行的电、热、氢能源系统相比,多能源枢纽通过将不同能源的生产和消费进行集成优化,能够显著提升能源利用效率和供能可靠性,已成为未来能源系统发展的必然趋势。
在多能源枢纽容量优化配置方面,现有研究大多只考虑了经济性指标,配置结果难以兼顾多方面需求。部分考虑环境效益和可靠性指标的多目标配置研究则将多目标加权合并为单目标进行处理,存在权重系数选择依靠经验判断、解空间单一等问题,未实现真正的多目标优化求解。
此外,在不确定性变量处理方面,现有研究存在采用典型可再生能源出力和负荷需求场景进行仿真,未考虑不确定性变量的影响,或考虑的不确定性变量单一等不足。
因此本文提出考虑电、热、氢等能量多重不确定性的独立多能源枢纽(Standalone multi-energy hub, SMEH) 多目标容量配置模型,能够使规划结果同时满足经济性、高效性和可靠性等需求。
本文以某独立多能源枢纽(图1)为例,进行仿真分析。
图1 独立多能源枢纽结构
图2 电负荷供需曲线
图3 热负荷供需曲线
图4 氢负荷供需曲线
1)多能源枢纽优化配置时,必须充分考虑可再生能源出力和电、热、氢负荷需求等多种不确定性变量的影响。由仿真结果可知,通过建立典型源-荷场景,可以较为有效地实现对不确定性变量的描述。
2)通过建立多目标容量配置模型,可实现经济性,高效性和可靠性的统一效果。
侯慧
博士,副教授,武汉理工大学自动化学院电气工程系书记兼副主任,主要研究方向为能源互联网、综合能源系统规划与运行及风险评估等。
刘鹏
硕士研究生,武汉理工大学自动化学院电气工程系,主要研究方向为能源互联网和综合能源系统规划与运行。
肖振锋
博士,国网湖南经研院数据部副主任,主要研究方向为电网数字化规划和电网智能化规划等。
邓翔天
博士,武汉理工大学自动化学院电力电子研究所讲师,主要研究方向为船舶多能源网络优化调控、船舶电网保护等。
黄亮
博士,武汉理工大学电气工程系副教授,主要研究方向为新能源发电技术(光伏发电、氢能发电)等。
张锐明
博士,佛山仙湖实验室学术委员会副主任、燃料电池测试中心主任,广东武理工氢能产业技术研究院执行院长。主要研究方向为高功率密度燃料电池、燃料电池汽车能源管理、先进燃料电池测试技术与测评体系研究等。
谢长君
博士,教授,博士生导师,湖北省杰出青年基金获得者,武汉理工大学自动化学院副院长。主要研究方向为新能源及新能源汽车电气电控、燃料电池与锂电池管理系统等。
团队介绍
Energy Conversion and Economics (ECE)
CONTENTS | 目录
用于大规模远海风电场并网的直流输电系统综述
考虑用户有限理性的售电公司分时电力套餐设计
考虑频率质量的电能与备用联合市场的设计
存在PMU量测情形下的混合状态估计器的病态条件分析
考虑光伏发电随机动态特性的基于滚动时域的虚拟电厂最优调度
Energy Conversion and Economics
能源转换与经济
Editors-in-Chief:
(In alphabetical order by surname)
Z.Y. DONG
Guangfu TANG
Fushuan WEN
ISSN:2634-1581
刊期:季刊
创刊时间:2020年
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