考虑热网潮流的区域热-电综合能源系统协同优化配置研究

邓靖微; 曹敏琦; 晁化伟; 陈大为; 胡涛

doi:10.16527/j.issn.1003-6954.20230608

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考虑热网潮流的区域热-电综合能源系统协同优化配置研究

低碳综合能源供能技术 | 更新时间：2026-02-13

- 考虑热网潮流的区域热-电综合能源系统协同优化配置研究
- 考虑热网潮流的区域热-电综合能源系统协同优化配置研究
- 四川电力技术 2023年第6期页码：50-58
- 作者机构：
  
  1. 国网四川省电力公司经济技术研究院
  2. 湖南大学电气与信息工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国网四川省电力公司科技项目(521996230006)能网络的终端,对于缓解当前环境保护与能源需求的矛盾具有重要意义[1]。RIHES利用能量转换设备耦合区域热网和配电网能够提高能源利用率。RIHES作为能量转换最复杂的环节,合理统筹其新增设备规划与系统运行策略,实现节能增效的同时兼顾投资经济性是一个值得关注的问题[2]。目前,针对RIHES的协同优化配置已有较广泛的研究[3-9]。如文献[3]固定了待配置设备的容量,以设备是否安装的0-1变量作为规划决策变量,用随机优化方法求解RIHES的随机规划模型。文献[4-5]以设备容量作为规划决策变量,固定了待配置设备的数量,采用随机优化方法、区间优化等方法求解计及源荷不确定性因素的RIHES规划模型。文献[6-7]考虑经济性与可靠性双重因素,分别从引入可靠性指标校验经济性的单目标优化和可靠性与经济性双目标优化两个角度,讨论了双重目标下的RIHES优化配置问题。文献[8-9]从储能角度展开,通过精细化储能模型,考虑RIHES中储能装置的配置问题。上述文献从不同角度研究了RIHES的优化配置问题,但是,在设备配置方面均以待配置设备的容量[4-9]或数量[3,9]作为规划决策变量,并未考虑同类设备的容量及数量同时作为规划决策变量的设备配置策略。此外,在运行方面,上述文献均未考虑传输网络模型,而导致优化结果无法满足实际RIHES的网络传输损耗及传输变量对应的静态安全约束。考虑传输网络模型后,规划决策变量还需考虑待配置设备的选址,即设备接入对应网络的节点位置;此外,原决策变量设备数量变为设备可接入节点的数量。现有考虑传输网络模型的RIHES协同优化配置的研究主要集中在用户侧综合能源系统[10-11]和多区域综合能源系统[12]。有研究初步考虑了传输网络模型,但其热-电传输网络模型仅包含外部母线功率平衡模型,并未对网络潮流进行精细建模[10]。文献[12]建立了热网潮流模型,针对各区域接入网络的设备容量进行优化配置,但并未考虑电网潮流模型。然而实际热网采用调节流量的量调节或调节温度的质调节运行方式[1],但上述研究中的热网模型并未考虑区域热网流量或温度的变化。因此,有研究进一步考虑了质调节运行下区域热网及储能模型,优化配置接入RIHES中的储能容量及接入节点位置[13],但由于储热装置难以用温度量化其充放热过程,因此采用控制储热装置等效水流量的运行方式改变储能的充放功率,导致储热与热网的运行方式不符。由此可以看到,在包含储热装置的RIHES规划问题中采用量调节运行方式下的热网模型能够统一二者的运行方式。然而量调节运行方式下热网的潮流模型变为非凸非线性,造成优化模型难以求解。常用的求解方法即为假定管道流向已知且在调度周期内不变,采用凸松弛方法结合商业求解器来求解[14-15],但流向固定的运行方式难以适用于部分管道流向通常不确定的多热源区域热网[16]。综上所述,现有关于考虑传输网络模型的RIHES规划-运行联合优化的研究仍有部分不足,具体为：1)鲜有针对区域级综合能源系统应用场景;2)规划方面除了少量研究仅考虑设备定容,大部分将设备容量通常考虑为几类离散的已知量,仅规划其接入节点及设备选型的规划策略;3)运行方面热网模型与供热设备模型采用的运行方式不符及未考虑热网的管道流向可变因素。基于上述考虑,提出了一种考虑流向可变的量调节运行方式下的RIHES的协同优化配置模型。首先,在运行方面建立了流向可变的量调节运行方式下的热网潮流模型;然后,对热网模型进行松弛,同时引入罚函数以收紧松弛间隙,进而将其转化为二阶锥规划模型。其次,在设备配置方面,同时考虑设备待配置容量及接入节点位置作为决策变量的设备配置策略建立规划模型。最后,结合其他设备及配电网的模型提出以设备配置与系统运行的经济性及新能源机组削减为目标的协同优化配置模型,并在IEEE 33节点配电网与17节点区域热网测试系统中求解。算例验证表明所提协同优化配置模型具有优越性,考虑流向可变的热网模型对设备配置经济性有积极的影响
- DOI：10.16527/j.issn.1003-6954.20230608
  中图分类号： TM73;TK01
- 纸质出版：2023
- 稿件说明：
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邓靖微, 曹敏琦, 晁化伟, 等. 考虑热网潮流的区域热-电综合能源系统协同优化配置研究[J]. 四川电力技术, 2023,(6):50-58.

邓靖微, 曹敏琦, 晁化伟, et al. 考虑热网潮流的区域热-电综合能源系统协同优化配置研究[J]. 2023, (6): 50-58.
邓靖微, 曹敏琦, 晁化伟, 等. 考虑热网潮流的区域热-电综合能源系统协同优化配置研究[J]. 四川电力技术, 2023,(6):50-58. DOI： 10.16527/j.issn.1003-6954.20230608.

邓靖微, 曹敏琦, 晁化伟, et al. 考虑热网潮流的区域热-电综合能源系统协同优化配置研究[J]. 2023, (6): 50-58. DOI： 10.16527/j.issn.1003-6954.20230608.

摘要

区域热-电综合能源系统作为连接跨区域和用户侧综合能源系统的“桥梁”

如何协同其设备配置与系统运行是值得关注的问题。首先，研究建立了考虑流向可变量调节运行方式下的热网模型，通过松弛结合罚函数的方式将其转化为二阶锥形式；进一步结合其他设备及电网潮流模型建立了协同优化配置模型，该模型下的设备配置策略能够同时优化多种设备接入节点的位置及其配置容量。算例结果表明：与传统配置策略相比，同时考虑设备容量及节点位置的配置策略能够减少设备容量配置冗余，降低规划及运行综合成本；流向可变的热网模型能提供更灵活的运行方式以增加设备配置的灵活性，得到成本更低的配置方案。

Abstract

关键词

Keywords

references

Yang Cao,Wei Wei,Jianhui Wang,Shengwei Mei,Miadreza Shafie-khah,João P. S. Catalão.Capacity Planning of Energy Hub in Multi-Carrier Energy Networks: A Data-Driven Robust Stochastic Programming Approach[J].IEEE Transactions on Sustainable Energy,2020.

Shaojun Huang,Weichu Tang,Qiuwei Wu,Canbing Li.Network constrained economic dispatch of integrated heat and electricity systems through mixed integer conic programming[J].Energy,2019.

Xuezhi Liu,Jianzhong Wu,Nick Jenkins,Audrius Bagdanavicius.Combined analysis of electricity and heat networks[J].Applied Energy,2016.

Garth P. McCormick.Computability of global solutions to factorable nonconvex programs: Part I — Convex underestimating problems[J].Mathematical Programming,1976(1).

代琼丹,杨莉,林振智,兰洲,王耀雷,刘钊.考虑功能区差异性和虚拟储能的综合能源系统多元储能规划[J].电力自动化设备,2021(09).

赵剑波,王蕾.“十四五”构建以新能源为主体的新型电力系统[J].中国能源,2021(05).

边晓燕,史越奇,裴传逊,崔勇,林顺富.计及经济性和可靠性因素的区域综合能源系统双层协同优化配置[J].电工技术学报,2021(21).

曾博,徐富强,刘裕,巩敦卫,朱溪.考虑可再生能源与需求响应协同增效的能量枢纽多目标区间优化规划方法[J].中国电机工程学报,2021(21).

程杉,徐建宇,何畅,张芮嘉.计及不确定性的综合能源系统容量规划方法[J].电力系统保护与控制,2021(18).

葛晓琳,王云鹏,朱肖和,夏澍.计及差异化能量惯性的电–热–气综合能源系统日前优化调度[J].电网技术,2021(12).

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韩赫,张沛超,杜炜,刘学智,徐博强,姚程.量调节方式下区域热电系统的联合最优潮流[J].电力系统自动化,2021(02).

刁涵彬,李培强,吕小秀,刘小龙,李欣然.考虑多元储能差异性的区域综合能源系统储能协同优化配置[J].电工技术学报,2021(01).

李军徽,付英男,李翠萍,邢志同.提升风电消纳的储热电混合储能系统经济优化配置[J].电网技术,2020(12).

孙强,高松,谢典,陈杰军,陈倩.协调可靠性与经济性的园区综合能源系统优化规划[J].电力系统及其自动化学报,2020(04).

崔全胜,白晓民,董伟杰,黄毕尧.用户侧综合能源系统规划运行联合优化[J].中国电机工程学报,2019(17).

雷金勇,郭祚刚,陈聪,袁智勇,马溪原,沈欣炜,孙宏斌.考虑不确定性及电/热储能的综合能源系统两阶段规划-运行联合优化方法[J].电力自动化设备,2019(08).

白牧可,唐巍,吴聪,徐鸥洋,冯洪涛.基于热网-电网综合潮流的用户侧微型能源站及接入网络优化规划[J].电力自动化设备,2017(06).

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