碳中和背景下综合能源系统的优化调度

　　主要内容：系统而全面地针对传统火电系统、水电-火电系统、水电-火电-风电系统、含可再生能源及电转气的电网-天然气综合能源系统，进行了细致而深入的研究，包括背景分析、理论研究（模型及算法）-算例分析及结论。特色：内容丰富且系统性很强，由单一系统到复杂的多元互补综合能源系统，由简入难，层层递进，紧紧围绕可再生能源、节能减排、碳中和，考虑了电转气技术在电网中的应用，并给出了不同综合能源系统的优化运行方案，此外还设计了基于黑洞理论的多目标随机黑洞粒子群优化算法，可以更快更高效地对多目标优化问题进行求解；读者：非常适合电气工程专业电力系统自动化方向（新能源、优化运行等）的硕士生以及博士生或者从事该领域研究的其他科研人员阅读。

　　刘静，女，博士，2002年-2012年本硕博均就读于西安交通大学电气工程学院；2012年-至今，在中国矿业大学（北京）任教，讲师，2017年9月-2018年9月前往英国爱丁堡大学，访问学者。一直从事含可再生能源的多元互补综合能源系统优化运行问题的研究工作，主要涉及水电（梯级水电站）、火电、新能源（风电/光伏）、热能、氢能源、电转氢气和电转甲烷、天然气系统等，研究内容包括梯级水电站优化运行、水火电系统环境经济优化运行、风电-光伏-蓄电池综合能源系统的z优容量配置、含电转气和风电的电网-天然气综合能源系统的低碳经济运行方案、含电转气、风电、储气罐的电网-天然气-热能综合能源系统的灵活性、电转氢气/电转甲烷对于电网系统的影响等，通过上述研究，深入掌握了含可再生能源的多元互补综合能源系统的构架及运行机理，在优化问题的模型构建、复杂约束条件的处理、智能优化算法研究及实例仿真方面积累了丰富的经验。基于上述研究成果以第一作者发表了SCI期刊论文3篇、EI期刊论文2篇、国际会议论文2篇，以唯一发明人授权发明专利1项，登记软件著作权2项。

目录



第1章绪论

1.1碳中和背景下的新型电力系统

1.1.1碳中和背景

1.1.2发电装机容量的现状及发展趋势

1.2综合能源系统简介

1.2.1综合能源系统的概念及作用

1.2.2综合能源系统的主要构成

1.2.3综合能源系统的优化调度

1.3短期火电系统优化调度综述

1.3.1短期火电系统经济优化调度

1.3.2短期火电系统环境经济优化调度

1.4考虑烟气脱硫装置的发电优化调度综述

1.5短期水火电系统优化调度综述

1.5.1短期水火电系统经济优化调度

1.5.2短期水火电系统环境经济优化调度

1.6长期水火电系统优化调度综述

1.6.1河川径流预测模型

1.6.2长期优化调度的模型

1.6.3长期优化调度的算法

1.7含新能源及电转气的短期电气综合能源系统优化调度综述

第2章随机黑洞粒子群优化算法

2.1引言

2.2单目标随机黑洞粒子群优化算法

2.2.1粒子群优化算法

2.2.2粒子群优化算法的参数设置

2.2.3黑洞理论

2.2.4随机黑洞粒子群优化算法

2.2.5改进随机黑洞粒子群优化算法

2.3多目标最优化技术

2.3.1帕累托最优

2.3.2帕累托占优条件

2.3.3带等式约束的帕累托占优条件

2.3.4聚类技术

2.4多目标随机黑洞粒子群优化算法

2.4.1多目标随机黑洞粒子群优化算法简介

2.4.2Gbest与Pbest的选取方法

2.4.3折中最优解的选取方法

2.4.4增加算法多样性的方法

2.5小结






第3章短期火电系统的优化调度

3.1引言

3.2短期火电系统环境经济优化调度模型

3.2.1目标函数

3.2.2约束条件

3.2.3数学模型

3.3MORBHPSO算法在短期火电系统环境经济优化调度中的应用

3.3.1初始化

3.3.2算法中的粒子速度限制

3.3.3多目标规划中的变异方法

3.3.4折中最优解的选择

3.3.5流程图

3.4仿真算例及结果分析

3.4.1IEEE 30节点系统

3.4.2IEEE 118节点系统

3.5小结

第4章考虑烟气脱硫装置的短期优化调度

4.1引言

4.2烟气脱硫装置简介

4.3脱硫奖惩机制

4.3.1SO2排污费

4.3.2脱硫电价

4.4含烟气脱硫装置的燃煤发电厂年利润计算模型

4.4.1脱硫前年利润计算模型

4.4.2脱硫后年利润计算模型

4.5考虑烟气脱硫装置的短期优化调度模型

4.6仿真算例及结果分析

4.6.1脱硫奖惩机制的算例验证及分析

4.6.2烟气脱硫装置对于短期优化调度影响的算例结果及分析

4.7小结

第5章短期水火电系统的优化调度

5.1引言

5.2短期水火电系统环境经济优化调度模型

5.2.1目标函数

5.2.2约束条件

5.2.3数学模型

5.3基于启发式方法的约束条件处理方法

5.3.1不等式约束的处理

5.3.2实时负荷平衡约束的处理

5.3.3动态水量平衡约束的处理

5.3.4库容限制约束的处理

5.4仿真算例及结果分析

5.4.1初始化

5.4.2算例1的仿真结果及分析

5.4.3算例2的仿真结果及分析

5.5小结

第6章长期水火电系统的优化调度

6.1引言

6.2长期水火电系统优化调度模型

6.2.1全年水电发电量最大化模型

6.2.2计及燃料费用、启停费用和排污费的综合费用最小化模型

6.3约束条件处理方法

6.3.1负荷平衡约束的处理

6.3.2动态水量平衡约束的处理

6.3.3处理库容限制约束的“冗余排序法”

6.4径流预测模型介绍

6.4.1一般自回归模型

6.4.2门限自回归模型

6.5仿真算例及结果分析

6.5.1算例数据

6.5.2初始化

6.5.3仿真结果及分析

6.6小结

第7章含新能源及P2M的综合能源系统优化调度

7.1引言

7.2含新能源及P2M的电气综合能源系统环境经济优化调度模型

7.2.1考虑P2M的电力系统环境经济优化调度

7.2.2考虑P2M的天然气系统低碳经济优化运行

7.3约束条件的处理方法

7.3.1等式约束的处理方法

7.3.2不等式约束的处理方法

7.4总流程图

7.5仿真算例及结果分析

7.5.1算例参数

7.5.2仿真结果及分析

7.6小结

第8章含新能源及P2H/P2M的综合能源系统优化调度

8.1引言

8.2含新能源及P2H/P2M的电气综合能源系统经济优化调度模型

8.2.1目标函数

8.2.2约束条件

8.3约束条件的处理方法

8.4总流程图

8.5仿真算例及结果分析

8.5.1算例参数

8.5.2结果分析

8.6小结

第9章含新能源及P2G的综合能源系统的灵活性评价

9.1引言

9.2灵活性的概念

9.3主要的灵活性资源及其特性

9.3.1电源侧灵活性资源及其特性

9.3.2电网侧灵活性资源及其特性

9.3.3负荷侧灵活性资源及其特性

9.4含P2G的电气热综合能源系统中各气体流量的计算方法

9.4.1供给热负荷和燃气轮机的气体流量

9.4.2电转气输出的气体流量

9.4.3管道的气体流量方程

9.4.4压缩机消耗的气体流量

9.5含新能源、P2G及储气装置的电气热综合能源系统优化运行模型

9.5.1目标函数

9.5.2约束条件

9.6含新能源、P2G及储气装置的电气热综合能源系统灵活性评价
模型

9.6.1灵活性评价模型

9.6.2流程图

9.7仿真算例及结果分析

9.7.1算例数据

9.7.2P2G对电气热综合能源系统的运行影响

9.7.3P2G对电气热综合能源系统灵活性的影响

9.8小结

参考文献

附录A长期水火电系统优化调度算例数据

附录B缩写词列表