Multi-energy Complementary Based Coordinated Optimal Planning of Park Integrated Energy Station-Network

Wei HUANG; Wenbin LIU

doi:10.7500/AEPS20200424002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Multi-energy Complementary Based Coordinated Optimal Planning of Park Integrated Energy Station-Network

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Multi-energy Complementary Based Coordinated Optimal Planning of Park Integrated Energy Station-Network
- Automation of Electric Power Systems Vol. 44, Issue 23, Pages: 20-28(2020)
- 作者机构：
  
  华北电力大学电气与电子工程学院，北京市 102206
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.7500/AEPS20200424002
  CLC：
- Received：24 April 2020，
  
  Revised：2020-07-17，
  
  Published Online：14 October 2020，
  
  Published：10 December 2020
- 稿件说明：
移动端阅览
黄伟,刘文彬.基于多能互补的园区综合能源站-网协同优化规划[J].电力系统自动化,2020,44(23):20-28.

HUANG Wei,LIU Wenbin.Multi-energy Complementary Based Coordinated Optimal Planning of Park Integrated Energy Station-Network[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(23):20-28.
黄伟,刘文彬.基于多能互补的园区综合能源站-网协同优化规划[J].电力系统自动化,2020,44(23):20-28. DOI： 10.7500/AEPS20200424002.

HUANG Wei,LIU Wenbin.Multi-energy Complementary Based Coordinated Optimal Planning of Park Integrated Energy Station-Network[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(23):20-28. DOI： 10.7500/AEPS20200424002.

摘要

为了提高综合能源站的能源利用率，从站-网整体规划的角度出发，对能源站数量、位置和设备容量配置，供能网络布局进行统一规划研究，基于电、热、冷多能互补特性提出了一种园区综合能源站-网双层规划优化模型。上层以综合能距最小为目标，基于推广

-中位模型建立了能源站-网协同投资模型，下层充分考虑能源站内多能流耦合和站间网络的多能协调，建立多能源站规划运行联合优化模型。采用基于最短路径理论的枚举法结合Cplex求解器求解，规划了能源在时空上的转移，解决了传统规划时负荷分配不均、峰谷需求不平衡的问题，算例表明所提模型具有实用性，对园区综合能源规划建设具有指导意义。

Abstract

In order to improve the energy efficiency of integrated energy stations

from the perspective of the overall planning of the integrated energy station-network

the number

location and equipment configuration of the energy stations

as well as the layout of the energy supply network are planned and studied together. Based on the multi-energy complementary characteristics of electricity

heat and cooling

an optimization model of bi-level planning for the park integrated energy station-network is proposed. The upper layer takes the minimum of integrated energy distance as the objective

and establishes the collaborative investment model of the energy station-network based on the extended

-median model. The lower layer fully considers the multi-energy flow coupling in the energy station and the multi-energy coordination between the stations. It establishes the joint optimization model of planning and operation in multi-energy stations. The enumeration method based on the shortest path theory combined with Cplex solution is used to plan the energy transfer on time and space

which solves the problems of uneven load distribution and unbalanced peak valley demand in the traditional planning. Case studies demonstrate that the proposed model has practicability and guiding significance for the planning and construction of park integrated energy systems.

关键词

Keywords

references

王丹，孟政吉，贾宏杰，等 . 面向新型城镇的能源互联系统规划关键技术研究及展望［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 14 ）： 16 - 28 .

WANG Dan ， MENG Zhengji ， JIA Hongjie ， et al . Research and prospect of key technologies for energy interconnection system planning for new-type towns ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 14 ）： 16 - 28 .

WANG D ， WANG C ， LEI Y ， et al . Prospects for key technologies of new-type urban integrated energy system ［J］. Global Energy Interconnection ， 2019 ， 2 （ 5 ）： 403 - 413 .

袁智勇，赵懿祺，郭祚刚，等 . 面向能源互联网的综合能源系统规划研究综述［J］. 南方电网技术， 2019 ， 13 （ 7 ）： 1 - 9 .

YUAN Zhiyong ， ZHAO Yiqi ， GUO Zuogang ， et al . Research summary of integrated energy systems planning for energy internet ［J］. Southern Power System Technology ， 2019 ， 13 （ 7 ）： 1 - 9 .

程浩忠，胡枭，王莉，等 . 区域综合能源系统规划研究综述［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 7 ）： 2 - 13 .

CHENG Haozhong ， HU Xiao ， WANG Li ， et al . Review on research of regional integrated energy system planning ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 7 ）： 2 - 13 .

PAZOUKI S ， HAGHIFAM M R . Optimal planning and scheduling of energy hub in presence of wind， storage and demand response under uncertainty ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2016 ， 80 ： 219 - 239 .

JING R ， ZHU X Y ， ZHU Z Y ， et al . A multi-objective optimization and multi-criteria evaluation integrated framework for distributed energy system optimal planning ［J］. Energy Conversion and Management ， 2018 ， 166 ： 445 - 462 .

仇知，王蓓蓓，贲树俊，等 . 计及不确定性的区域综合能源系统双层优化配置规划模型［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 8 ）： 176 - 185 .

QIU Zhi ， WANG Beibei ， BEN Shujun ， et al . Bi-level optimal configuration planning model of regional integrated energy system considering uncertainties ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 8 ）： 176 - 185 .

周灿煌，郑杰辉，荆朝霞，等 . 面向园区微网的综合能源系统多目标优化设计［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 6 ）： 1687 - 1697 .

ZHOU Canhuang ， ZHENG Jiehui ， JING Zhaoxia ， et al . Multi-objective optimization design of integrated energy system for microgrid in the park ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 6 ）： 1687 - 1697 .

XUE Y ， GAO Y ， LI Y ， et al . Optimal coordinated operation of electricity and natural gas distribution networks with power-to-gas facilities ［C］// 2018 IEEE Innovative Smart Grid Technologies-Asia （ISGTAsia）， May 22 - 25 ， 2018 ， Singapore： 294 - 299 .

SALIMI M ， GHASEMI H ， ADELPOUR M ， et al . Optimal planning of energy hubs in interconnected energy systems： a case study for natural gas and electricity ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution ， 2015 ， 9 （ 8 ）： 695 - 707 .

WANG Y ， ZHANG N ， ZHUO Z ， et al . Mixed-integer linear programming-based optimal configuration planning for energy hub： starting from scratch ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 210 ： 1141 - 1150 .

权超，董晓峰，姜彤 . 基于CCHP耦合的电力、天然气区域综合能源系统优化规划［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 8 ）： 2456 - 2466 .

QUAN Chao ， DONG Xiaofeng ， JIANG Tong . Optimal planning of regional integrated energy system for power and natural gas based on CCHP coupling ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 8 ）： 2456 - 2466 .

黄国日，刘伟佳，文福拴，等 . 具有电转气装置的电-气混联综合能源系统的协同规划［J］. 电力建设， 2016 ， 37 （ 9 ）： 1 - 13 .

HUANG Guori ， LIU Weijia ， WEN Fushuan ， et al . Collaborative planning of integrated electricity and natural gas energy systems with power-to-gas stations ［J］. Electric Power Construction ， 2016 ， 37 （ 9 ）： 1 - 13 .

范宏，刘巧宏，周嘉新，等 . 气电联合系统的协同规划方法及应用［J］. 水电能源科学， 2019 ， 37 （ 7 ）： 205 - 208 .

FAN Hong ， LIU Qiaohong ， ZHOU Jiaxin ， et al . Research on collaborative planning method of combined gas-electric systems ［J］. Water Resources and Power ， 2019 ， 37 （ 7 ）： 205 - 208 .

高滢，王芃，薛友，等 . 计及需求侧管理的电-气集成能源系统协同规划［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 13 ）： 3 - 11 .

GAO Ying ， WANG Peng ， XUE You ， et al . Collaborative planning of integrated electricity-gas energy systems considering demand side management ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 13 ）： 3 - 11 .

HUANG G R ， WEN F S ， SALAM M A ， et al . Optimal collaborative expansion planning of integrated electrical and natural gas energy systems ［C］// IEEE Innovative Smart Grid Technologies， November 28-December 1 ， Melbourne， Australia ， 2016 ： 378 - 383 .

黄武靖，张宁，董瑞彪，等 . 多能源网络与能量枢纽联合规划方法［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 18 ）： 5425 - 5437 .

HUANG Wujing ， ZHANG Ning ， DONG Ruibiao ， et al . Coordinated planning of multiple energy networks and energy hubs ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 18 ）： 5425 - 5437 .

朱旭，杨军，刘源，等 . 新型园区综合能源系统规划方法［J］. 可再生能源， 2018 ， 36 （ 10 ）： 1479 - 1485 .

ZHU Xu ， YANG Jun ， LIU Yuan ， et al . A planning method for integrated energy system in parks ［J］. Renewable Energy Resources ， 2018 ， 36 （ 10 ）： 1479 - 1485 .

崔全胜，白晓民，董伟杰，等 . 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 ， 39 （ 17 ）： 4967 - 4981 .

CUI Quansheng ， BAI Xiaomin ， DONG Weijie ， et al . Joint optimization of planning and operation in user-side multi-energy systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 17 ）： 4967 - 4981 .

吴聪，唐巍，白牧可，等 . 基于能源路由器的用户侧能源互联网规划［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 4 ）： 20 - 28 .

WU Cong ， TANG Wei ， BAI Muke ， et al . Energy router based planning of Energy Internet at user side ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 4 ）： 20 - 28 .

陈娟，黄元生，鲁斌 . 区域能源互联网“站-网”布局优化研究［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 3 ）： 675 - 684 .

CHEN Juan ， HUANG Yuansheng ， LU Bin . Research on optimization of “station-network” layout of regional energy internet ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 3 ）： 675 - 684 .

易文飞，俞永增，张艺伟，等 . 基于 p -中位模型的区域综合能源系统能源站优化规划［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 4 ）： 107 - 113 .

YI Wenfei ， YU Yongzeng ， ZHANG Yiwei ， et al . p -median model based optimal planning of energy station for regional integrated energy systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 4 ）： 107 - 113 .

杨珺，张敏，王世伟 . 基于 p -中位模型的网络关键设施识别问题的算法设计与实现［J］. 管理科学， 2008 ， 21 （ 4 ）： 46 - 53 .

YANG Jun ， ZHANG Min ， WANG Shiwei . Algorithms and analysis for the critical facilities identification problem in network based on p -median model ［J］. Journal of Management Sciences ， 2008 ， 21 （ 4 ）： 46 - 53 .

徐成司，董树锋，吴金城，等 . 考虑区域综合能源系统拓扑特性的能源站和管线规划［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 3 ）： 74 - 86 .

XU Chengsi ， DONG Shufeng ， WU Jincheng ， et al . Planning of energy station and pipeline considering topological characteristics of regional integrated energy system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 3 ）： 74 - 86 .

蒋建林，李雪， ASSANI S ，等 . 带投资约束且 p 不确定的推广 p -中位问题［J］. 运筹学学报， 2013 ， 17 （ 4 ）： 69 - 79 .

JIANG Jianlin ， LI Xue ， ASSANI S ， et al . An extended p -median problem with investment constraint and uncertain p ［J］. Operations Research Transactions ， 2013 ， 17 （ 4 ）： 69 - 79 .

城市综合管廊工程技术规范： GB 50838—2015 ［S］. 2015 .

Technical code for urban utility tunnel engineering ： GB 50838—2015 ［S］. 2015 .

王世明 . 典型城市路网中最短路径算法研究及实现［D］. 济南：山东大学， 2012 .

WANG Shiming . Research and realization of the shortest path algorithm within typical urban road network ［D］. Jinan ： Shandong University ， 2012 .

ZHOU Z ， LIU P ， LI Z ， et al . An engineering approach to the optimal design of distributed energy systems in China ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2013 ， 53 （ 2 ）： 387 - 396 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Morphological Structure and Development Path of Urban Energy System for Carbon Emission Peak and Carbon Neutrality

Research Progress and Prospects of Transmission Expansion Planning Method for High Proportion of Renewable Energy

Station-Network Cooperative Optimization of Integrated Energy System for Park Considering Source-Load Interaction

Related Author

SHI Xiaohan

ZHANG Hengxu

ZHANG Jifan

Siyuan SUN

Yun WANG

Zehui YAN

Gengfeng LI

Yanzhe REN

Related Institution

School of Electrical Engineering, Shandong University

School of Electrical and Engineering, Xi’an Jiaotong University

Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion, Ministry of Education (Shanghai Jiao Tong University)

School of Electrical and Electronic Engineering, Huazhong University of Science and Technology

School of Electric Power, South China University of Technology

⁰