基于复合能源管道供能的区域综合能源系统优化运行

李茜; 宾帆; 张安安; 王思远; 廖长江; 杨威

doi:10.7500/AEPS20220227011

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于复合能源管道供能的区域综合能源系统优化运行

“双碳”目标下的城市能源系统 | 更新时间：2025-06-16

- 基于复合能源管道供能的区域综合能源系统优化运行
- Optimal Operation of Regional Integrated Energy System Based on Energy Supply Through Composite Energy Pipeline
- 电力系统自动化 2022年46卷第17期页码：91-101
- 作者机构：
  
  1. 西南石油大学电气信息学院,四川省成都市 610500
  2. 南京南瑞水利水电科技有限公司,江苏省南京市 211000
  3. 成都岷山绿氢能源有限公司,四川成都市 610094
- 作者简介：
  
  李茜(1988—)，女，博士，副教授，主要研究方向：电力系统稳定与控制、分布式发电和综合能源系统。E-mail：swpuliqian@163.com
  宾帆(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：综合能源系统。E-mail：2983323955@qq.com
  张安安（1977—），男，通信作者，博士，教授，主要研究方向：综合能源系统、电-气协调控制。E-mail：ananzhang@swpu.edu.cn
- 基金信息：
  
  中央引导地方科技发展专项资助项目(2021ZYD0042);四川省科技计划资助项目(2021YFSY0051)
- DOI：10.7500/AEPS20220227011
  中图分类号：
- 收稿日期：2022-02-27，
  
  修回日期：2022-07-18，
  
  网络出版日期：2022-08-15，
  
  纸质出版日期：2022-09-10
- 稿件说明：
移动端阅览
李茜,宾帆,张安安等.基于复合能源管道供能的区域综合能源系统优化运行[J].电力系统自动化,2022,46(17):91-101.

LI Qian,BIN Fan,ZHANG An’an,et al.Optimal Operation of Regional Integrated Energy System Based on Energy Supply Through Composite Energy Pipeline[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(17):91-101.
李茜,宾帆,张安安等.基于复合能源管道供能的区域综合能源系统优化运行[J].电力系统自动化,2022,46(17):91-101. DOI： 10.7500/AEPS20220227011.

LI Qian,BIN Fan,ZHANG An’an,et al.Optimal Operation of Regional Integrated Energy System Based on Energy Supply Through Composite Energy Pipeline[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(17):91-101. DOI： 10.7500/AEPS20220227011.

摘要

“双碳”背景下，大规模开发利用低碳和清洁能源是中国能源转型过程的必经之路。复合能源管道（CEP）实现了电能与液化天然气的同时输送，其传输损耗低，是当前能源传输的重要发展方向。针对中心城市等负荷集中区域能源密集程度和耦合程度显著提升等问题，构建了基于CEP供能的新型区域综合能源系统。该系统考虑了CEP冷能的梯级利用，实现了电、气、冷、热等多能耦合互补，提高了系统能源利用率。为提升系统运行的经济性，以系统购能成本、运维成本为目标，建立了考虑系统电-气综合需求响应的优化调度模型。最后，通过算例仿真，对比分析了不同场景下系统能流的优化调度结果，验证了所提系统和优化模型的可行性与经济性。

Abstract

In the background of “carbon emission peak and carbon neutrality”

the large-scale development and utilization of low-carbon and clean energy is the only way for China’s energy transition process. Composite energy pipeline (CEP) realizes the simultaneous transmission of electric energy and liquefied natural gas (LNG) with low transmission loss

which is an important development direction of energy transmission at present. In view of the significant increase in energy intensity and coupling degree in load-concentrated areas such as central cities

a new regional integrated energy system (RIES) based on the energy supply through CEP is constructed. The system considers the cascade utilization of CEP cooling energy

realizes the multi-energy coupling and complementation of electricity

gas

cooling and heat

and improves the energy utilization rate of the system. In order to improve the economy of system operation

an optimal dispatch model considering the electricity-gas integrated demand response of the system is established with the objectives of system energy purchase cost

and operation and maintenance cost. Finally

through simulation example

the optimal dispatch results of system energy flow in different scenarios are compared and analyzed

and the feasibility and effectiveness of the proposed system and optimization model are verified.

关键词

Keywords

references

张杨，厉彦忠，谭宏博，等 . 天然气与电力长距离联合高效输送的可行性研究［J］. 西安交通大学学报， 2013 ， 47 （ 9 ）： 1 - 7 .

ZHANG Yang ， LI Yanzhong ， TAN Hongbo ， et al . Efficient long-distance energy transmission conception ［J］. Journal of Xi’an Jiaotong University ， 2013 ， 47 （ 9 ）： 1 - 7 .

GRANT P M . The SuperCable： dual delivery of chemical and electric power ［J］. IEEE Transactions on Applied Superconductivity ， 2005 ， 15 （ 2 ）： 1810 - 1813 .

TREVISANI L ， FABBRI M ， NEGRINI F . Long distance renewable-energy-sources power transmission using hydrogen-cooled MgB 2 superconducting line ［J］. Cryogenics ， 2007 ， 47 （ 2 ）： 113 - 120 .

QIU Q Q ， ZHANG G M ， XIAO L Y ， et al . General design of ±100 kV/1 kA energy pipeline for electric power and LNG transportation ［J］. Cryogenics ， 2020 ， 109 ： 103120 .

WANG L N ， BAI G N ， ZHANG R T ， et al . Concept design of 1 GW LH2-LNG-superconducting energy pipeline ［J］. IEEE Transactions on Applied Superconductivity ， 2019 ， 29 （ 2 ）： 1 - 2 .

CHEN J H ， ZHANG G M ， QIU Q Q ， et al . Simulation and experiment on superconducting DC energy pipeline cooled by LNG ［J］. Cryogenics ， 2020 ， 112 ： 103128 .

武梦景，万灿，宋永华，等 . 含多能微网群的区域电热综合能源系统分层自治优化调度［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 12 ）： 20 - 29 .

WU Mengjing ， WAN Can ， SONG Yonghua ， et al . Hierarchical autonomous optimal dispatching of district integrated heating and power system with multi-energy microgrids ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 12 ）： 20 - 29 .

GRANT P M . Hydrogen lifts off—with a heavy load ［J］. Nature ， 2003 ， 424 （ 6945 ）： 129 - 130 .

陈宇 . 面向区域建筑的超导综合能源系统构架与本质安全化研究［D］. 成都：四川师范大学， 2021 .

CHEN Yu . Research on the architecture and intrinsic safety of superconducting integrated energy system for regional buildings ［D］. Chengdu ： Sichuan Normal University ， 2021 .

KIRSCHEN D S ， STRBAC G ， CUMPERAYOT P ， et al . Factoring the elasticity of demand in electricity prices ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2000 ， 15 （ 2 ）： 612 - 617 .

徐航，董树锋，何仲潇，等 . 基于多能互补的电/热综合需求响应［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 2 ）： 480 - 489 .

XU Hang ， DONG Shufeng ， HE Zhongxiao ， et al . Electro-thermal comprehensive demand response based on multi-energy complementarity ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 2 ）： 480 - 489 .

刘天琪，卢俊，何川，等 . 考虑联合热电需求响应与高比例新能源消纳的多能源园区日前经济调度［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 8 ）： 261 - 268 .

LIU Tianqi ， LU Jun ， HE Chuan ， et al . Day-ahead economic dispatch of multi-energy parks considering integrated thermo-electric demand response and high penetration of renewable energy ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 8 ）： 261 - 268 .

刘珮云，丁涛，贺元康，等 . 基于综合需求响应的负荷聚合商最优市场交易策略［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 8 ）： 224 - 231 .

LIU Peiyun ， DING Tao ， HE Yuankang ， et al . Optimal trading strategy for load aggregator based on integrated demand response ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 8 ）： 224 - 231 .

窦迅，王俊，王湘艳，等 . 基于演化博弈的区域电-气互联综合能源系统用户需求侧响应行为分析［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 12 ）： 3775 - 3786 .

DOU Xun ， WANG Jun ， WANG Xiangyan ， et al . Analysis of user demand side response behavior of regional integrated power and gas energy systems based on evolutionary game ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 12 ）： 3775 - 3786 .

ZHANG Y ， TAN H B ， LI Y Z ， et al . Feasibility analysis and application design of a novel long-distance natural gas and electricity combined transmission system ［J］. Energy ， 2014 ， 77 ： 710 - 719 .

张国民，陈建辉，邱清泉，等 . 超导直流能源管道的研究进展［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 21 ）： 4389 - 4398 .

ZHANG Guomin ， CHEN Jianhui ， QIU Qingquan ， et al . Research progress on the superconducting DC energy pipeline ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 21 ）： 4389 - 4398 .

张安安，张红，李茜，等 . 电-气联合储能的海上微能系统模糊随机规划［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 20 ）： 5915 - 5925 .

ZHANG An’an ， ZHANG Hong ， LI Qian ， et al . Fuzzy stochastic programming of offshore MIES including electricity and associated gas storage ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 20 ）： 5915 - 5925 .

孙亮，李佳雯，杨心贺，等 . 含相变储能的冷热电联供型微网多目标优化配置［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 10 ）： 60 - 66 .

SUN Liang ， LI Jiawen ， YANG Xinhe ， et al . Multi-objective optimal configuration of combined cooling， heating and power microgrid with phase change material energy storage ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 10 ）： 60 - 66 .

ALDAOUDEYEH A M I ， KAVASSERI R G ， LIMA I T . Characterization of forward electricity market price variations and price-responsive demands ［C］// 2017 Ninth Annual IEEE Green Technologies Conference （GreenTech）， March 29-31 ， 2017 ， Denver， USA ： 211 - 218 .

THIMMAPURAM P R ， KIM J . Consumers’ price elasticity of demand modeling with economic effects on electricity markets using an agent-based model ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2013 ， 4 （ 1 ）： 390 - 397 .

ZHANG C ， XU Y ， DONG Z Y ， et al . Robust coordination of distributed generation and price-based demand response in microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 5 ）： 4236 - 4247 .

张安安，冯雅婷，林冬，等 . 考虑天然气压力能综合利用的微能网气-电需求响应模型［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 8 ）： 19 - 27 .

ZHANG An’an ， FENG Yating ， LIN Dong ， et al . Gas-electricity demand response model for micro-energy grid considering comprehensive utilization of natural gas pressure energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 8 ）： 19 - 27 .

张虹，马鸿君，闫贺，等 . 计及WCVaR评估的微电网供需协同两阶段日前优化调度［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 2 ）： 55 - 63 .

ZHANG Hong ， MA Hongjun ， YAN He ， et al . Two-stage day-ahead optimal microgrid scheduling with coordination between supply and demand considering WCVaR assessment ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 2 ）： 55 - 63 .

卢艺，卢苑，梁俊文，等 . 含抽水蓄能电网安全约束机组组合问题的混合整数线性规划算法［J］. 电力系统保护与控制， 2019 ， 47 （ 3 ）： 39 - 47 .

LU Yi ， LU Yuan ， LIANG Junwen ， et al . Mixed integer linear programming algorithm for solving security constrained unit commitment problem of power grid with pumped storage hydro ［J］. Power System Protection and Control ， 2019 ， 47 （ 3 ）： 39 - 47 .

杨海柱，李梦龙，江昭阳，等 . 考虑需求侧电热气负荷响应的区域综合能源系统优化运行［J］. 电力系统保护与控制， 2020 ， 48 （ 10 ）： 30 - 37 .

YANG Haizhu ， LI Menglong ， JIANG Zhaoyang ， et al . Optimal operation of regional integrated energy system considering demand side electricity heat and natural-gas loads response ［J］. Power System Protection and Control ， 2020 ， 48 （ 10 ）： 30 - 37 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

考虑差异化激励的中小用户参与准线型需求响应交易机制

考虑用户响应差异的聚合商需求响应投标定价联合优化方法