运行优化

借助数字化与智能化技术手段，构建区域能源互联网边云协同智能理论与关键技术，对于实现能源互联网的全景感知和运行优化具有重要意义，是实现多种能源协同互补与清洁能源高效消纳的重要手段。本报告，首先对区域能源互联网的研究背景与意义，如何通过人工智能实现数字化赋能进行概述；在此基础上，提出区域能源互联网边云协同优化整体框架与关键技术；最后，对区域能源互联网边云协同智能优化技术的发展趋势进行展望。

本成果涉及燃料特性、锅炉设计、运行优化、环保等较宽技术领域。 煤炭高效梯级综合利用是国家重要发展战略之一。半焦是烟煤或褐煤经热解，脱除部分水分及挥发分形成的固态物质，属于煤化工的副产品之一，产量较大，但在冶金等传统行业利用不足 40%，严重阻碍该产业持续健康发展。电站煤粉锅炉及工业炉可消纳半焦产能，且半焦具有高热值、低硫、低氮等优点，是洁净可靠的发电燃料，但其挥发分低、磨损性结渣性强，易引起燃烧不稳、设备损耗、结渣沾污重等问题，制约其在电站煤粉锅炉及工业炉的规模化应用。 本成果可拓宽火电行业燃料选择范围，提升企业燃料安全性与企业竞争力，实现发电、煤炭与化工等企业的共赢，同时对国家煤炭综合利用具有积极的推动作用，并为我国其它超低挥发分燃料的研究与利用提供可靠的技术支持和手段，对电力行业的科技进步具有推动作用。

交直流混联的配电方式是未来配电网的一种重要发展方向，为克服其中各子系统分属不同利益主体而带来的功率信息传递的限制，提出了一种基于改进分析目标级联法的交直流混联配电网分布式优化运行方法。首先，针对交直流混联配电网的直流、换流站和交流区域，分别建立包含自身区域运行优化与区域间交互功率运行优化的模型；其次，采用分布式优化的思想，将交互功率作为共享变量，对模型目标函数进行解耦，并在传统的分析目标级联法中引入一个平衡系数，来解决因惩罚乘数初值选择不当，子系统函数项与惩罚项权重不平衡情况下算法性能不好的问题，在一致性约束下迭代求解分布式模型；最后，通过算例仿真，进行模型的有效性、改进算法性能以及分布式模型通用性的验证。

以能源交易为背景，针对多微电网合作中的运行优化问题，提出了基于Nash议价模型的合作博弈策略，旨在实现微电网之间的合作，以最大化整体利益，同时考虑能源交易和成本优化。首先，将各微电网视为博弈参与者，构建了基于Nash议价理论的多微电网合作博弈模型，通过选择能源交易策略和运行策略来影响其能源成本和效益。其次，采用交替方向乘子法(alternating direction multiplier method, ADMM)求解此多参与者优化问题，通过将原问题分解为子问题并引入乘子变量来实现迭代求解。最后，在每次迭代中，各微电网根据其局部信息更新能源交易和运行策略，并利用乘子变量进行信息交换和博弈协调，以达到全局一致性。结果表明，该策略在多微电网合作中能够实现整体性能的提升，有效促进了可再生能源的消纳水平，平衡了各参与者的利益，同时降低了能源成本。

针对区域综合能源系统中多元异质能源的运行优化问题，提出了一种针对多能源协同供应的多储能系统协同运行优化方法。首先，结合综合能源系统的架构特征和系统的运行需求，建立了基于多目标优化的多储能系统协同运行优化模型。然后，综合考虑经济、环境和能效3个目标，采用改进的多目标粒子群优化算法结合逼近理想解排序法优化系统运行参数。最后，以国内某区域综合能源系统为例进行了案例分析，并探究了不同储能策略对系统的运行性能和协同优化效果的影响。研究发现，实施多储能系统协同优化策略，可以显著提升系统的经济性、环保性和能源效率。所提策略为区域综合能源系统中的多储能系统协同优化和多能源协同供应提供了可行的解决方案。

为掌握超临界循环流化床机组的深度调峰能力，科学参与辅助服务市场，有必要对存量机组深度调峰性能深入研究。 方法 从安全性、经济性及环保性3个维度分别开展了40%和30%额定负荷连续试运行、锅炉燃烧优化调整、锅炉效率和汽机热耗率性能测试，实施了给水泵单泵运行、压力曲线优化、锅炉氧量、床压调整等10余项优化措施。 结果 实现了连续12天30%额定负荷连续运行，40%和30%额定负荷深度调峰对煤耗的影响分别约为52、72 g/(kW·h)。 结论 350 MW等级超临界循环流化床机组具有良好的深度调峰能力，不需改造30%额定负荷工况，不需投油稳燃且锅炉保持较高效率，汽轮发电机组本体、热力系统、辅机设备等监视参数正常，主要烟气污染物实现超低排放。

针对煤矿开采过程中碳排放量高以及乏风、瓦斯、矿井涌水等伴生能源得不到及时有效利用的问题，提出一种低碳经济运行的矿区综合能源系统(coal mine integrated energy system, CMIES)。首先，为使矿区伴生能源得到充分利用，搭建了一个包含燃气轮机、乏风氧化发电单元、水源热泵等设备的CMIES模型。其次，为降低矿区碳排放量，在CMIES中加入光伏、风电、电转气与氢燃料电池等设备。同时，引入阶梯式碳交易机制与绿色证书交易机制(green certificate trading, GCT)，通过“双机制”模型来约束系统碳排放、激励新能源设备出力。最后，调用CPLEX商业求解器，以购能成本、新能源设备运行成本、碳排放成本最小为目标函数进行求解。结果表明：优化后的CMIES碳排放量显著降低，运行成本大幅减少。

随着配电网拓扑结构的复杂程度提高，针对高比例可再生能源出力预测误差会导致配电网优化调度决策的准确性下降的问题，提出考虑分级重构方法的配电网安全低碳两阶段优化方法。首先，分析了配电网两类分级开关的影响程度和两阶段运行优化框架。其次，提出了配电网日前-日内两阶段优化方法，通过协调分级开关动作、储能系统、工业负荷需求响应等手段实现配电网最优化运行。然后，考虑到光伏出力在不同时间尺度上预测误差，分别构建了以低碳性为目标的日前全局低碳经济调度模型及以安全性为目标的日内滚动安全经济调度模型。最后，算例验证了所提模型能够在光伏高比例渗透背景下，有效支撑复杂配电网安全低碳运行。