綜合能源系統(tǒng)研究的國內(nèi)外文獻綜述3000字

綜合能源系統(tǒng)研究的國內(nèi)外文獻綜述1.1綜合能源系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀眾所周知石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源屬于不可再生能源，并且隨著社會的發(fā)展和人們需求的提高，傳統(tǒng)化石能源終將會被消耗殆盡。因為減少能源消耗對于現(xiàn)在這個發(fā)展越來越迅速的世界來說無疑是不可能的，所以人們只能從提高能源利用率、尋找新能源、擴大可再生能源使用規(guī)模來解決問題。為了解決這個問題，科學(xué)家們提出了“綜合能源系統(tǒng)”這個概念。文獻REF_Ref71747499\r\h[5]對其的定義為綜合能源系統(tǒng)是指在規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和運行等過程中，通過對各類能源的產(chǎn)生、傳輸與分配(能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò))、轉(zhuǎn)換、存儲、消費等環(huán)節(jié)進行有機協(xié)調(diào)與優(yōu)化后，所形成的社會綜合能源產(chǎn)供消一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)將以往單獨規(guī)劃、獨立運行的各個能源網(wǎng)絡(luò)通過耦合設(shè)備連接起來，從而成為一個巨大的系統(tǒng)，其能源利用率、安全性、靈活性以及受到災(zāi)害后能夠自我恢復(fù)的能力將大大提高。國外對于綜合能源系統(tǒng)的研究開始得相對比較早，文獻REF_Ref71747509\r\h[6]中美國于2001年提出發(fā)展綜合能源系統(tǒng)的相關(guān)計劃，目的是提高清潔能源的比重，在2007年頒布能源獨立和安全法(EISA)明確要求開展綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃，在奧巴馬的第一任期內(nèi)將智能國家電網(wǎng)列入美國國家戰(zhàn)略。在文獻REF_Ref71747521\r\h[7]中加拿大2009年通過了旨在推動該國綜合能源系統(tǒng)相關(guān)研究的報告，明確指出要在建成能夠覆蓋全國的社區(qū)綜合能源系統(tǒng)，還推出多個重大課題和研究項目例如CleanEnergyFund、ecoENERGY、BuildingCanadaPlan等來對綜合能源系統(tǒng)進行全方位的研究。在文獻REF_Ref71747533\r\h[8]中提到，歐盟作為最早提出綜合系統(tǒng)概念并致力于實現(xiàn)它的團體，其在綜合能源系統(tǒng)概念尚未提出時，就已經(jīng)有相關(guān)研究項目是致力于解決能源系統(tǒng)優(yōu)化問題、多種能源(傳統(tǒng)能源與可再生能源)之間的互補優(yōu)化問題，各成員國也在歐盟框架開展適合自己情況的相關(guān)研究，例如英國的HDPS項目注重電網(wǎng)與可再生能源之間的協(xié)調(diào)，而德國則每年投入3億歐元用于能源系統(tǒng)之間的優(yōu)化協(xié)調(diào)工作。在文獻REF_Ref71747546\r\h[9]中日本作為亞洲最早公布開展綜合能源系統(tǒng)的國家，在2009年認為建設(shè)覆蓋全面的綜合能源系統(tǒng)可以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和提升能源利用率，其2010年發(fā)起的JSCA項目致力于建設(shè)更加全面的社區(qū)綜合能源系統(tǒng)，能夠覆蓋居民生活的多個方面。我國對于綜合能源系統(tǒng)的研究起步比較晚，文獻REF_Ref71747557\r\h[10]中提到的2014年習(xí)總書記在APEC會議上表示在2030年我國二氧化碳排放量將達到峰值，因此開展綜合能源系統(tǒng)相關(guān)研究勢在必行，目前中國已通過973、863研究計劃，開啟了多項與綜合能源系統(tǒng)有關(guān)的研究項目，并且與其他幾個國家進行合作來構(gòu)建安全、高效、清潔的綜合能源系統(tǒng)。在國內(nèi)也自己開展幾個示范性項目，例如北京延慶縣主動配電網(wǎng)項目(利用當(dāng)?shù)乜稍偕茉吹母邼B透率，通過大數(shù)據(jù)平臺對能量實現(xiàn)合理分配和用戶側(cè)需求分析)、上海迪士尼度假區(qū)示范項目(對能量的多級利用，建設(shè)能源集中控制系統(tǒng)對能源進行分配使得一次能源利用率達80%，同時高效集成用戶側(cè)管理系統(tǒng))、崇明島示范項目(以碳中性為目標，實現(xiàn)對可再生能源的大規(guī)模利用)。在文獻研究方面，由于我國起步較晚，文獻數(shù)量與國外相比要少一些。在國外，文獻REF_Ref71747568\r\h[11]就天然氣網(wǎng)絡(luò)與電力網(wǎng)絡(luò)的運行約束以及風(fēng)電的不確定性提出了一種魯棒優(yōu)化模型用于分析天然氣、煤炭和電力基礎(chǔ)設(shè)施之間的相互依賴關(guān)系。文獻REF_Ref71747580\r\h[12]中探究了綜合能源系統(tǒng)最優(yōu)能量流的問題，基于能源樞紐的概念，討論了考慮儲能裝置的多種能源和能源載體。在國內(nèi)，文獻REF_Ref71747594\r\h[13]將區(qū)域綜合能源系統(tǒng)分為三種運行模式：完全解耦、部分解耦、完全耦合，并提出適用于以上三種模式的混合潮流算法。在文獻REF_Ref71747616\r\h[14]中對各個能源系統(tǒng)進行層次劃分并對其關(guān)鍵元件進行分析，最后提出基于能源集線器和多能互補思想的關(guān)于綜合能源系統(tǒng)的研究思路。文獻REF_Ref71747628\r\h[15]提出了一種新的擴展牛頓-拉夫遜法來計算電、熱、氣系統(tǒng)的能流。文獻REF_Ref71747640\r\h[16]針對綜合能源系統(tǒng)的儲能裝置進行優(yōu)化配置，使得電熱冷多種儲能設(shè)備協(xié)調(diào)儲能，最終使其達到經(jīng)濟性目標。1.2儲能技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀儲能技術(shù)簡單來說就是將即產(chǎn)即銷的電能通過物理或者化學(xué)手段轉(zhuǎn)為其他形式的能量比如勢能、化學(xué)能、動能等，然后將其儲存起來的技術(shù)。文獻REF_Ref71747659\r\h[17]提到儲能系統(tǒng)按照其儲存方式可分為物理儲能、電磁儲能、電化學(xué)儲能和相變儲能四種類型。其中物理儲能是將電能轉(zhuǎn)化為勢能或者是動能的儲能方式，其包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能；電磁儲能是將電能轉(zhuǎn)化為電磁能的儲能方式，其包括超導(dǎo)、超級電容和高能密度電容儲能；電化學(xué)儲能是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的儲能方式包括鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子、鈉硫和液流等電池儲能；相變儲能則是利用相變材料(PCM)的儲熱特性來使電能轉(zhuǎn)化為熱能包括冰蓄冷儲能等。儲能系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)運行中一個重要的部分，具有將負荷低谷時多發(fā)出的電能通過時空平移特性供給負荷高峰時使用的能力，這樣可以更有效的利用電力設(shè)備、降低電網(wǎng)運行成本、提高可再生能源與清潔能源的并網(wǎng)容量和提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與靈活性。因此，儲能系統(tǒng)一直以來都是國內(nèi)外研究應(yīng)用的對象。目前儲能系統(tǒng)隨著技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)出現(xiàn)了各種各樣用于不同場景的儲能方式。抽水儲能應(yīng)用最為廣泛，其主要作用是調(diào)峰填谷、調(diào)頻等；壓縮空氣儲能主要用于平衡負荷、調(diào)節(jié)頻率等；飛輪儲能主要用于電網(wǎng)調(diào)峰與頻率控制；超導(dǎo)電磁儲能主要用于功率補償、頻率調(diào)節(jié)、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面；電池儲能主要是在發(fā)電廠、變電站供電中斷時能夠作為單獨的電源給其裝置進行供電，相當(dāng)于后備電源的作用。對儲能技術(shù)的研究主要集中在容量優(yōu)化以及優(yōu)化配置方面。文獻REF_Ref71747674\r\h[18]從儲能系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的平抑功率波動、改善電能質(zhì)量以及對凈負荷削峰填谷三個作用出發(fā)，建立了一個多目標配置優(yōu)化的模型，并用理想極小點法求解模型。文獻REF_Ref71747688\r\h[19]以電池-超級電容器的混合儲能系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以等效循環(huán)壽命曲線建立了電池使用壽命的量化模型，通過分析儲能系統(tǒng)的成本結(jié)構(gòu),建立目標函數(shù)以系統(tǒng)運行最小成本為目標,并使用粒子群算法來進行求解,最后證明采用混合儲能系統(tǒng)替代單類型電池儲能系統(tǒng)可以大幅降低運行成本,提高光儲系統(tǒng)的經(jīng)濟性。文獻REF_Ref71747700\r\h[20]將儲能電池與超級電容兩個儲能裝置合并為一個混合儲能系統(tǒng)，通過基于模糊控制的控制策略來協(xié)調(diào)兩個儲能裝置的儲能策略，使其具有良好的儲能效果和有功補償效果?？傊畠δ芟到y(tǒng)需要向著大容量、低成本這兩個方向進行發(fā)展。儲能系統(tǒng)容量越大，意味著它能夠更加有效的利用電網(wǎng)中的電能，對電網(wǎng)中的電能進行靈活的調(diào)度。儲能系統(tǒng)的運行成本降低，意味著儲能系統(tǒng)可以更大規(guī)模的在電網(wǎng)中使用，從而能夠更好的平抑負荷波動、提高電力設(shè)備利用率、提高電網(wǎng)運行的可靠性和靈活性。參考文獻中華人民共和國國家能源局．2015年風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況[EB/OL]．中華人民共和國國家能源局，(2016-02-02)．/2016-02/02/c_135066586.htm鄭樂,胡偉,陸秋瑜,閔勇,袁飛,高宗和.儲能系統(tǒng)用于提高風(fēng)電接入的規(guī)劃和運行綜合優(yōu)化模型[J].中國電機工程學(xué)報,2014,34(16):2533-2543.嚴干貴,劉嘉,崔楊,穆鋼,李軍徽,葛維春,葛延峰.利用儲能提高風(fēng)電調(diào)度入網(wǎng)規(guī)模的經(jīng)濟性評價[J].中國電機工程學(xué)報,2013,33(22):45-52+9.曹詩云.電氣互聯(lián)綜合能源系統(tǒng)的分布式優(yōu)化調(diào)度[D].華南理工大學(xué),2020.賈宏杰,穆云飛,余曉丹.對我國綜合能源系統(tǒng)發(fā)展的思考[J].電力建設(shè),2015,36(01):16-25."GRID2030"Anationalvisionforelectricity’’ssecond100years.DOEofUnitedStates./eventcalendar/files/20050608125055-grid-2030.pdfCombiningourenergies:IntegratedenergysystemsforCanadiancommunities.GovernmentofCanada.http://publications.gc.ca/collections/collection2009/parl/xc49-402-1-1-01e.pdf.Thefifthframeworkprogramme.EuropeanCommission.http://ec.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