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。

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。

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。

为实现新型电力系统的低碳经济目标，提出一种计及生命周期评价(life cycle assessment, LCA)的源荷双侧合作博弈优化调度模型。首先，考虑灵活可调度的柔性负荷，构建含热电联产机组、燃气锅炉、电转气等设备的源荷双侧合作运行框架。然后，运用LCA方法分析源荷双侧中不同能源链的温室气体排放，并结合碳交易机制，建立碳交易成本计算模型。最后，基于合作博弈策略，建立以源荷合作联盟总成本最小为目标的源荷双侧协同运行优化模型，并利用改进的Shapley值法对成员合作收益进行分配。算例分析表明，所提模型有利于降低系统运行的总成本、减少系统碳排放量、提升可再生能源消纳量，有效促进系统低碳经济的发展。

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。

我国电厂凝结水精处理系统的高速混床承担着净化电厂给水水质的重任，其在“正向水锤”的冲击负荷下，布水装置易损坏，导致高混出水水质恶化、周期制水量下降、酸碱耗上升，从而引起热力设备积盐、结垢和腐蚀等问题，以及在“逆向水锤”发生时树脂倒灌导致停机事故，这对机组运行的安全性和经济性造成了显著影响。项目组依靠西安热工院研究开发基金项目与吉电股份白城发电厂委托项目等的支持，针对以上问题，做了以下四方面研究：分析现有高速混床布水装置偏流的原因，确定传统的多孔板拧水帽式布水装置设计缺陷所导致的损坏问题为主要原因；提出了高速混床计算机流体力学模拟优化方法，确定评价指标和参数，解决高流速、高压力等极端工况下高纯水处理难以在实验室进行动态模拟试验的技术难题；研究提出高速混床新型布水装置的技术方案，并利用仿真模拟方法对设计参数进行优化，开展工业试验，对技术方案进行验证和评价；确定“逆向水锤”发生原因为混床进口突然失压所致，开发了防止精处理混床树脂倒灌的智能化装置。 本项目成功研发了提高精处理混床布水均匀性的技术及产品，并依托承担的多项精处理混床运行优化项目，对该技术不断升级，最终形成了极端条件下高速混床均匀布水的关键技术，并开发了相关的产品。该技术已授权专利5项，申请专利5项，发表核心期刊论文4篇，制定并发布企业标准1项本技术应用后，使我国电厂混床出水水质与单位体积树脂周期制水量均达到国际领先水平，彻底解决了混床树脂倒灌造成停机等严重事故的问题，延长了电厂锅炉与汽机设备的使用寿命。本项目研究成果已在国内35家电厂40台机组158台混床进行了推广应用，该技术推广至今累计节约酸碱用量10000吨以上，减少高盐废水排放150万吨以上，节约除盐水100万吨以上，节水减排效显著。目前全国95%以上的电厂混床采用传统布水装置，而全国的混床保有量达6000台以上，另外我国及“一带一路”国家新建发电厂的混床数量也非常庞大，因此该技术推广应用前景十分广阔。