Roadmapping, originated from industry as a strategic planning tool, is attracting increasing applications in academy. Based on the recognition that roadmapping is a knowledge creation process, this paper analyzes what...Roadmapping, originated from industry as a strategic planning tool, is attracting increasing applications in academy. Based on the recognition that roadmapping is a knowledge creation process, this paper analyzes what kind of support is needed or helpful for establishing a creative environment for roadmapping in academy and reviews various types of such support from the perspective of i-system methodology. As case studies of such support, this paper further introduces roadmapping pratices in Janpan Advanced Institute of Science and Technology.展开更多
综合能源系统中异质能源存在品质差异,且各子系统传输特性各异,使得传统供能可靠性的评估并不完全适用于综合能源系统(integrated energy system,IES)。为此,提出一种考虑能源品质及故障多状态的综合能源系统可靠性评估方法。首先,考虑...综合能源系统中异质能源存在品质差异,且各子系统传输特性各异,使得传统供能可靠性的评估并不完全适用于综合能源系统(integrated energy system,IES)。为此,提出一种考虑能源品质及故障多状态的综合能源系统可靠性评估方法。首先,考虑用户在供能总量和供能品质两个方面的要求,提出一种预期未供应㶲指标。其次,以供能品质是否满足用户期望为判据,计及异质能源传输延迟性,对传统的供能可靠性评估指标进行修正。再次,考虑气、热系统传输过程的动态特性,建立综合能源系统的多状态转移模型。最后,通过算例仿真验证所提方法的有效性,分析故障多状态转移模型及供能可靠性指标修正对IES可靠性评估结果的影响。展开更多
为了提升综合能源系统(integrated energy system,IES)的经济性和环保性,实现可再生能源的高效利用,文章设计了一种基于改进布谷鸟搜索(improved cuckoo search,ICS)算法的IES优化调度方法。将经济支出成本和环保支出成本组成的总支出...为了提升综合能源系统(integrated energy system,IES)的经济性和环保性,实现可再生能源的高效利用,文章设计了一种基于改进布谷鸟搜索(improved cuckoo search,ICS)算法的IES优化调度方法。将经济支出成本和环保支出成本组成的总支出成本最小作为目标函数构建了IES调度模型,通过混沌映射、动态概率和柯西变异扰动等改进策略得到了寻优性能更强的ICS算法,采用ICS算法对IES调度模型进行求解。算例分析结果表明,ICS算法求得的总支出成本最小,为12854.33元,相比其他对比算法有更好的优化效果。根据IES的调度方案,系统优先利用风、光等可再生能源,通过调节各设备出力以满足系统内部电、热、冷负荷平衡,既实现了可再生能源的高效利用,也提升了IES的经济性和环保性。展开更多
综合能源系统(integrated energy system,IES)以其高度灵活、环境友好的特点,在实现低碳经济和提高能源效率方面具有巨大潜力。然而,现有的IES建模方法难以挖掘氢能多设备的协同耦合性、且调度策略缺少市场机制的支持。因此,文中提出一...综合能源系统(integrated energy system,IES)以其高度灵活、环境友好的特点,在实现低碳经济和提高能源效率方面具有巨大潜力。然而,现有的IES建模方法难以挖掘氢能多设备的协同耦合性、且调度策略缺少市场机制的支持。因此,文中提出一种综合考虑绿色证书交易、阶梯型碳交易和需求响应的含氢IES优化调度策略。首先,建立基于电转气(power-to-gas,P2G)两阶段运行的氢能多元利用模型,推动新能源的使用;然后,建立绿证-碳联合交易机制,通过市场激励减少对化石燃料的依赖;最后,考虑综合需求响应优化用户侧用能行为,建立以经济运行成本最小为目标函数的IES优化调度模型,并通过CPLEX求解器进行求解。算例结果表明,文中所提模型能够实现IES多能耦合,提高新能源的消纳能力,减少碳排放量。展开更多
【目的】抽水蓄能机组具有灰启动潜力,将其与综合能源系统(integrated energy system,IES)的多能互补优势相结合,可适用于系统在极端事件下恢复运行。为研究灾后IES的恢复机制,提出一种抽水蓄能灰启动下冷热电互补综合能源系统(cold-hea...【目的】抽水蓄能机组具有灰启动潜力,将其与综合能源系统(integrated energy system,IES)的多能互补优势相结合,可适用于系统在极端事件下恢复运行。为研究灾后IES的恢复机制,提出一种抽水蓄能灰启动下冷热电互补综合能源系统(cold-heat-electricity IES,CHEIES)优化调度模型。【方法】首先,通过随机场景优化处理风光冷热功率不确定性问题,采用拉丁超立方抽样生成大量随机风光冷热场景,并使用概率距离快速削减法对场景数量进行削减。然后,针对灰启动下的CHEIES,以抽水蓄能作为灰启动电源为热电联产机组提供启动电源,并以灰启动效益为核心考量因素,综合构建单目标优化调度模型,引入冷热电功率平衡约束,确保IES在各种负荷情况下的稳定运行。最后,对模型进行仿真求解,并分析了各种运行方案下的优化调度策略和经济效益。【结果】配置抽水蓄能灰启动的CHEIES在应对极端自然灾害情境下展现出较高的灵活性和运行效率,与未配置抽水蓄能灰启动的方案相比,系统运行成本降低了12.14%。【结论】所提方法可充分挖掘紧急状态下CHEIES的可靠性、经济性与灵活性,为极端事件灾后IES的快速恢复提供了策略支持。展开更多
灵活应用电转气(power to gas,P2G)系统中电解水和甲烷化两阶段产出的氢气和甲烷可促进综合能源系统(integratedenergysystem,IES)消纳盈余可再生能源。传统P2G系统只考虑将甲烷作为燃气机组的燃料,未充分利用氢气高电解率的特性,造成...灵活应用电转气(power to gas,P2G)系统中电解水和甲烷化两阶段产出的氢气和甲烷可促进综合能源系统(integratedenergysystem,IES)消纳盈余可再生能源。传统P2G系统只考虑将甲烷作为燃气机组的燃料,未充分利用氢气高电解率的特性,造成能量梯级转化次数增加,能量损耗提高。应用P2G系统两阶段分别产出的氢气和甲烷耦合气网注氢(hydrogen injection into gas grid,HIGG)技术以促进IES中可再生能源的消纳。基于能量枢纽的概念,将IES系统经济性优化调度转化为混合整数规划问题进行求解。通过两个场景的仿真分析说明,相比于仅应用甲烷的传统P2G系统,IES系统中应用P2G和HIGG技术能够降低部分能量梯级转化次数和成本投入,在经济性、环保性方面都有显著提高。展开更多
为应对数据中心的能耗及碳排放量显著增加的情况,在全球推进净零排放的大背景下,建立数据中心综合能源系统(Data Center Integrated Energy System,DC-IES)已成为实现数据中心节能减排的重要途径之一。基于此,建立了一种耦合可再生能源...为应对数据中心的能耗及碳排放量显著增加的情况,在全球推进净零排放的大背景下,建立数据中心综合能源系统(Data Center Integrated Energy System,DC-IES)已成为实现数据中心节能减排的重要途径之一。基于此,建立了一种耦合可再生能源、燃气轮机、电制冷机组和吸收式制冷机组的IES系统,提出一种基于NSGA-Ⅱ的两阶段优化方法。第一阶段以考虑碳税在内的年经济成本最低为目标,确定最优设备容量;第二阶段则为直观反映各设备随负荷变化的出力响应,以典型日运行成本和碳排放量最低为双目标进行运行优化。研究结果表明:DC-IES系统中光伏和风电的总出力为24470.36 kW,相当于燃气轮机发电量的103.78%,承担了电负荷的33.01%;优化方案下,全年运行成本较以碳排放量为单目标的优化结果降低了1.3%,约37.45万元,碳排放量较以运行成本为单目标的优化结果减少3.5%,约305.48 t,有效降低了电网购电量及碳排放量,证明了所提方法在经济性和低碳性方面的优越性。展开更多
基金JAIST 21~(st) COE Program:Technology Creation Based on Knowledge Science.
文摘Roadmapping, originated from industry as a strategic planning tool, is attracting increasing applications in academy. Based on the recognition that roadmapping is a knowledge creation process, this paper analyzes what kind of support is needed or helpful for establishing a creative environment for roadmapping in academy and reviews various types of such support from the perspective of i-system methodology. As case studies of such support, this paper further introduces roadmapping pratices in Janpan Advanced Institute of Science and Technology.
文摘综合能源系统中异质能源存在品质差异,且各子系统传输特性各异,使得传统供能可靠性的评估并不完全适用于综合能源系统(integrated energy system,IES)。为此,提出一种考虑能源品质及故障多状态的综合能源系统可靠性评估方法。首先,考虑用户在供能总量和供能品质两个方面的要求,提出一种预期未供应㶲指标。其次,以供能品质是否满足用户期望为判据,计及异质能源传输延迟性,对传统的供能可靠性评估指标进行修正。再次,考虑气、热系统传输过程的动态特性,建立综合能源系统的多状态转移模型。最后,通过算例仿真验证所提方法的有效性,分析故障多状态转移模型及供能可靠性指标修正对IES可靠性评估结果的影响。
文摘为了提升综合能源系统(integrated energy system,IES)的经济性和环保性,实现可再生能源的高效利用,文章设计了一种基于改进布谷鸟搜索(improved cuckoo search,ICS)算法的IES优化调度方法。将经济支出成本和环保支出成本组成的总支出成本最小作为目标函数构建了IES调度模型,通过混沌映射、动态概率和柯西变异扰动等改进策略得到了寻优性能更强的ICS算法,采用ICS算法对IES调度模型进行求解。算例分析结果表明,ICS算法求得的总支出成本最小,为12854.33元,相比其他对比算法有更好的优化效果。根据IES的调度方案,系统优先利用风、光等可再生能源,通过调节各设备出力以满足系统内部电、热、冷负荷平衡,既实现了可再生能源的高效利用,也提升了IES的经济性和环保性。
文摘综合能源系统(integrated energy system,IES)以其高度灵活、环境友好的特点,在实现低碳经济和提高能源效率方面具有巨大潜力。然而,现有的IES建模方法难以挖掘氢能多设备的协同耦合性、且调度策略缺少市场机制的支持。因此,文中提出一种综合考虑绿色证书交易、阶梯型碳交易和需求响应的含氢IES优化调度策略。首先,建立基于电转气(power-to-gas,P2G)两阶段运行的氢能多元利用模型,推动新能源的使用;然后,建立绿证-碳联合交易机制,通过市场激励减少对化石燃料的依赖;最后,考虑综合需求响应优化用户侧用能行为,建立以经济运行成本最小为目标函数的IES优化调度模型,并通过CPLEX求解器进行求解。算例结果表明,文中所提模型能够实现IES多能耦合,提高新能源的消纳能力,减少碳排放量。
文摘【目的】抽水蓄能机组具有灰启动潜力,将其与综合能源系统(integrated energy system,IES)的多能互补优势相结合,可适用于系统在极端事件下恢复运行。为研究灾后IES的恢复机制,提出一种抽水蓄能灰启动下冷热电互补综合能源系统(cold-heat-electricity IES,CHEIES)优化调度模型。【方法】首先,通过随机场景优化处理风光冷热功率不确定性问题,采用拉丁超立方抽样生成大量随机风光冷热场景,并使用概率距离快速削减法对场景数量进行削减。然后,针对灰启动下的CHEIES,以抽水蓄能作为灰启动电源为热电联产机组提供启动电源,并以灰启动效益为核心考量因素,综合构建单目标优化调度模型,引入冷热电功率平衡约束,确保IES在各种负荷情况下的稳定运行。最后,对模型进行仿真求解,并分析了各种运行方案下的优化调度策略和经济效益。【结果】配置抽水蓄能灰启动的CHEIES在应对极端自然灾害情境下展现出较高的灵活性和运行效率,与未配置抽水蓄能灰启动的方案相比,系统运行成本降低了12.14%。【结论】所提方法可充分挖掘紧急状态下CHEIES的可靠性、经济性与灵活性,为极端事件灾后IES的快速恢复提供了策略支持。
文摘灵活应用电转气(power to gas,P2G)系统中电解水和甲烷化两阶段产出的氢气和甲烷可促进综合能源系统(integratedenergysystem,IES)消纳盈余可再生能源。传统P2G系统只考虑将甲烷作为燃气机组的燃料,未充分利用氢气高电解率的特性,造成能量梯级转化次数增加,能量损耗提高。应用P2G系统两阶段分别产出的氢气和甲烷耦合气网注氢(hydrogen injection into gas grid,HIGG)技术以促进IES中可再生能源的消纳。基于能量枢纽的概念,将IES系统经济性优化调度转化为混合整数规划问题进行求解。通过两个场景的仿真分析说明,相比于仅应用甲烷的传统P2G系统,IES系统中应用P2G和HIGG技术能够降低部分能量梯级转化次数和成本投入,在经济性、环保性方面都有显著提高。
文摘为应对数据中心的能耗及碳排放量显著增加的情况,在全球推进净零排放的大背景下,建立数据中心综合能源系统(Data Center Integrated Energy System,DC-IES)已成为实现数据中心节能减排的重要途径之一。基于此,建立了一种耦合可再生能源、燃气轮机、电制冷机组和吸收式制冷机组的IES系统,提出一种基于NSGA-Ⅱ的两阶段优化方法。第一阶段以考虑碳税在内的年经济成本最低为目标,确定最优设备容量;第二阶段则为直观反映各设备随负荷变化的出力响应,以典型日运行成本和碳排放量最低为双目标进行运行优化。研究结果表明:DC-IES系统中光伏和风电的总出力为24470.36 kW,相当于燃气轮机发电量的103.78%,承担了电负荷的33.01%;优化方案下,全年运行成本较以碳排放量为单目标的优化结果降低了1.3%,约37.45万元,碳排放量较以运行成本为单目标的优化结果减少3.5%,约305.48 t,有效降低了电网购电量及碳排放量,证明了所提方法在经济性和低碳性方面的优越性。
