空间与技术聚合对最优能源系统设计的影响
最优化与控制
2021-11-24 v1
摘要
设计具有高比例可再生能源的最优能源系统在计算上具有挑战性。在设计过程中考虑更大的空间范围和更细的详细程度会加剧这一挑战。本文研究能源系统模型的空间与技术聚合，作为一种降低复杂度的技术。为此，引入了一种基于模型参数（如可变可再生能源(VRES)时间序列与容量、传输容量与距离等）的新型两步聚合方案。首先，对模型区域进行聚合以获得缩减的区域集合。该聚合基于一种整体方法，考虑所有模型参数以及区域的空间连续性。接下来，对每个新定义区域中存在的每种VRES进行技术聚合。每种VRES基于时间剖面进行聚合以获得代表性集合。针对一个欧洲能源系统情景，分析了这些聚合对成本最优能源系统设计的精度与计算复杂度的影响。进行聚合以获得不同数量的区域与VRES类型的组合，并将结果与初始空间分辨率（96个区域，每区域68种VRES类型）进行基准对比。结果表明，当考虑较少数量的区域和/或VRES类型时，系统成本偏差显著。随着区域数量和VRES类型数量的空间分辨率提高，系统成本先波动并在某点趋于稳定，接近基准值。可基于可接受的成本偏差与稳定点确定最优组合。例如，若可接受<5%的偏差，则每区域33个区域和38种VRES类型是最优的。在此设置下，系统成本被低估4.42%，但运行时间减少了92.95%。
引用
@article{arxiv.2111.11988,
title = {Impact of Spatial and Technology Aggregation on Optimal Energy System Design},
author = {Shruthi Patil and Leander Kotzur and Detlef Stolten},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.11988},
year = {2021}
}
备注
18 pages, 14 figures