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基于能效的多能互补型微电网在工业园区的应用研究

黄静  
【摘要】:能源是人类社会赖以生存发展的重要基础,但从世界范围来看,能源的可持续发展问题却始终没有得到根本解决。在能源需求与环境保护的双重压力下,清洁能源的使用越来越多地渗透到人类发展的各个环节,例如,分布式光伏的大规模建设、电动汽车的持有量逐年攀升、煤改电(气)的推广建设等等,愈来愈多的应用场景表明传统能源应用结构的变革势在必行。在我国,工业的发展一直属于经济增长的持久动力,而工业用电也在相当长时间内都属于全社会用能的“压舱石”,研究工业园区的用电策略,提高园区用能效率,构建符合现代社会发展的生态、绿色、高效能工业园,也是未来的发展趋势。基于目前多数工业园区用电还停留在传统城市配电网络统一供应、用电成本高、降本空间大的现状,本文提出构建一种多能互补型微电网组网架构,接纳多能分布式能源的综合接入,并以能效最优为目标,提出一种优化运行调控策略模型,实现冷、热、电等多种能源的梯阶应用。本文的主要研究工作包含以下几个方面:(1)构建了多能互补型微电网的组网架构,该组网架构可接纳多种分布式能源的接入,实现工业园区多样化的能源需求形式;以能量汇集线的方式给出工业园区不同形式用能的能量供需平衡关系,并对园区各种用能的联动设计进行分析说明,从理论上实现园区内冷、热、电、气负荷的能量流动平衡,为后续章节调控运行策略研究奠定基础。(2)针对多能互补型微电网的调控运行,提出一种能效最优的调控策略。该策略以工业园区多能互补型微电网的耗能成本最优为目标,通过对供能系统中各设备的能量模型进行分析,建立经济运行调控模型,利用动态规划算法对模型进行求解,确定各类供能系统的生产配比计划。采用分层控制的总体调控原则,由总协调控制层、能源子系统协调控制层、微源子系统层共同完成整个微网的调控运行。在调控方案制定阶段,基于多能互补型微网在工业园区应用的经济性考虑,将调控策略与峰/平/谷电价机制融合,分别制定电能、冷能、热能供应的调控方案。(3)以北方某工业园区多能互补型微电网为算例,基于MATLAB软件的计算环境,对本文所提出的能效最优的运行调控策略进行仿真计算与分析。选取夏季典型日和冬季典型日进行冷、热能供应调控方案计算,仿真计算结果验证了本文所提出的能效最优的运行调控策略的合理性与有效性。


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