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计及多类型储能的电热联合系统低碳经济调度研究

李敏超  
【摘要】:随着全球能源紧张和环境污染问题的日益严重,世界各国认识到改善能源结构促进新能源发展的重要性。风电作为可再生能源具有绿色低碳环保等优点,但由于北方供暖地区电源结构以及风电反调峰特性给风电并网带来困难,导致风电等清洁能源无法充分利用。另外,以单一经济运行成本为优化目标的传统调度方式难以满足低碳可持续发展的要求。因此,探究兼顾风电消纳和经济环境效益的新型优化调度方法是当前研究的重点。本文在改进传统电热联合系统模型基础上,对综合考虑碳交易成本和多类型储能形式的优化调度问题开展研究。首先,通过分析热电机组运行特性,研究电热联合系统产生弃风的机理,分析增加储热装置、电锅炉、电储能对系统灵活性的影响。另外,在研究碳交易机制及碳排放初始配额分配方式基础上,深入分析引入碳交易成本对电热联合系统调度的影响。然后,为减少电力行业发电过程中碳排放对环境的污染、提升风电消纳比例,提出考虑电储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度模型。该模型综合考虑常规火电机组发电成本、热电机组发电成本、风电运行维护成本、弃风惩罚费用、电储能运行成本、碳交易成本及系统各单元相关约束等因素,在保证系统安全可靠的基础上采用Yalmip+Gurobi工具箱求解所建模型。通过算例对比分析,验证了碳交易对电热联合系统能源结构的优化作用,以及在碳交易下电储能对提升系统风电利用率和经济环境效益的有效性。最后,为进一步提升系统的风电消纳效果和经济环境效益,提出了一种以电锅炉、电储能、储热为核心的多类型储能模型,并对其能量转换、存储以及输出环节进行精细化建模。在此基础上构建计及多类型储能的电热联合系统低碳经济调度模型,该模型以综合运行成本最低为优化目标,兼顾系统运行过程中能量平衡等因素。通过算例仿真分析该调度方式下风电消纳效果和碳排放情况,并进一步研究了碳交易价格对系统调度结果的影响。本文研究工作为推动风电产业及低碳电力发展提供了理论依据。


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