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环境交易机制下多能源互补的冷热电联供系统优化调度

张晓杨  
【摘要】:进入二十一世纪以来,人类社会面临全球变暖、石油危机等诸多挑战。随着节能减排与能源高效利用的不断推进,冷热电联供(Combined Cooling Heating and Power, CCHP)系统是将制冷、供热(采暖和供热水)及发电过程一体化的多供能系统,解决了电能与冷热能的联合供应问题,是供能技术发展的方向和趋势。同时,为了减少温室气体排放和保护环境等,各国先后出台了一系列的环境政策,以达到资源优化配置和降低污染控制成本的目的。因此,环境交易机制下化石燃料、可再生能源等多种能源互补的冷热电联供系统优化调度与安全经济运行是节能减排领域的重要研究方向,不仅能促进我国经济可持续发展,而且为制定合理的可再生能源利用政策有一定参考价值,具有重要的实际研究意义。 首先,将可交易的绿色证书引入到冷热电联供系统中,考虑了绿色证书交易机制给可再生能源生产带来的收益。然后,基于风速、太阳辐射强度的概率分布,考虑不确定的风电机组和光伏阵列出力,并在满足电力网络安全运行约束和冷热水管道安全运行约束的前提下,以系统总成本最小为目标,提出了绿色证书交易下化石燃料、可再生能源等多种能源互补的冷热电联供系统优化调度模型,以实现可再生能源的最大化利用。最后,以IEEE14节点系统为例,分析优化算法、绿色证书交易价格和可再生能源配额指标对调度结果的影响,验证了所提出的优化调度模型及其算法的有效性和合理性,结果表明,合适的绿色证书价格和可再生能源配额指标有助于选取最优的调度方案,提高了调度的灵活性。 将排污权交易机制引入到冷热电联供系统中,考虑排污权交易给化石燃料机组生产带来的排放成本,以系统总成本最小为目标,提出了排污权交易下多重网络的冷热电联供系统的优化调度模型,以实现系统污染气体排放的减少和可再生能源的最大化利用。最后,以15节点系统为例,分析优化算法、排污权交易对调度结果的影响,验证了所提出的模型及其算法的有效性和合理性,结果表明,合适的排污权交易价格有助于选取最优的调度方案,提高了调度的灵活性。 针对优化调度问题的非凸性,本文引入全局下降法(GDM)来搜索全局最优解。该算法在原对偶内点法搜索局部最优解的基础上,借助全局下降函数来搜索过渡点(Transitional Point),并以过渡点为起点继续搜索下一个局部最优解,直到无法找到新的过渡点为止,通过不断更新局部最优解,来实现算法的全局寻优。 结果表明全局下降法是一种有效的针对多能源互补的CCHP系统优化调度问题的求解算法。本文建立的优化调度模型对提高能源利用率、增加可再生能源生产和减少污染物排放具有重要的意义,有利于资源的优化配置和降低系统总成本。


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