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基于热电气融通及储能的分布式能源网络优化调度研究

周亚熙  
【摘要】:分布式能源系统能够合理有效利用清洁与可再生能源,被认为是解决能源危机和环境污染问题的一个重要途径。但由于传统分布式能源系统通常为“点对点”供应,供给与负荷两端的波动性容易导致供需错位,从而降低其潜在的节能减排功效。为解决上述问题,诞生了分布式能源网络概念,其以能源融通方式连接区域内多个分布式能源系统,并集中调度能源网络内供能关系,以达到区域内能源供需之间的动态平衡。其中,优化调度过程是提升分布式能源网络能源利用效益的关键。随着分布式能源网络的应用发展,其供需结构复杂度不断提高,能源融通种类变得更加丰富,储能系统的应用进一步加深,这些因素都对优化调度模型与求解算法提出了更高的要求。如何在分布式能源网络复杂结构应用背景下,制定科学合理有效的优化调度方案,成为分布式能源网络研究中亟需解决的重要问题。基于此,本文对基于热电气融通及储能的分布式能源网络优化调度问题进行研究。首先,搭建以包含储能的分布式能源系统为节点,热电气融通网络为框架的分布式能源网络优化调度模型。其次,选取粒子群优化算法作为求解算法,并基于二级寻优与动态拓扑结构方式针对性改进算法,以降低模型变量过多所带来的收敛缺陷与局部最优风险,从而更好的适应分布式能源网络复杂结构下的优化调度求解。最后,基于中德生态园分布式能源网络项目,对所提模型及求解算法的有效性进行算例验证。算例结果表明,模型及求解算法可以科学有效的解决基于热电气融通及储能的分布式能源网络优化调度问题。优化调度过程可以最优化储能系统调配策略,有效缓解能源网络供需矛盾,降低用能成本。储能系统可以在保证经济性的前提下,提高可再生能源利用率,降低CO_2排放。改进后算法可有效降低粒子维度,提高运算准确性与收敛性能。本文创新点主要包括以下两方面:(1)构建优化调度模型及求解算法,成功耦合储能系统、热电气融通网络以及分布式能源系统的能流关系,有效解决基于热电气融通及储能的分布式能源网络复杂结构下的优化调度问题。完善多能融通情况下的分布式能源网络优化调度理论,丰富分布式能源网络层面的储能调配优化研究,深化分布式能源网络应用价值与应用深度。(2)通过两方面改进粒子群优化算法作为分布式能源网络复杂结构下的优化调度求解算法。第一,基于二级寻优降低粒子维度,提升求解过程收敛性能。第二,建立新型动态拓扑结构,降低求解过程中的局部最优风险。并通过算例证明了算法的有效性,为解决分布式能源网络优化调度问题提供了一种新的思路。


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