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冷热电联供型微电网优化配置与运行研究

彭树勇  
【摘要】:随着我国现有能源利用形式和环境污染的矛盾日益突出,迫使可再生能源和清洁能源的利用提到了前所未有的重要位置。天然气冷热电联供型微电网系统以其多样的供能形式和清洁高效的能源利用模式得到各国广泛的重视,已经成为第二代能源技术研究的重点。冷热电联供型微电网系统是以联供设备为核心,可实现能源梯级利用,并包含其他的分布式发电单元,靠近负荷侧和消纳可再生能源,便于能量管理,存在多种能量平衡的微电网形态。它具有能源利用效率高、供电可靠性高、控制灵活、运行模式多样和环境污染小等特点。本文主要研究了以燃气轮机为联供核心设备的冷热电联产系统的优化配置和优化运行,其中该系统中还包含了光伏电池和蓄电池分布式单元。主要研究内容如下: 论文首先介绍了冷热电联供型微电网发展现状,给出了详细的燃气轮机、光伏电池、蓄电池数学模型,其中有燃气轮机单位容量成本函数,以及发电效率和制热效率随负载率的变化函数;对蓄电池KiBAM模型进行了离散化,以便于适用于本文优化;光伏电池采用概率模型,方便用于随机模拟。 然后,对本文中冷热电联供型微电网优化求解算法进行介绍,并建立冷热电联供型微电网的性能指标;根据提出的性能评价指标分别以最小综合费用、最小二氧化碳排放和最小一次能源消耗为目标函数,建立了冷热电联供优化规划和运行数学模型。 最后,采用蒙特卡罗随机模拟方法处理光伏出力和负荷的不确定性,仿真分析了冷热电联供系统三种方案配置情况,并分别分析了冷负荷、热负荷和电负荷不同方差下对系统设备配置的影响和分析冷热电负荷同时在不同方差变化下的系统配置情况;分析了蓄电池和蓄热槽在平移负荷的作用,以及冷热电联供型微电网优化运行所采用多目标粒子群优化方法,综合考虑了冷热电联供型微电网系统的经济性、环保性和节能性的运行策略。 本文所做工作可为冷热电联供型微电网系统优化配置和能量优化管理提供建议,提高能源利用效率,增强微电网系统消纳可再生能源的能力。


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