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多能互补微网运行优化研究

陈颖倩  
【摘要】:在区域能源互联网大力推进、绿色低碳经济大力发展和多能流耦合度不断增加的背景下,集成多种分布式可再生能源机组、能源转换装置和储能装置的多能互补微网能够实现能量的生产、转换、存储与分配,具有较高的灵活性,其作为能源互联网的神经末梢,可以提高能源利用效率、降低环境污染,具有良好的社会和经济效益。目前,多能互补微网运行优化作为多能互补微网研究的核心领域之一,仍有许多问题亟待解决。一方面,如何在满足安全性、稳定性和环保性的条件下实现系统的最优运行;另一方面,如何利用运行优化策略减少可再生能源发电的波动性和随机性对系统造成的影响。基于此,本文主要研究内容如下:(1)对多能互补微网的系统结构进行介绍,并搭建各单元数学模型。简要阐述了多能互补微网的供能结构,分析了并网运行和孤岛运行两种运行模式,对网内风机、光伏、热泵、冷热电联供(Combined Cooling,Heating and Power,CCHP)系统和储能装置等设备的出力特性和运行特性进行了分析,并建立了对应的数学模型。(2)对含热泵和相变储能的多能互补微网运行优化方法进行研究。为缓解用能紧张,提高能源利用效率和增强系统调节的灵活性,构建了一个含光伏、风机、空气-地源热泵、蓄电池和相变储能装置的系统,以调度周期内系统运行成本最小为目标,建立多能互补微网运行优化模型,综合考虑各储能装置和能源转换机组的运行特性,采用混合整数线性规划方法进行求解,得出各机组的最优出力和总运行费用,验证了所提模型的经济有效性。(3)对含CCHP系统的多能互补微网运行优化方法进行研究。引入CCHP系统,以一个含光伏、风机、地源热泵、CCHP和储能单元的CCHP型多能互补微网为例进行分析。以系统运行成本最小为目标,建立CCHP型多能互补微网运行优化模型,采用混合整数线性规划方法进行求解,得出各机组的最优出力和总运行费用,仿真结果表明了所建模型的经济有效性。(4)提出了一种考虑联络线功率波动和需求响应的CCHP型多能互补微网运行优化模型。考虑终端负荷的调度价值,以最小化联络线功率波动和系统运行成本为目标,建立考虑联络线功率波动和需求响应的CCHP型多能互补微网运行优化模型,采用混合整数线性规划方法进行求解,得出各机组的最优出力和系统综合费用。仿真结果表明该方法能够有效平滑联络线功率波动曲线,降低系统的综合成本,具有良好的综合效益。


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