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中小城镇综合供能系统开发模式决策研究

王丹  
【摘要】:我国正处于城镇化发展的关键阶段,能源消费的持续增长给资源和环境带来的压力不断增大。能源供需矛盾已成为我国未来城镇化发展的主要障碍之一,特别是中小城镇的能源开发面临诸多问题,供给侧能源利用效率低,能耗高,热电联产的优势发挥不充分;需求侧经济承受能力差,需求规模不大且分散,开放条件下能源安全问题更加复杂,严重影响了能源可持续发展,给我国中小城镇高质量发展带来巨大的挑战。综合供能已成为国际能源领域的重要战略,而综合供能的决策研究是重中之重,开展中小城镇综合供能系统开发模式决策研究,可有效缓解我国能源供需压力,提升一次能源的综合利用效率,促进可再生能源的规模化开发和消纳,实现中小城镇安全、经济、清洁的能源开发目标,推动我国社会能源的可持续发展。论文重点探讨了适用于我国中小城镇综合供能系统的开发模式,提出以煤基背压分布式热电机组为基础能源,以可再生能源为补充能源,配套热泵和储能的清洁供能方案。通过实例分析,验证了决策方法的可行性,为系统开展中小城镇综合供能开发决策提供新的思路。主要研究内容如下:(1)为缓解中小城镇能源供需矛盾,分析了中小城镇综合供能系统开发模式决策目标,探讨了中小城镇综合供能系统的开发模式。基于Nash谈判的方法,构建了中小城镇综合供能系统开发模式路径寻优模型,利用优先策略法则不断完善供能系统性能,保证决策方案在能源开发建设过程中持续占优。(2)针对综合供能系统外部条件开放程度增高,内部环境多能系统耦合的复杂问题,提出了适用于中小城镇综合供能系统安全攻防策略。运用安全博弈理论构建中小城镇综合供能系统防御者-攻击者-防御者三层零和主从博弈模型,分析攻防策略,提升系统在真实发生攻击故障情形下的防御能力。(3)针对背压机经济效益差的问题,充分挖掘可提升中小城镇综合供能系统经济性的手段,基于模糊线性规划的理论构建了综合供能系统降本增效的经济优化模型。在系统设计、机组选型和设备备用等方面展开优化分析,解决煤基背压机经济性差,峰谷调节能力弱的问题,使其具备工程应用的条件。(4)针对中小城镇清洁用能需求,提出了传统能源和新能源最佳协同合作模式。基于灰数演化博弈理论,构建传统能源和新能源复制者动态演化模型,计算模型鞍点值,分析能源合作利用的影响因素,寻求了最优稳态均衡区域,促进多能持续合作,并利用减排率测算多能合作的效果。(5)构建了中小城镇综合供能系统决策评估的指标体系,对提出的中小城镇综合供能开发模式展开系统评估。基于三角模糊数和有限理性决策方法构建了决策评估模型,筛选出的关键指标可以较为快速准确地评估中小城镇综合供能系统决策方案,为进一步优化供能方案提供决策依据。


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