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考虑系统与用户双侧协同的区域多能源系统运行优化

魏纯晓  
【摘要】:当前,能源与环境问题逐渐成为影响社会可持续发展的主要阻碍,能源互联网的出现缓解了传统能源的不足和环境问题,受到了广泛的关注。区域多能源系统(Integrated Multi-Energy System,IMES)集结整合了不同能源网络,一体化满足了用户多种能源需求,增强了用户能源需求与各种能源系统的关联,是能源互联网得到广泛应用的方式之一。随着区域多能源系统中设备类型日益丰富,多种能源交互过程复杂化,对系统的运行优化也提出了更高要求。本文分析和利用IMES的多能协同特性来提高系统运行的经济性,具体工作如下:首先,基于能量枢纽架构,在IMES系统侧对能量枢纽中的能源一次转换设备和二次转换区域的输入输出特性建模,同时根据能源转换设备不同的负荷特性,建立了多能源系统中能源转换设备的数学模型。在系统结构和设备模型的基础上对本文IMES系统侧的工作原理和能量流进行了分析,引入了分配因子,建立了考虑能源二次转换区域分配作用的系统侧输入输出非线性模型。在用户侧,提出针对三类可调节负荷的四种综合能源需求响应调节方式,并对综合能源需求响应四种调节方式建模,建立了考虑用户侧用能替代的综合能源需求响应模型。然后,基于用户与系统双侧协同的优化原理,建立了以区域综合能源运营商为主体的运行优化模型。模型以运营商综合效益最大进行优化,优化模型中包括用能、环境、响应补贴等成本和售能、电网补贴等收入模型,约束方面考虑了包括四种能量平衡的等式约束和设备、负荷等方面的不等式约束。最后,利用粒子群算法对IMES夏季典型日的三种方案分别进行优化。利用单位能源成本模型对各方案的综合效益、运行调度策略和热(冷)电比调节效果进行了对比分析,验证了本文策略实现了内部供能设备的高效运行,提升了用户侧可响应容量,有效降低了运营商的用能成本,提升了综合效益。


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