冷热电气型微能源网优化调度研究

近年来,随着工业化的不断推进,我国的能源消费水平也不断提高。在急速增长的能源需求与日益减少的化石能源之间的供需矛盾及气候变化的双重压力下,能源生产与消费模式需要变革,追求能源的高效清洁利用已成为能源发展的新趋势。微能源网以终端用能需求为导向,以能源互联网为发展基础,由“微电网”概念推广而来,属于能源互联网的其中一种。微能源网通过对网内多类能源的协调规划与统一调度,能大幅度减少资源浪费,可以实现能源就地生产、就地消纳的高效利用,显著提升能源的利用率。基于上述背景,本文对微能源网运行优化调度问题展开研究,具体内容如下:首先概述了国内外关于微能源网的研究现状,阐述了本课题的研究背景与意义。通过能源枢纽结构图,分析了微能源网内部能量流通情况及不同运行模式下的运行机理;对微能源网系统中的各微源设备如风电机组、光伏、微型燃气轮机等设备的运行特性进行分析,并建立了对应的数学模型。其次对微能源网孤岛运行下的优化调度问题展开研究。为减少能源浪费、维持孤岛状态下网内功率平衡,构建了一种包含风、光可再生能源、微型燃气机组、电转气(Powerto gas P2G)、以及各种储能设备的微能源网架构模型,并在此基础上将用户侧柔性负荷纳入需求侧响应资源,以微能源网综合运行成本最低为目标函数构建微能源网孤岛状态下日前调度模型,并利用CPLEX求解器进行求解。然后从能源侧以及负荷侧引入评价指标函数,对不同场景下调度结果进行定量评估。算例表明,计及需求响应下的包含P2G与微型燃气机组的微能源网系统能实现能源的高效利用,节约运行成本,提升孤岛状态下的供电可靠性。最后对微能源网并网优化调度展开研究。对传统热电联产(CHP)机组进行改进升级,从热电联产机组工作原理入手,引入基于有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)的余热发电装置以打破“以热定电”束缚,使得升级后的热电联产机组输出热电比可调,可与热电负荷需求相协调;从电力用户侧自主响应的角度构建可平移负荷、可转移负荷、可削减负荷模型,根据热网的热惯性以及用户对温度感知的模糊性,建立热力柔性负荷模型,以增强系统灵活调节能力;构建以运行成本最低为目标函数的并网日前调度模型并通过CPLEX优化软件进行求解。结合具体算例分析表明:多类型需求响应与热电解耦机组和P2G设备相配合,能有效减少运行成本、提升能源利用率。