含冷热电联供系统的微能源网运行优化研究

随着能源供应紧张、环境污染问题的日益加剧,冷热电联供(Combined Cooling,Heating and Power,CCHP)作为分布式能源发展的主要方向和形式受到广泛关注。含冷热电联供系统的微能源网,是由微电网的定义延伸来的,是一个含有各种分布式能源、能满足用户冷热电等各种能源需求的小型综合能源系统,发展微能源网能够促进分布式电源的大规模接入,实现多能互补和对负荷多种能源形式的高可靠供给。对CCHP型微能源网的优化研究,包括容量优化和运行优化,本文研究微能源网运行优化,即在确定了微能源网中各主要设备容量的前提下,通过优化微能源网中各时刻分布式电源的出力,提高系统运行的经济性、环保性、能源利用率等。本文主要研究内容如下:(1)本文首先综述了 CCHP系统与微能源网的国内外发展及研究现状,阐述了微能源网的并网运行与孤岛运行两种运行策略,分析微能源网的供能结构及设备的工作特性,建立了光伏发电、风机发电、微燃机、燃气锅炉、制冷机、蓄电池、蓄热装置等数学模型。(2)分析了 CCHP系统的供能结构,研究了 CCHP系统的以电定热、以热定电、经济最优三种运行模式,以CCHP系统的运行成本最小为目标,建立了 CCHP系统的经济运行优化模型。算例仿真,比较分析三种运行模式下CCHP系统的运行优化结果。分析电价、燃料价格、联网方式、热电负荷比、运行模式等因素对CCHP系统经济性的影响。(3)以含CCHP系统的微能源网的燃料成本、设备运行管理成本、启停成本、向电网购(售)电成本为目标,考虑到微能源网系统能量平衡、设备运行功率等约束,建立了含CCHP系统微能源网的经济运行优化模型,提出了一种混合粒子群优化算法求解。以某小区夏季典型日、冬季典型日为例,考虑微能源网并网运行不同电价机制、有无蓄能装置等,分别进行仿真计算,得出微能源网逐时运行调度方案,分析总结了微能源网的经济运行策略,验证了所提出的模型与算法的合理性与有效性。(4)针对微能源网运行成本、环境成本、一次能源利用率等目标建立了微能源网的多目标运行优化模型,采用多目标模糊优化的方法,引进隶属度函数,将多目标优化转化为单目标的非线性优化,通过算例仿真,分析比较多目标优化与单目标优化的结果,得出多目标运行优化模型更接近微能源网实际运行状态,能综合协调微能源网运行的经济性、环保性、节能性。