面对日益严重的环境和能源短缺问题,改变传统发电模式,使用可再生能源和清洁能源发电已经成为国家能源战略改革重要的一步。冷热电联供型微电网凭借能源利用率高、供能形式丰富、控制灵活、安全可靠性高等优势逐步成为全球关注的热点。以冷热电联供设备为核心的多联供系统靠近用户侧,可充分利用当地自然资源,减少化石能源的消耗,同时可建设于公共电网覆盖困难的地区,解决偏远地区供能难的问题。本文针对以燃气轮机、双效吸收式机组和蓄能装置为核心设备的冷热电联供系统进行优化配置与优化运行研究,主要工作如下:首先,分析了国内外冷热电联供型微电网的发展概况,给出了燃气轮机、风机光伏、燃料电池以及蓄能装置的数学模型。针对燃气轮机,给出了其单位容量成本随外功率特性变化函数,以及发电效率和制热效率随负载率的变化函数。引入蓄能装置模型,给出其能量转化特性函数,配合燃气轮机协调冷热比。将双效吸收式机组作为供热制冷的核心设备,给出其制冷供热的能量转化关系式。然后,介绍冷热电多联供系统的分类,包含孤岛、并网不上网和并网上网三种运行模式,并分析不同运行模式的适用场合和优缺点。同时给出多联供系统的性能评价指标。根据提出的三种评价指标,可依次建立节能性、环保性和经济性目标函数。最后,以系统经济性为优化目标,对冷热电多联供系统进行优化配置与优化运行研究。利用混沌粒子群优化算法求解模型,得到三种运行方案下系统的配置结果,综合比较三种方案的配置情况可知蓄能装置在降低系统运行成本、调节冷热平衡有积极作用,同时讨论了天然气价格波动和电价变化对系统内冷热电联供核心设备容量选择的影响。以三个季节典型日的冷、热、电负荷需求为基础参数,采用实时电价,允许微电网向主网购售电,仿真得到不同运行方式下各季节典型日内系统设备的出力情况,参考算例结果协调调度机组出力可以有效提高系统的经济性,同时分析了蓄电池与蓄能装置在平移负荷方面的作用。本文所做工作可为冷热电多联供微电网系统的优化配置与运行提供建议,提高能源利用效率,增强微电网系统消纳可再生能源的能力,同时可为公共电网覆盖困难的偏远地区解决用电难、用冷难和用热难的问题。
