基于源网荷三侧协同的综合能源系统优化分析

近年来,为有效利用清洁能源,提升能源供应的安全性及可持续发展能力,我国电力“十三五”规划将多元化能源协同高效利用提升到了相当重要的高度。在此发展趋势的推动下,由充分考虑多种能源特性及其平衡协同供应策略建立的综合能源系统以及对于综合能源系统的优化成为了业内研究和关注的热点。而对于如我国南方地区等未施行集中供暖的地区的客观条件而言,气象条件的不确定性导致了荷侧用户的用户行为的复杂性。因此,本文在研究综合能源系统的供暖输暖用暖及其优化方法的过程中,具体分析荷侧用户用户行为并充分分析考虑源网荷三侧的交互影响,提出了一种基于能量网络理论的综合能源系统源网荷协同优化分析方法。首先对综合能源系统源网荷三侧特性进行分析。对于荷侧,为综合考虑源网荷三侧之间的交互影响,利用围观经济学中的效用理论对荷侧用户行为进行分析得出用户选择不同供暖方式的比例,继而建立起综合能源系统荷侧经济模型;对于网侧,通过精确的数学推理寻求不同种类能源在网络传播中的共性特点,最终利用能量网络理论实现不同种的能量传输的归一化分析;对于源侧,在分析源侧经济性模型时,为同时能够体现多能互补供能对源侧稳定性的优化作用,将其指标化为一个负成本经济性指标,并将其叠加到成本模型。随后,为实现贯穿整个系统运行阶段的整体研究,加入系统工程里的全寿命周期理论对源荷两端的经济性建模分析。在综合优化分析中,本文提出了荷侧每户每冬季取暖平均花费指标与源网侧低效运行度指标,并利用自适应权重系数法和自适应罚函数法以实现综合考虑荷侧用户的消费经济性以及源网的发电经济性与稳定性的多目标优化方法。最后本文将提出的方法在参考实际适用算例建立的热电联产系统与热电气综合能源系统两种算例中实际运用,得到的结果说明当其它条件一定时,电气综合能源系统相对热电联产系统能在保证荷侧消费成本基本不增加的情况下,有效降低源网侧的低效运行度并提升源侧电厂的单位能量收益,不仅证明热电气综合能源系统相对热电联产系统的多能协同优越性,也验证了该优化方法的有效性与可行性。