多能互补建筑能源系统电热储能容量优化配置

发布时间：2020-10-16 02:22

　　推广储能设备在建筑能源系统中的使用对扩大可再生能源的就地消纳、促进削峰填谷、降低建筑用能成本具有重要意义,'有利于电网安全稳定运行,实现我国碳减排目标。在含有多种能源利用形式的多能互补建筑能源系统中,电储能与热储能是常用的储能技术,协调两种储能设备的容量配置是保持系统高能效、低成本运行的关键。而电热混合储能容量配置涉及建筑能源系统生命周期内电热协同运行调度,是配置与运行耦合的多能流复杂优化问题。针对电储能与热储能的混合配置问题,本文研究了多能互补建筑能源系统组件特性与电热储能运行机理,提出基于电热储能协同优化运行的电热储能容量配置优化模型与求解算法,并设计开发建筑能源系统半实物仿真平台用于优化方法的实际验证。本文的主要研究工作如下:首先,介绍本文研究的多能互补建筑能源系统及其组件模型,包括光伏发电、蓄电池、地源热泵、蓄能水池;在考虑系统多能量流协同调度的基础上建立储能容量配置双层非线性混合整数规划模型,包括上层配置优化模型与下层运行优化模型;依据模型非线性特征和配置运行耦合关系设计自适应遗传算法与混合整数线性规划结合的双层求解算法。然后,运用多案例仿真方式,验证所提优化模型及求解算法的有效性,并分析了建筑负荷结构、电网并网限制、储能价格对建筑能源系统储能容量优化配置的影响规律,得出适用于不同运行场景的电热储能配置策略。最后,给出建筑能源系统储能容量配置优化方法在设计规划阶段与实际运行阶段的应用形式,设计开发建筑能源系统半实物仿真运行平台,模拟实际系统的优化调度过程,证明优化方法的实用性和可行性。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU83
【部分图文】：

分段线性化,电功率,负荷率,时段

电热储能容量双层优化模型中，下层运行优化模型的决策变量是每个调度时??段的能量流变化，包含连续变量与离散变量，电热储能设备容量作为参数参与优??化计算，该模型为混合整数非线性规划。通过图２４的计算流程可知，下层模型??在求解过程中被上层反复调用，上层遗传算法中每一代的每一个粒子，也就是每??一组电热储能容量组合，都需要通过下层模型计算运行成本，因此对下层模型的??求解速度要求较高。??１）分段线性化??本文２．３．３中构建的下层运行优化模型为混合整数非线性规划，非线性因素??增加了模型求解复杂度，无法使用数学规划方法快速求解，为提高求解速度，将??非线性模型进行分段线性化，将下层问题转化为混合整数线性规划，便于调用商??业求解器求解。??模型中的非线性部分存在于地源热栗性能模型中，如式（２－９）?（２－１０）所示，??该部分模型连续、单调，满足进行分段线性化的基本特征。将ＣＯＰ模型代入地??源热栗电功率模型（２－７）?（２－８）中

冷热负荷,仿真模型

数据由软件仿真得到，使用ＴＲＮＳＹＳ瞬态过程模拟软件，根据建筑物信息建立??建筑模型，以济南市典型年天气数据作为模型输入，以建筑内人员活动规律与舒??适度要求为约束，可模拟计算出该建筑的全年逐时冷热负荷，仿真模型如图３－１??所示。??时间＾????，＂Ｓ?ｌｅｗ?Ａｌｉｋ?ｉ－??济南典型牵气Ｓ数捤?建息?累加?Ｈ转、?员荷打印??Ｉ—？—§?＾Ｌ??员荷输出??图３－１建筑冷热负荷ＴＫＮＳＹＳ仿真模型??光伏发电数据由软件仿真得到，使用ＴＲＮＳＹＳ瞬态过程模拟软件，根据光伏??发电系统信息建立光伏模型，以济南市典型年天气数据作为模型输入，可模拟计??算出光伏发电系统的全年发电量，仿真模型如图３－２所示。??３１??

光伏发电,仿真模型