含地源热泵和先进压缩空气储能的电-热综合能源系统研究

发布时间：2020-05-26 02:58

【摘要】：随着第三次工业革命的逐步推进,能源结构转型与多能复合概念不断深入,大力发展清洁能源、减缓发展传统化石能源已成为能源结构转变的必经之路。其中风能由于其可再生,无污染等特点成为最具发展前景的清洁能源之一。然而在风电技术的发展过程中,资源利用率低、弃风问题严重以及风电入网消纳难等问题严重制约着风电的快速发展。为促进风电入网消纳,缓解弃风问题,在能源互联网理念的背景下,电-热综合能源系统应运而生,通过多种能源协调运行从而提高能源利用率。基于风电消纳基本问题,提出了一种包含地源热泵(Ground Source Heat Pump,GSHP)和先进压缩空气储能(Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage,AA-CAES)电站的电-热综合能源系统经济调度模型,并对其进行了深入研究,具体内容如下:首先,给出了一种电-热综合能源系统的具体构成,包括热电厂、火电厂、风电场、储热、GSHP和AA-CAES电站。阐述了热电联产机组、储热装置、GSHP和AA-CAES系统的运行原理与优势,并在运行方式上对上述四个模块进行了建模。然后,提出了一种电-热综合能源系统经济调度模型,分析了储热装置、GSHP和AA-CAES电站的弃风消纳机理,并且推导了在完全消纳风电条件下,储热放热速率与GSHP和AA-CAES电站电功率间的临界关系。通过仿真对系统的经济性进行深入探讨,并分析了储热装置、GSHP和AA-CAES电站对风电消纳的影响,验证了所提模型的可行性,对比了临界关系下AA-CAES电站的理论电功率和实际优化电功率的关系。最后,应用全生命周期成本理论(Life Cycle Cost,LCC)对GSHP和AA-CAES电站进行成本建模,并结合系数估算法和资本回收系数法对两者成本模型进行改进。在考虑了全生命周期成本后,通过仿真研究了最优调度方案下不同容量GSHP和AA-CAES电站组合下的收益,选择了更为合理的容量组合方案,并结合相关算例分析了GSHP和AA-CAES电站的影响趋势,计算了最优方案下的成本回收年限并给出全生命周期的产出投入比。
【图文】：

在电力系统中，综合能源系统的蓬勃发展，为新能源发电创造了更多的可能电网安全经济运行提供了更多的技术路线和研究方向。综合能源系统并不对发电单元、供热单元、储能元件、电-热负荷进行组合，，在打破传统能源划分、各自独立或相互联系相对较少的壁垒下，整合优化各类资源分配，经济、最高效的为用户供能。随着对综合能源系统的研究不断深入与拓展源相互之间的转化存储以及可再生能源的大量接入方面，涌现出了愈来愈和技术。 电-热综合能源系统结构本文以电-热综合能源系统为模型蓝本，构建包括火电厂、热电厂、风电HP、AA-CAES 电站和储热装置的模型，以我国“三北地区”为主要研究对预测值、电-热负荷数据取自承德、张家口地区 2017 年原始数据，后期经一理，具体结构如图 2-1 所示。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73;TK01

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本文编号：2681179