面向工业园区的综合能源系统的协调控制研究

发布时间：2020-08-22 18:44

【摘要】：近年来,电力系统、燃气系统、供冷、供热系统的耦合性日渐增强,能源系统正向以新一代清洁电力系统为核心的综合能源系统进行转变。随着多种能源间耦合性的不断加强,新一代的综合能源系统的协调优化控制将面临多能流耦合、多利益主体、多时间尺度等复杂问题。配置多种能源生产、转换、存储、消费等复杂设备与多个利益代表方的工业园区是综合能源系统的一种典型存在形式,目前对工业园区级综合能源系统的协调控制与能量优化管理仍缺乏较为系统、有效的策略方法。本文较为系统地对工业园区的综合能源系统的协调控制策略进行了研究,主要内容如下:(1)分析了工业园区级综合能源系统协调控制的业务流程与应用场景。在分析与总结工业园区综合能源系统协调控制目标功能的基础上,采用基于统一建模语言的描述方法与业务建模流程,并结合实际工业园区典型场景,对协调控制涉及的项目、业务角色、功能需求与业务架构等进行了标准化描述,对工业园区内工厂用户、园区综合能源提供商的典型业务进行了用例分析,以方便客户与程序开发人员等了解协调控制业务。(2)考虑了综合能源系统内部组成设备的多样性与能量流动的复杂性,建立了综合能源系统内部各类产供能设备、存储设备、终端消费设备等准稳态模型,并采用通用母线式结构对综合能源系统内能量流动进行描述,较为清晰地对综合能源系统内部的设备组成与能量流动进行了展示与描述,为综合能源系统的协调优化控制奠定了基础。(3)基于综合能源系统准稳态设备模型与通用母线式能流结构,提出分层分布式的综合能源系统的协调控制方法,以解决综合能源系统内部多利益主体难以协调和多能耦合优化计算复杂的问题。并给出了不同联络线越限风险下的优化控制策略与运行结果。(4)对工业园区综合能源系统内的灵活可调互动资源进行了进一步挖掘,拓展了需求响应业务范围,建立并丰富了综合需求响应的模型与概念。对综合需求响应中涉及的电力需求响应、冷、热需求响应等进行了分析与描述。并通过算例中的不同的削峰场景,对综合需求响应在工业园区级综合能源系统协调控制中的作用进行了分析,验证了其经济性与有效性。本文针对综合能源系统的协调控制展开了研究,对典型的协调控制业务活动进行规范化建模,提出了分层分布式的协调控制方法便于综合能源系统的优化控制,并对用户侧的互动潜力与资源进行深入挖掘,增加了综合能源系统的运行灵活性,对提高工业园区综合能源系统的运行经济性,降低优化控制的难度,增加调度的灵活性具有重要意义。
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73;TK018
【图文】：

) 根据业务工程实际以及对该业务对象、步骤的理解，作出该业务的时序图务过程中的各业务角色之间的信息交互过程作出准确直观的表示。工业园区综合能源系统协调控制业务综述合能源系统协调控制是一个复杂的业务过程，涉及到冷、热、电、气领域的理者、消费者、监管者等繁多复杂的利益者以及各类生产、转换、输送设备过程十分复杂繁琐，为便于工程软件开发技术人员理解，因而，对该协调控 UML 语言进行业务建模。合能源系统集冷/热/电/气多种能源的生产、输送、分配、转换、存储等环节一个冷/热/电/气等多种能流相互耦合的复杂系统，系统内可再生能源和负荷系统内可能存在多利益主体，使得能量供需平衡的调控变得相当复杂[26]。传 EMS 管理系统难以满足综合能源系统协同互补与多利益主体的要求，因而分布自治”和“集中协调”的分层分布式的协调控制方法。

燃气锅炉蓄热图 3.3 典型综合能源系统能流图Fig 3.3 Diagram of energy flow in MES合矩阵，其作用是实现综合能源系统输入矩阵与输出矩为：L=CP。其中，L 为综合能源系统的输出量，C 为综换矩阵，P 为综合能源系统的输出矩阵。具体形式可如11 12 1321 22 2331 32 33E EC CH HL C C CPL C C C PL C C CP LH为转换矩阵的输出矩阵，即冷、热、电三类负荷的需求入矩阵，即综合能源系统输入能源。C 矩阵为变换矩阵素，一般为已知量。式建模方式。通用母线式建模采用的是按照综合能源系建模，按照传递介质的类型抽象出相应的母线，如：电母线等。此外，还可按照研究所需的颗粒度要求进行下一

电负荷 热负荷用户 1冷负荷 电负荷 热负荷用户 2用户 N...图 4.1 综合能源系统分层分布式协调控制的示意图hematic diagram of hierarchical -distributed coordination control for MES用户光伏微燃机余热蒸汽回收利用风机冰蓄冷电储能图 4.2 某典型用户配置示意图Fig. 4.2 Schematic diagram of a typical user

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