基于风电消纳的电热联合系统低碳经济调度研究

发布时间：2020-10-26 09:34

　　 随着全球气候变暖,能源与环境问题日益突出,CO_2排放超标问题受到世界各国广泛的关注。风电作为可再生能源具有零排放、来源广等特点,但是弃风消纳问题阻碍了风电的发展。尤其,我国的“三北”地区冬季供热容易出现“风热冲突”的问题,使风电并网空间不足,导致弃风问题严重,碳排放量增多。本文针对上述问题,提出了包含风电、热电、火电在内的电热联合系统,通过储热装置和电锅炉协调供热,实现了电热能源系统的灵活运行。本文的具体内容如下:首先,研究了含储热热电机组的运行机制以及弃风消纳原理;分析了电锅炉的风转热机制,电锅炉既能作为电负荷又能作为热源,充分利用夜间的廉价电,提高系统调峰的能力;从源荷互动角度出发,研究了柔性负荷响应的调峰原理。其次,针对“三北”地区冬季夜间弃风问题,在储热装置促进风电消纳原理的基础上,提出了启停电锅炉与储热装置协调供热的风电消纳模型,推导了满足弃风消纳的储热装置放热功率与电锅炉启动电功率的关系,对系统的风电消纳水平、经济环境成本进行研究。针对处理电、热模型运行数据的不可行解,采用改进粒子群自调节优化算法对模型进行求解。仿真算例对4种供热方式下系统的风电消纳水平、煤耗成本以及碳排放成本进行分析,验证了所提模型的准确性。最后,为了促使用户承担起碳排放的责任,提出了含柔性负荷响应的电热联合系统低碳经济调度模型,以综合发电成本最小和碳交易成本最小为优化目标。在改进粒子群自调节优化算法的基础上,采用偏小型模糊满意度的折中策略求多目标函数最优解。仿真算例分析了不同运行方式、不同场景下系统风电消纳情况以及低碳经济效益,随后研究了不同碳价对优化结果的影响。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM614;TM73
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
        1.1.1 电热联合系统的发展
        1.1.2 风电发展面临的问题
        1.1.3 电力行业低碳经济的发展
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 弃风消纳的研究现状
        1.2.2 电力低碳经济的研究现状
        1.2.3 需求侧响应的研究现状
    1.3 本文主要工作
第2章 电热联合系统结构及风电消纳分析
    2.1 电热联合系统的结构
    2.2 热电机组分类与运行原理
        2.2.1 热电机组的分类
        2.2.2 抽汽式热电机组的运行特性
    2.3 含储热热电机组运行机制与弃风消纳原理分析
        2.3.1 储热装置运行机制
        2.3.2 储热装置促进弃风消纳原理
    2.4 电锅炉促进风电消纳原理
    2.5 柔性负荷响应调峰原理
    2.6 本章小结
第3章 考虑启停电锅炉与储热装置协调供热的风电消纳低碳经济调度
    3.1 系统优化模型
        3.1.1 目标函数
        3.1.2 系统约束条件
        3.1.3 机组出力约束条件
    3.2 储热装置放热功率与电锅炉启动电功率的关系
    3.3 求解系统模型
        3.3.1 粒子群算法的基本理论
        3.3.2 改进粒子群自调节优化算法求解系统模型
    3.4 算例仿真及分析
        3.4.1 算例数据
        3.4.2 系统模型仿真结果分析
    3.5 本章小结
第4章 考虑柔性负荷响应的电热联合系统低碳经济调度
    4.1 碳交易机制的引入
    4.2 柔性负荷响应参与调度优化
        4.2.1 理论思想
        4.2.2 调度框架
    4.3 系统优化调度模型
        4.3.1 碳交易成本目标函数
        4.3.2 碳交易机制下综合发电成本目标函数
        4.3.3 约束条件
    4.4 协调供热策略与模型求解
        4.4.1 低碳环境下系统储热装置与电锅炉协调供热策略
        4.4.2 模型求解
    4.5 算例仿真及分析
        4.5.1 算例数据
        4.5.2 柔性负荷响应对系统低碳经济调度的影响
        4.5.3 系统模型仿真结果分析
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢

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本文编号：2856825