计及热惯性的电-热综合能源系统优化运行与灵活性评估
发布时间：2022-01-15 16:48
伴随着高渗透率的风电出力,严重的弃风现象在传统的电-热综合能源系统（integrated electricity and district heating systems,IEDHS）协同调度中仍会出现,系统中多种能源之间优化运行与灵活性调节能力面临重大考验。目前,传统的电-热综合能源系统协同调度未考虑热力系统的热惯性,对于具备较大灵活性潜力的热力系统研究不足,有研究提出利用储热装置消纳风电以提升灵活性,但此方法效率较低、成本较高且系统内各设备未充分灵活运行。针对上述相关问题,本文探索系统中现有基础设施即区域热力系统中供热网络和建筑集群所具有的热惯性来提供潜在灵活性,实现进一步促进风电消纳和减小成本,主要完成研究内容如下:1)构建了电-热综合能源系统中的电力、热力两个子系统模型并分析其运行特点和耦合机制,揭示了电-热综合能源系统运行原理与两种能源交互耦合关系,并针对热力系统网络侧热力管网的传输时延特性进行详细建模分析,表明热力系统自身网络侧具备相当潜力的储热能力。2)构建建筑集群热惯性模型并应用于工业园区综合能源系统,提出一种考虑建筑供冷区域储能特性的工业园区综合能源系统日前优化调度模...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＩＥＤＨＳ模型示意图??在图２－１中，所研究的电－热综合能源（ＩＥＤＨＳ）系统是由电力系统和热力系统两个子系??统通过耦合元件集合而成的供能系统
侧储热特性的分析利用仍然不够充分。因??此，针对热力系统的拓扑结构进行具体研究分析，进而对热力系统的各个环节进行建模，??建立考虑供热网络热惯性的区域热力系统模型同样是亟待解决的必要问题。??区域热力系统（ＤＨＳ）是具有巨大潜力的储热系统，供热管道中的热水包含有巨大的能??量［８１。根据热水流量形式是否变化，区域热力系统有两种运行模式，恒定质量流量模式??和可变质量流量模式。本文采用恒定质量流量模式，该模式己在现实世界中的许多区域热??力系统中使用＿［７１］。区域热力系统的详细结构如图２－２所示。如图２－２所示，ＣＨＰ机组或??热电厂中的其他热源（例如电锅炉和电热泵）会提供热能。由热源所产生的热能由循环热水??介质所传递，热水介质通过一次供热网络泵送到不同的一级换热站，如图２－２中的Ｈ１所??示，然后通过二次供热网络从一级换热站进入二级换热站。因此，如图２－２中的Ｈ２所示，??在许多二级换热站（ＨＥ）处，热能被分配以满足建筑物集群所需的热负荷。在此过程中，区??域热力系统的主要热能损失是一次供热网络的传输损失，而二次供热网络的损失通常较??小，因此在本文中被忽略？１。请注意，本文工作仅将空间供暖视为区域热力系统的热负荷。??热电厂?一次供热网络?二次供热网??）?一级换热站＃二级换热站??——三＾???图２－２区域热力网络详细示意图??２．３．１热源??在ＩＥＤＨＳ中，热电联产机组同时产生电能和热能，它是电力和热力系统重要的耦合元??件。供热系统的需求在本文中由热电联产机组提供，风电机组则直接与电力系统相连。在??风力发电低谷时期，热电联产机组增加自身出力，而当风电高峰时期到来时应减少机组出??力以
第２章电－热综合能源系统建模??的热、电出力值分别为Ｘ丨，乂。热电联产机组输出的电能和热能是实时耦合的即“电热特??性”。??２５０?／＾Ｄ（ｘ４，ｙ４）??２００??１５０??奮??１００?＾＾＾＾＾＾Ｂ（ｘ２，ｙ２）??Ａ（ｘｌ，ｙｌ）?＿??５０??１?１?１?令??０?５０?１００?１５０?２００??ＣＨＰ机组热出力??图２－３热电联产（ＣＨＰ）机组的可行域??在多边形可行区域内任何代表机组能量输出的坐标点都可以用４个极值点的凸组合来??表示。输出的电能／Ｔ＼输出的热能这￣与极值点坐标之间的关系可以描述为：??ＫＨＰ?＝?ｈ〇＾ＨＰ?＝?ｈ＾ｙｉｅＮＣＨＰ?（２－６）??ｋ＝＼?Ａ＊＝ｌ??式中，这＃分别表示ＣＨＰ机组在Ｚ时刻的电出力和热出力；；ｃ丨，Ｖ分别表示第々??个极值点的热功率值和电功率值；Ｍ表示极值点的个数；《丨，表示ＣＨＰ机组在？时刻有关极??值点的组合系数，且４满足：??〇＜＾，?＜１?＝１?Ｖ／ｅ＾ＯＴ／），Ａｅ｛ｌ，２，．．．，＾．｝?（２－７）??ｋ＝＼??２．３．２供热管网??区域供热管网包括分布在供、回水管网的节点和管道。供热管道网络的节点温度由两??部分组成，即供水温度和回水温度。建立水力模型以确定区域供热网络的每条管道的质量??流量和每个节点的注水流量，并通过热力模型确定供热网络的节点温度之间的关系。根据??第２．２节，本文假设区域供热管网中的质量流量恒定，因此消除了非线性水力模型。??①＝ｃＰ％（ｄ）?（２－８）??式（２－８）描述了节点热功率与节点温度之间的关系，其中Ｏ为区域供热管网中的的节点??热功率；为热水的比热容；为管道中热水的质量
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模型预测控制的园区热电联供微电网能量优化[J]. 蔡超,窦晓波,曹水晶,陈曦,王娜. 电力建设. 2019(03)
[2]基于多能互补的电/热综合需求响应[J]. 徐航,董树锋,何仲潇,施云辉,王莉,刘育权. 电网技术. 2019(02)
[3]计及灵活热负荷的综合能源服务商购电策略[J]. 武赓,王昊婧,曾博,曾鸣. 电力建设. 2019(01)
[4]面向园区能源互联网的综合能源服务关键问题及展望[J]. 戚艳,刘敦楠,徐尔丰,王旭东,徐玉杰,刘梦璇. 电力建设. 2019(01)
[5]集成智能楼宇的主动配电网建模及优化方法[J]. 陈厚合,李泽宁,靳小龙,姜涛,李雪,穆云飞. 中国电机工程学报. 2018(22)
[6]考虑复杂生产约束的电池生产工业园区能源网络与生产管理综合优化运行[J]. 马昕,裴玮,肖浩,邓卫,肖海伟,孙威. 电网技术. 2018(11)
[7]面向园区微网的综合能源系统多目标优化设计[J]. 周灿煌,郑杰辉,荆朝霞,吴青华,周孝信. 电网技术. 2018(06)
[8]能源转型中我国新一代电力系统的技术特征[J]. 周孝信,陈树勇,鲁宗相,黄彦浩,马士聪,赵强. 中国电机工程学报. 2018(07)
[9]面向区域能源服务商的智能楼宇需求侧响应优化策略[J]. 谢珍建,胡卫利,谈健,肖晶,武赓,刘洋,曾鸣. 电力建设. 2018(03)
[10]面向可再生能源消纳的多能源系统:述评与展望[J]. 杨经纬,张宁,王毅,康重庆. 电力系统自动化. 2018(04)
本文编号：3590975
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＩＥＤＨＳ模型示意图??在图２－１中，所研究的电－热综合能源（ＩＥＤＨＳ）系统是由电力系统和热力系统两个子系??统通过耦合元件集合而成的供能系统
侧储热特性的分析利用仍然不够充分。因??此，针对热力系统的拓扑结构进行具体研究分析，进而对热力系统的各个环节进行建模，??建立考虑供热网络热惯性的区域热力系统模型同样是亟待解决的必要问题。??区域热力系统（ＤＨＳ）是具有巨大潜力的储热系统，供热管道中的热水包含有巨大的能??量［８１。根据热水流量形式是否变化，区域热力系统有两种运行模式，恒定质量流量模式??和可变质量流量模式。本文采用恒定质量流量模式，该模式己在现实世界中的许多区域热??力系统中使用＿［７１］。区域热力系统的详细结构如图２－２所示。如图２－２所示，ＣＨＰ机组或??热电厂中的其他热源（例如电锅炉和电热泵）会提供热能。由热源所产生的热能由循环热水??介质所传递，热水介质通过一次供热网络泵送到不同的一级换热站，如图２－２中的Ｈ１所??示，然后通过二次供热网络从一级换热站进入二级换热站。因此，如图２－２中的Ｈ２所示，??在许多二级换热站（ＨＥ）处，热能被分配以满足建筑物集群所需的热负荷。在此过程中，区??域热力系统的主要热能损失是一次供热网络的传输损失，而二次供热网络的损失通常较??小，因此在本文中被忽略？１。请注意，本文工作仅将空间供暖视为区域热力系统的热负荷。??热电厂?一次供热网络?二次供热网??）?一级换热站＃二级换热站??——三＾???图２－２区域热力网络详细示意图??２．３．１热源??在ＩＥＤＨＳ中，热电联产机组同时产生电能和热能，它是电力和热力系统重要的耦合元??件。供热系统的需求在本文中由热电联产机组提供，风电机组则直接与电力系统相连。在??风力发电低谷时期，热电联产机组增加自身出力，而当风电高峰时期到来时应减少机组出??力以
第２章电－热综合能源系统建模??的热、电出力值分别为Ｘ丨，乂。热电联产机组输出的电能和热能是实时耦合的即“电热特??性”。??２５０?／＾Ｄ（ｘ４，ｙ４）??２００??１５０??奮??１００?＾＾＾＾＾＾Ｂ（ｘ２，ｙ２）??Ａ（ｘｌ，ｙｌ）?＿??５０??１?１?１?令??０?５０?１００?１５０?２００??ＣＨＰ机组热出力??图２－３热电联产（ＣＨＰ）机组的可行域??在多边形可行区域内任何代表机组能量输出的坐标点都可以用４个极值点的凸组合来??表示。输出的电能／Ｔ＼输出的热能这￣与极值点坐标之间的关系可以描述为：??ＫＨＰ?＝?ｈ〇＾ＨＰ?＝?ｈ＾ｙｉｅＮＣＨＰ?（２－６）??ｋ＝＼?Ａ＊＝ｌ??式中，这＃分别表示ＣＨＰ机组在Ｚ时刻的电出力和热出力；；ｃ丨，Ｖ分别表示第々??个极值点的热功率值和电功率值；Ｍ表示极值点的个数；《丨，表示ＣＨＰ机组在？时刻有关极??值点的组合系数，且４满足：??〇＜＾，?＜１?＝１?Ｖ／ｅ＾ＯＴ／），Ａｅ｛ｌ，２，．．．，＾．｝?（２－７）??ｋ＝＼??２．３．２供热管网??区域供热管网包括分布在供、回水管网的节点和管道。供热管道网络的节点温度由两??部分组成，即供水温度和回水温度。建立水力模型以确定区域供热网络的每条管道的质量??流量和每个节点的注水流量，并通过热力模型确定供热网络的节点温度之间的关系。根据??第２．２节，本文假设区域供热管网中的质量流量恒定，因此消除了非线性水力模型。??①＝ｃＰ％（ｄ）?（２－８）??式（２－８）描述了节点热功率与节点温度之间的关系，其中Ｏ为区域供热管网中的的节点??热功率；为热水的比热容；为管道中热水的质量
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模型预测控制的园区热电联供微电网能量优化[J]. 蔡超,窦晓波,曹水晶,陈曦,王娜. 电力建设. 2019(03)
[2]基于多能互补的电/热综合需求响应[J]. 徐航,董树锋,何仲潇,施云辉,王莉,刘育权. 电网技术. 2019(02)
[3]计及灵活热负荷的综合能源服务商购电策略[J]. 武赓,王昊婧,曾博,曾鸣. 电力建设. 2019(01)
[4]面向园区能源互联网的综合能源服务关键问题及展望[J]. 戚艳,刘敦楠,徐尔丰,王旭东,徐玉杰,刘梦璇. 电力建设. 2019(01)
[5]集成智能楼宇的主动配电网建模及优化方法[J]. 陈厚合,李泽宁,靳小龙,姜涛,李雪,穆云飞. 中国电机工程学报. 2018(22)
[6]考虑复杂生产约束的电池生产工业园区能源网络与生产管理综合优化运行[J]. 马昕,裴玮,肖浩,邓卫,肖海伟,孙威. 电网技术. 2018(11)
[7]面向园区微网的综合能源系统多目标优化设计[J]. 周灿煌,郑杰辉,荆朝霞,吴青华,周孝信. 电网技术. 2018(06)
[8]能源转型中我国新一代电力系统的技术特征[J]. 周孝信,陈树勇,鲁宗相,黄彦浩,马士聪,赵强. 中国电机工程学报. 2018(07)
[9]面向区域能源服务商的智能楼宇需求侧响应优化策略[J]. 谢珍建,胡卫利,谈健,肖晶,武赓,刘洋,曾鸣. 电力建设. 2018(03)
[10]面向可再生能源消纳的多能源系统:述评与展望[J]. 杨经纬,张宁,王毅,康重庆. 电力系统自动化. 2018(04)
本文编号：3590975
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