基于电热联合调度的微电网运行优化

发布时间：2017-09-06 18:30

  本文关键词：基于电热联合调度的微电网运行优化

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【摘要】：随着能源互联网、热电联产和储能技术的日益发展及电气化水平的不断提高,电热能的生产、传输及消耗之间的联系日趋紧密,电热系统集成及统一规划已成为发展必然。本文从电热能源供应侧的角度出发,从微电网内储能及可控微电源调度策略及电热能的联合调度两个方面研究了微电网的运行。通过对电热能源联合系统的优化配置,探索了提升微电网运行灵活性并促进能源互联网发展的有效途径。本文首先在微电网并网运行的环境下,提出了传统的电热能源集成系统的整体架构、基本组成及关键要素；结合电力系统各分布式电源的模型,建立了热电相关机组的等值出力模型及相关约束关系；根据电池储能和热储能系统的相关运行特性及参数,建立了储能系统的相关数学模型,并刻画了不同充放状态下两类储能的能量和功率特性。同时,大电网作为微电网的有力支撑,能够与微电网进行实时的电能交互。微电网电热集成系统的精细化模型构建,为研究电热集成型微电网的动态经济调度奠定了理论基础。其次,在分时电价(Time-of-Use, TOU)及微电网并网运行条件下,为更好地调度储能和可调度型微电源并优化微电网购电及售电功率,本文建立了计及附加机会收益的传统冷热电联产(Combined Cooling Heat and Power, CCHP)型微电网动态调度模型。以一个包含风机、光伏电池、储能、燃料电池、CCHP系统的并网运行微电网为例,采用基于模拟退火的粒子群算法对调度模型进行动态寻优,从而求得调度周期内各微电源的最佳经济出力,并比较了CCHP系统相对于分产系统的优势。算例分析验证了所提模型和算法的有效性。仿真结果表明：在并网运行条件下,计及附加机会收益的CCHP型微电网调度模型能够在能源梯级利用和节能减排的基础上,优化网内各组成部分的出力从而降低微电网的运行成本。最后,在当前能源互联网迅速发展、电热联系日渐紧密及实时电价政策日益普及的环境下,本文提出了基于电热联合调度的并网型微电网运行优化模型。综合网内储能特性、电热负荷与分布式电源的时序特征,以包含风机、光伏电池、热电联产系统、电锅炉、燃料电池和储能系统的并网型微电网为例,采用GAMS软件调用Cplex求解器求得了调度周期内各微电源最佳出力及总运行成本,并与两种常见电热调度方式进行结果比较。此外,本文还针对电热可靠性差异对微电网运行的影响进行了讨论分析。通过对北方某地实地微电网算例验证表明：电热集成调度模型能在满足热电联产系统利用率前提下实现电热统一协调调度,而合理利用热电可靠性差异可进一步降低微电网运行成本。该模型可为电热之间能源互联及规划运营提供参考。本文对能源互联网发展大环境下储能运行策略及电热能互联、统一调度的模型和方法进行了初步的探索,希望本文的相关成果能够为能源互联网的发展与普及提供行之有效的参考。
【关键词】：电热联合系统 微电网 附加机会收益 电热储能 冷热电联产
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM732
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 课题研究背景与意义14-17
• 1.1.1 论文研究背景14-16
• 1.1.2 论文研究意义16-17
• 1.2 国内外研究综述17-22
• 1.2.1 能源互联网及微电网的发展历程17-19
• 1.2.2 电热能源集成系统的基础模型19-20
• 1.2.3 含热电机组的微电网经济调度20-21
• 1.2.4 微电网电热能源的联合调度21-22
• 1.3 本文的研究思路和主要工作22-23
• 第二章 含电热联合系统的微电网结构与基本模型23-37
• 2.1 引言23-24
• 2.2 微电网基本结构及能量流向24-25
• 2.3 微电网各分布式电源数学模型及发电特性25-33
• 2.3.0 光伏电池25-27
• 2.3.1 风力发电27-28
• 2.3.2 CCHP系统28-29
• 2.3.3 燃料电池29-31
• 2.3.4 柴油机31-32
• 2.3.5 燃气锅炉32-33
• 2.4 微电网内辅助设备特性及模型33-36
• 2.4.1 空调机33
• 2.4.2 电锅炉33-34
• 2.4.3 储能系统34-36
• 2.5 小结36-37
• 第三章 基于附加机会收益的微电网动态经济调度37-50
• 3.1 引言37-38
• 3.2 CCHP型微电网动态调度模型38-43
• 3.2.1 微电网经济模型及约束条件38-39
• 3.2.2 微电网附加机会收益函数39-42
• 3.2.3 基于模拟退火的粒子群求解算法42-43
• 3.3 算例分析43-48
• 3.3.1 实际CCHP型微电网的相关参数43-44
• 3.3.2 典型日CCHP型微电网运行分析44-48
• 3.3.3 CCHP系统节能减排评估48
• 3.4 小结48-50
• 第四章 含电热联合系统的微电网运行优化50-64
• 4.1 引言50
• 4.2 含电热联合调度的微电网基本结构50-51
• 4.3 微电网电热联合系统经济性模型51-54
• 4.3.1 电热联合系统微电网目标函数与约束条件51-53
• 4.3.2 求解算法53-54
• 4.4 算例分析54-61
• 4.4.1 基础数据54-56
• 4.4.2 优化结果分析56-61
• 4.5 结果讨论61-63
• 4.5.1 计算复杂度分析61
• 4.5.2 电热差异讨论61-63
• 4.6 结论63-64
• 第五章 结论64-67
• 5.1 本文创新点及主要工作64-66
• 5.2 后期工作展望66-67
• 参考文献67-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文76-77
• 学位论文评阅及答辩情况表77

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本文编号：804749