考虑冷热电联供的综合能源系统规划研究

发布时间：2020-08-04 19:52

【摘要】：综合能源系统(integrated energy system,IES)是指在规划、设计、建设和运行过程中,通过各能源产生、传输、分配、转换、存储和消费等环节的优化后,所形成的综合能源一体化系统。综合能源系统依靠多能协调优化,实现能源的梯级利用,可以显著提高能源供应的安全性、灵活性、经济性和可靠性。冷热电联供系统(combined cooling heating and power system,CCHP)由于其系统调度的灵活性在近几年得到了迅速的发展。本文着力于解决考虑冷热电联供的综合能源系统规划问题,主要包括以下几点内容:首先提出了一种考虑冷热电联供的综合能源系统模型,基于混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)采用多阶段规划和多场景分析,以CCHP系统为耦合枢纽连接电力、天然气两大能源系统,模型考虑配电网的网络拓扑、燃气管网的网络拓扑和CCHP系统的选址定容。在模型求解算法方面,本文介绍了割平面法、分支定界法和两者结合的Branchcut法,模型最终采用了 Branchcut法,该方法从算法结构上兼具两者的优点。对于综合能源系统设备数学模型,本文建立了综合能源系统内包括燃气轮机、燃气锅炉、热回收系统、吸收式制冷系统和电空调的详细数学模型。其次,对于综合能源系统规划数学模型,本文建立了以总投资运行成本最低为优化目标的目标函数和包括电、气、冷、热负荷平衡的四部分约束条件以及CCHP系统的建设运行约束条件。对于综合能源系统规划算例仿真,本文设置两个算例,即考虑冷热电联供的综合能源系统和传统的分供能源系统,运用Matlab中的Yalmip工具箱建模并使用Gurobi优化器进行模型求解,得到了系统各设备的选型结果以及系统总投资运行成本和各设备的投资运行成本,成本分析表明考虑冷热电联供的综合能源系统经济性更优,进而着重分析了从上级电网购电量和从上级气网购气量与电价和天然气价的关系。本论文所提出的综合能源系统模型,较好地解决了多能供给联合规划的优化问题,契合国家能源体制改革的大背景,希望本文的工作能够为综合能源体系规划和能源互联网发展提供理论方法与支撑。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73;TK01

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