多能互补分布式能源系统优化研究

发布时间：2020-03-29 17:32

【摘要】：自21世纪以来,人类对石油、煤炭等化石能源的过渡使用,在创造了丰富物质生活的同时,也造成了大量的污染排放和能源浪费。近年来,作为能源发展方向之一的分布式能源系统受到了大家广泛的关注。但由于分布式能源系统存在着能量来源单一、设备容量设计不合理等问题,在一定程度上限制了分布式能源系统的发展。因此,对含有新能源出力的多能互补分布式能源系统的设备容量进行优化研究,具有显著的工程价值和现实意义。为了实现节能减排,提高能源的使用效率,设计了一种集成有风机、光伏和分布式能源系统的多能互补分布式能源系统。建立了光伏发电、风力发电、燃气轮机等数学模型,并以分供系统为参照对象,考虑风光出力对系统的影响以及分时电价和光伏国补等对经济性的影响,构建了由年能源节约率、年总费用节约率、年温室气体减排率组成的综合运行指标。提出了一种考虑风光出力的燃气轮机最优运行策略,通过粒子群-遗传混合优化算法(PSO-GA),对该能源系统中燃气轮机容量、电制冷比、风机和光伏容量进行优化。最后,基于综合运行指标建立的多能互补分布式能源系统优化模型,以江苏泰兴虹桥工业园区为例,得到了综合运行指标最优时的系统配置方案,同时通过结果对比可知,系统以最优运行策略的原则运行时,相对传统的以热定电、以电定热运行方式,可有效降低系统的年能源消耗量、年总费用、年CO_2排放,同时可提高系统的综合性能。混合优化算法相对传统粒子群算法可避免陷入局部最优和取得更好的综合运行指标值。
【图文】：

再到 13 世纪煤炭的开发，以及二战后大规模开采石油和天然气广泛使用的电能，能源利用方式的每一次变化都极大地促进了人类世而，人类为了追求高速的经济发展，自 21 世纪以来，不合理使用能化石能源，导致了环境污染和能源短缺问题日渐明显，反而成为了制展的重要因素。如果传统粗放型的能源利用方式再不及时改变，环境缺问题的影响将进一步扩大。中国和世界的一次能源存储量和储采比。表 1-1 中国、世界的一次能源储存量和储采比煤炭 石油 天然气储量/亿吨 储采比 储量/亿吨 储采比 储量/亿吨 储采1145 92 38 24 1.37 589842 218 1434 41 146.4 63炭等化石能源作为常规供应能源的发展模式是不可持续的。如图 1-1 和美国等发达国家相比，中国的能源消费结构相对滞后。“开源节流展道路已成为了人们的共识[1]。

推动了能源领域的进一步发展，开创性地提出了智能要理念[6]。多能互补分布式能源系统(Multi-energy Comergy System，MCDES)就是依托上述背景，发展起来的一种源系统是相对传统集中式供能系统而言的，，传统集中式供能集中生产、通过专门的输送设施(如大热网、大电网等)将各内的众多用户；而分布式能源系统是一种建立在用户侧，可现能源梯级利用的新型供能系统，其能源梯级利用示意图能源系统是指包含了多种资源输入(如天然气、热能、风能(冷、热、电能)和输运形式的“区域能源互联网”系统。如供能的多能互补分布式能源系统示意图。与通信技术中先进的通信网络、发达的自动控制技术和监控补系统内能的精准调度、控制，图 1-3 中的系统能量调度中取快速、有效的控制方法和科学、合理的调度策略，系统中以协调配合，从而提高系统的能效水平。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK01

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本文编号：2606288