工业园区综合能源站多能协同与储能规划研究

发布时间：2020-04-14 03:43

【摘要】：综合能源系统能够将含有冷、热、电、气的多能源系统通过多能耦合与协调、需求响应转换成一个有机的整体,从而减少系统因为用能峰谷负荷差造成的巨大的能源浪费与设备容量浪费,最终提高整个系统的能源利用效率、设备利用效率、经济效益,实现系统综合效益最大化。综合能源系统正成为未来能源系统发展的一个重要研究方向。综合能源系统的规划用于指导综合能源系统的配置和设计施工,奠定了整个综合能源系统研究中涉及到的运行、控制,是综合能源系统的研究中基础的部分,有着至关重要的作用。综合能源系统由综合能源站、分布式供能站、供能管网等构成,其中综合能源站可以集中供应各类冷、热、电负荷,处于核心地位。综合能源站规划涉及供冷、供热、供电、供气等各类能源转换设备容量配置的优化和选址优化,在本文中选择综合能源站设备容量配置优化作为研究对象。研究重点为多能源转换设备之间额协同运行策略以及与储能的联合规划。一个典型的综合能源站通常包含有电动热泵、汽轮机、燃气轮机、燃气锅炉、抽凝式汽轮机、电热锅炉等供能设备;蓄冷、蓄热、蓄电等蓄能设备;以及风、光等可再生能源发电。对于综合能源站规划分为下层各设备运行策略优化与上层设备容量配置优化。对于下层设备运行策略优化,重点研究多能协同运行策略建模以及储能运行策略建模。首先需要建立各能源设备的模型以及能源转换之间的效率关系;随后建立各设备运行的约束方程,包括实时冷、热、电、气等能源的功率平衡约束方程以及含储能的在一个运行周期内的由实时功率平衡方程积分得到的能量平衡方程。接着以整个系统为主体,建立各个设备的运行待优化的目标函数。考虑到各个设备实时功率约束(容量约束及其它约束),进行优化求解,为了提高求解速度,需要将各约束进行线性化处理。对于上层优化,需要给出待优化的各个设备容量变化的范围作为约束条件,并考虑到系统整体对于结果上诸如系统年运行效率等约束条件,再以全生命周期成本作为目标建立待优化目标函数,最终进行采用粒子群算法进行该非线性过程的优化。通过下层优化和上层优化之间多次迭代过程,得到优化后的结果。最后以一个算例的形式给出了综合能源站储能、多能协同设备容量规划过程、结果与分析。分析结果表明,综合能源站通过储能、多能协同可以有效利用分时电价、减少谷电时期的能源浪费、削减峰谷负荷差,提高了整个能源系统的设备利用率、一次能源利用效率和整体经济效益。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK01

【参考文献】