多能協(xié)同的綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)調(diào)度方法研究.pdf

1、近年來(lái)，綜合能源利用效率普遍偏低、大量化石燃料使用帶來(lái)的環(huán)境問題正在嚴(yán)重制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。傳統(tǒng)的攫取和依賴不可再生資源的增長(zhǎng)方式已經(jīng)不能維持我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，以石油和煤炭為核心的化石能源時(shí)代即將結(jié)束，我們將要面臨的是新能源和化石能源互補(bǔ)的“混合能源時(shí)代”。因此，在智能電網(wǎng)基礎(chǔ)上，催生出集成了供電、供熱和供氣等系統(tǒng)的綜合能源系統(tǒng)(integrated energy system，IES)。綜合能源系統(tǒng)對(duì)提高社會(huì)能源利

2、用效率、促進(jìn)可再生能源規(guī)?；_發(fā)、提高社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施利用率和能源供應(yīng)安全，以及實(shí)現(xiàn)中國(guó)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義，已成為當(dāng)今能源系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。本文圍繞多能協(xié)同的綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)調(diào)度方法展開研究，一方面研究考慮多能互補(bǔ)和能量梯級(jí)利用的IES優(yōu)化調(diào)度模型與方法，在IES內(nèi)部協(xié)調(diào)各種資源，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)、能量梯級(jí)利用，兼顧經(jīng)濟(jì)性和用戶滿意度;另一方面，研究與上級(jí)電網(wǎng)互動(dòng)的IES綜合需求響應(yīng)模型與方法，通過與上級(jí)能量管理系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)互動(dòng)，響應(yīng)

3、上級(jí)電網(wǎng)需求，實(shí)現(xiàn)用戶與上級(jí)電網(wǎng)的雙贏。主要工作如下:
　　1.綜合考慮IES組成的多樣性和能量流動(dòng)的復(fù)雜性，建立了IES中多種分布式能源設(shè)備的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，并在分析典型IES的組成和結(jié)構(gòu)特征基礎(chǔ)上，提出一種通用IES能量流描述方式。該方法很好地滿足了系統(tǒng)建模的通用性和靈活性要求，為IES協(xié)調(diào)調(diào)度模型建模理論和方法奠定了基礎(chǔ)。
　　2.以IES設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型和能量流描述方法為基礎(chǔ)，提出了考慮多能互補(bǔ)的綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度模型

4、和方法。并以典型的工廠綜合能源系統(tǒng)為例，通過對(duì)其目標(biāo)函數(shù)、優(yōu)化變量和約束條件三項(xiàng)基本要素進(jìn)行分析和處理，詳細(xì)闡述了考慮多能互補(bǔ)的IES優(yōu)化調(diào)度模型的建模和優(yōu)化過程。最后，選擇數(shù)學(xué)規(guī)劃方法對(duì)模型進(jìn)行求解，分析了通過多能協(xié)同優(yōu)化后IES所能取得的效益。
　　3.在考慮多能互補(bǔ)的綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了考慮能量梯級(jí)利用的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型。同樣以典型的工廠綜合能源系統(tǒng)為例，詳細(xì)說(shuō)明了考慮能量梯級(jí)利用的綜合能源系統(tǒng)

5、的優(yōu)化調(diào)度模型和方法的應(yīng)用。算例分析表明，所提模型遵循“品位對(duì)口，梯級(jí)利用”的科學(xué)用能思想，按熱品位高低進(jìn)行能量梯級(jí)利用，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)流程與設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的綜合優(yōu)化。
　　4.在制定IES優(yōu)化調(diào)度策略的基礎(chǔ)上，為了響應(yīng)上級(jí)電網(wǎng)可能存在的調(diào)峰等輔助服務(wù)需求，構(gòu)建了考慮與上級(jí)電網(wǎng)互動(dòng)的IES綜合需求響應(yīng)模型(integrated demand response，IDR)，通過IES中多種能源協(xié)同轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步挖掘與利用IES的可調(diào)控能力

6、，改變用戶的綜合用能行為，響應(yīng)上級(jí)電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)需求。并提出考慮用戶滿意度的IDR補(bǔ)償報(bào)價(jià)形式，使上級(jí)電網(wǎng)在滿足削峰條件的同時(shí)更加合理的補(bǔ)償IDR對(duì)IES用戶經(jīng)濟(jì)性及滿意度的影響，保障用戶利益，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)公司與IES用戶的雙贏。
　　5.基于科研和項(xiàng)目的理論研究，參與并完成了分布自治綜合控制系統(tǒng)的研發(fā)。從智能管理軟件和系統(tǒng)硬件兩個(gè)方面制定具體實(shí)施方案，通過有效的能量管理，實(shí)現(xiàn)IES中能量生產(chǎn)、能量轉(zhuǎn)換、能量配送和能量使用等環(huán)節(jié)的